Горное дело — совокупность отраслей науки и техники, занимающихся процессами добычи полезных ископаемых из недр Земли. На протяжении тысячелетий добывались только твердые полезные ископаемые, но во второй половине XIX в. развивается добыча нефти, в начале XX в. — природного газа.
Добыче полезных ископаемых предшествует разведка их месторождений, необходимая для определения запасов, качества руд, экономической целесообразности эксплуатации, производственной мощности предприятия и технологии разработки. Широко распространены геофизические методы разведки, геохимические поиски и микробиологическая разведка. Данные разведочных работ изображаются на картах, планах, разрезах и графиках методами маркшейдерии и горной геометрии.
После определения величины запасов полезного ископаемого и решения вопроса об экономической целесообразности его использования приступают к разработке месторождения. Для вскрытия месторождения строят надземные и подземные сооружения и проходят сеть выработок и скважин.
Из подземных выработок рудника на земную поверхность обеспечивается не менее двух выходов: по одному поступает свежий воздух, по другому выходит отработанный. Такими выходами являются вскрывающие месторождения и соединенные между собой вертикальные или наклонные шахтные стволы, штольни и др.
После вскрытия месторождения проходят выработки, назначение которых — подготовить месторождение к очистным работам. По окончании их проходки, в ходе очистных работ, извлекают полезные ископаемые. Выработки для добычи руд называют очистными. Порядок проведения во времени и пространстве подготовительных и очистных работ определяется системой разработки месторождения.
Проходка подготовительных выработок и очистные работы производятся с использованием машин: буровых, породопогрузочных, комбайнов, конвейеров и др.
Добытое полезное ископаемое перевозится от очистного забоя к поверхности земли средствами рудничного транспорта. Перемещение грузов и людей осуществляется по шахтному стволу рудничным подъемом.
Подземная разработка месторождения полезных ископаемых — это совокупность работ по вскрытию, подготовке и выемке сырья.
Предприятие, в состав которого входят рудник или шахта и обогатительная фабрика, осуществляет разработку месторождения полезного ископаемого (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Комплекс технологических подразделений рудника, разрабатывающего месторождение комплексным методом: традиционной технологией с закладкой пустот твердеющими смесями и с выщелачиванием
Рудник — горное предприятие, разрабатывающее месторождение полезного ископаемого на отведенном для него участке земли и состоящее из одной или нескольких основных производственных единиц — участков или шахт и вспомогательных участков или цехов.
Шахта — производственная единица горного предприятия, добывающая полезное ископаемое в пределах части месторождения. Шахтой иногда называют вертикальный ствол.
Рудничное или шахтное поле — часть месторождения, отведенная для разработки рудником или шахтой.
Этажи или панели — часть шахтного поля, ограниченная по падению откаточными горизонтами, а по простиранию — границами шахтного поля.
Число одновременно разрабатываемых этажей зависит от условий локализации месторождения, применяемой системы разработки и годовой производительности шахты. Одновременная разработка двух или более этажей обусловлена тем, что годовую добычу обеспечить одним этажом невозможно (рис. 2.2).
Этажи отрабатывают в нисходящем порядке — сверху вниз или в восходящем порядке — снизу вверх (рис. 2.3).
Высота этажа — расстояние между выработками основного горизонта данного этажа и основного горизонта вышележащего этажа по вертикали. Высота этажа изменяется от 30 до 100 м и более (рис. 2.4).
Подземная разработка месторождений полезных ископаемых ведется в Канаде, США, Мексике, Чили, Швеции, во Франции, в ФРГ, Родезии, Замбии, ЮАР, Австралии. Рудники сравнительно невысокой
Рис. 2.2. Разработка месторождения на высоту двух этажей:
- 1,2,3 — штреки соответственно откаточного, промежуточного и вентиляционного горизонтов; 4 — коллектор; 5 — съезд; 6 — блоковый восстающий;
- 7 — подэтажный штрек; 8 — заходка; 9 — подсечный штрек;
- 10 — отрезной восстающий; 11 — дучка
Рис. 2.3. Порядок очистных работ: а — восходящий; б — нисходящий
Высота этажа и подэтажей при системе разработки с закладкой пустот твердеющими смесями
производительности функционируют в Италии, Испании, Японии, на Филиппинах.
В настоящее время наиболее распространены системы разработки этажного и подэтажного самообрушения, камерно-столбовые, с креплением и закладкой очистного пространства.
Показатели разработки определяются уровнем механизации основных и вспомогательных процессов, в том числе использованием самоходного оборудования. Оптимальная производительность погрузочно-транспортного оборудования обеспечивается хорошим качеством дробления руды с помощью взрывных скважин уменьшенного диаметра.
Основные направления развития способов подземной разработки рудных месторождений:
- • вскрытие месторождений наклонными стволами с транспортированием руды конвейерами и самоходными средствами;
- • устройство концентрационных горизонтов с увеличением высоты шага вскрытия;
- • комплексная механизация процессов подготовки и добычи;
- • повышение мощности и производительности самоходных машин;
- • снижение потерь и разубоживания руды при системах с обрушением;
- • внедрение автоматизированных систем управления.
Молодым направлением подземной разработки месторождений
является подземное выщелачивание полезных ископаемых избирательным растворением их химическими реагентами на месте залегания с извлечением растворов на поверхность и металлов из растворов. Технология применяется для добычи цветных металлов и редких элементов.
Подземное выщелачивание цветных металлов известно с XVI в. в Испании. Оно впервые освоено в промышленных масштабах на медном руднике Кананеа в Мексике в 1924 г. и на медных месторождениях Урала (1939 г.). С 1957 г. так добывают уран. Способ подземного выщелачивания применяется в России, США, Франции, Японии, ГДР и других странах. Еще в 1974 г. этим способом получали 20% мировой добычи меди.
Выбор реагентов для технологии с выщелачиванием зависит от состава руды и химической среды на технологическом объекте.
При подготовке рудных тел к выщелачиванию месторождение вскрывается системой скважин. В скважины подают растворитель, который, фильтруясь по пласту, выщелачивает полезные компоненты. Продуктивный раствор откачивается через выдающие скважины. В случае непроницаемых рудных тел залежь вскрывают подземными горными выработками, а руды дробят буровзрывными работами. На верхнем горизонте массив орошают растворителем, который растворяет полезное ископаемое. На нижнем горизонте растворы собирают и откачивают на поверхность для переработки.
Одно из основных препятствий для применения технологии с выщелачиванием — низкая скорость реакций. Для ее увеличения используют приемы интенсификации процессов электрическими и электромагнитными полями, предварительным нагревом, обжигом и др. Для подготовки руд к выщелачиванию применяют ядерные взрывы и микробиологические способы.
Технология подземного выщелачивания позволяет разрабатывать месторождения полезных ископаемых на значительных глубинах, недоступных по экономическим соображениям для обычной технологии, бедных руд и т.п.
источник
РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (а. mining, exploitation; н. Abbau der Nutzmineralienvorkommen; ф. exploitation miniere; и. explotacion de yacimientos) — комплекс взаимосвязанных процессов горного производства по извлечению полезных ископаемых (или полезных компонентов) из недр Земли. Выделяются 4 основных способа разработки месторождений полезных ископаемых: шахтный — с помощью системы подземных горных выработок (см. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых); карьерный, или открытый, — с помощью системы открытых горных выработок (см. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых); скважинный — с помощью системы эксплуатационных буровых скважин; морской, связанный с работами ниже уровня моря (см. Разработка морских месторождений полезных ископаемых). Традиционно первые два способа применялись для добычи твёрдых полезных ископаемых, скважинный — для жидких и газообразных полезных ископаемых. Благодаря техническому прогрессу с середины 20 века возрастают объёмы добычи твёрдых полезных ископаемых через скважины, ведётся добыча высоковязких нефтей открытым и шахтным способами, перспективной является шахтная добыча тяжёлых нефтей из ранее отработанных скважинами месторождений, высокоминерализованная морская вода становится объектом промышленной переработки для извлечения ценных минералов. Основная цель разработки месторождений полезных ископаемых — обеспечение сырьём, необходимым для промышленного производства и других целей, — в условиях социализма дополняется требованиями возможно более полной выемки полезных ископаемых из недр при минимальных затратах, максимального использования попутных компонентов и эффективной охраны окружающей среды.
Содержание понятия разработки месторождений полезных ископаемых расширялось на протяжении нескольких тысячелетий и было связано с совершенствованием орудий труда и горных технологий, увеличением числа видов добываемых из недр Земли полезных ископаемых. Каждой стадии эволюции технологии разработки месторождений полезных ископаемых соответствовали принципиальные нововведения.
В каменном веке наряду с поверхностными выработками типа ям, траншей, канав, рвов появляются подземные копи, вскрытые штольнями, вертикальными, наклонными стволами и комбинацией этих выработок. Начинают применяться разработка с помощью камер, разведочные выработки, огневой метод ведения работ на открытых разработках, а возможно и в подземных условиях, клиновой метод ведения работ, водоотлив, закладка выработок пустой породой, сводчатая кровля и поддержание кровли на целиках, проветривание за счёт естественной тяги.
На стадии металлических горных орудий (век бронзы и раннего железа) объектами массовой подземной разработки становятся залежи руд меди, олова, серебра, свинца, киновари, золота, полиметаллов, железа и др.
На этой стадии возникают горные работы по извлечению крупных каменных монолитов для изготовления строительных блоков, обелисков, мегалитов, астрономических ориентиров и т.п. Крупномасштабные открытые разработки крепких известняков и песчаников в связи со строительством пирамид велись в Древнем Египте (рис. 1).
Для отделения от массива блока геометрически правильной формы по заранее размеченной поверхности прочнейшими каменными шарами, а затем металлическими долотами выдалбливались канавки и вертикальные углубления под деревянные клинья, которые затем обильно поливали водой. Набухая, клинья отрывали монолит от массива. Обработка монолита в блок правильной формы велась на месте добычи. Необходимость перевозки крупных блоков дала толчок зарождению средств карьерного транспорта — катучих барабанов и двухполозных салазок, перемещаемых по каткам. Наряду с масштабной добычей каменных материалов с 6-5-го тысячелетия до н.э. ведется разработка россыпей с улавливанием золотого песка с помощью расстеленных шкур животных, а также примитивная добыча нефти, битума из открытых естественных ёмкостей.
Формируется облик древней рудной шахты (рис. 2), система горных выработок, которой повторяет причудливую конфигурацию рудной залежи (линз, жил, штоков, пластов и т.п.).
В массовом порядке осуществляется искусственное ослабление прочности массива горных пород в подземных условиях путём «пожога» (костёр у забоя) и резкого охлаждения водой разогретых пород, что приводило к растрескиванию массива. Для отвода дыма пробиваются или устраиваются в стволах специальные «дымоходы». Увеличение протяжённости горных выработок и времени их поддержания привело к зарождению приёмов управления устойчивостью выработок с помощью деревянной крепи, сухой кладки из камня и оставлению породных целиков. На ряде шахт ведётся удаление подземных вод путём вычерпывания их кожаными или плетёными вёдрами, бадьями, устройством естественного стока по выработкам, применением т.н. архимедова винта. Для освещения рабочих мест применяют лучины и масляные светильники. Как и прежде, используется исключительно ручной труд на всех процессах разработки.
В эпоху раннего железа технологические приёмы добычи блоков известняка совершенствуются применительно к разработке залежей мрамора. Значительно возрастает число объектов горных разработок на руды меди, железа, золота, серебра, олова, сурьмы, свинца и др. Усложняется конфигурация шахтных горных выработок, увеличивается глубина разработки. Появляются специальные горизонтальные выработки, проходимые в основном по породе на всю длину отрабатываемого рудного тела для облегчения транспортирования руды на поверхность, удобного перемещения горняков к месту работы, проветривания и водоотлива. Для проветривания дополнительно пробиваются с поверхности вертикальные стволы. Зарождается примитивное принудительное проветривание с помощью мехов, приводимых в действие мускульной силой людей или тягловых животных. Такая несложная система из нескольких всасывающих мехов и тканевых трубопроводов позволяла проветривать выработки длиной до 300-400 м. Появляются функциональные горные выработки — очистные, вентиляционные, транспортные, водоотливные. В средневековье вскрытие месторождения осуществляется вертикальными стволами; появляются околоствольные дворы, системы откаточных и вентиляционных выработок (рис. 3).
Общая конфигурация горных выработок шахты принимает архитектурно выдержанный облик. Горное предприятие характеризуется продуманным сочетанием грузопотоков с системой проветривания и водоотлива. Совершенствуется система шахтного подъёма с помощью тягловой силы животных или водяного колеса. Впервые для отбойки пород применяются порохострельные работы (15 век). С увеличением подземной добычи угля (рис. 4) и углублением шахт устанавливается факт наличия в рудничном воздухе метана (1555); внезапные взрывы газовых скоплений в шахтах (фиксируются с 1621) послужили основанием для изучения рудничного воздуха с целью безопасного ведения горных работ.
Возникает подземная разработка залежей каменной соли посредством выработок больших сечений (камер).
На стадии механизации с автономным приводом (в эпоху промышленной революции) с конца 18 века начинается массовая подземная разработка месторождений каменного угля. Главной отличительной особенностью угольной шахты постепенно становятся протяжённые забои по тонким угольным пластам, где впервые механизируется процесс выемки (врубовая машина). Механический привод позволяет усовершенствовать механизмы шахтного подъёма, водоотлива, откатки, отбойки как на угольных, так и на рудных шахтах. Создаются установки для естественного проветривания шахт, что позволило усложнить систему выработок и увеличить их протяжённость. В широких масштабах начинается разработка россыпей (главным образом золота и платины) с применением силы водного потока. Расширяется объём открытой разработки (в основном нагорных месторождений), где транспортировка ведётся в самоопрокидных телегах с помощью лошадиной тяги. Формируется облик карьера как системы открытых горных выработок с ориентированными грузопотоками при массовом использовании ручного труда на выемке и конной тяги на транспорте (рис. 5).
С конца 19 — начала 20 веков определяющую роль в развитии отбойки играют новые взрывчатые вещества. Комплекс буровзрывных работ широко внедряется при разработке твёрдых полезных ископаемых. Возрастают объёмы открытой разработки и производственные мощности карьеров, чему способствует внедрение скважинной взрывной отбойки и, главное, экскаваторов; гужевой карьерный транспорт вытесняется железнодорожным. Для отработки рудных залежей, уходящих с поверхности на большие глубины, применяется открыто-подземный способ. При разработке россыпей внедряются драги. Научное обоснование получает ряд элементов подземной разработки месторождений полезных ископаемых в основном в области буровзрывных работ, управления горным давлением и проветривания. Происходит отделение металлургического производства (в организационном отношении) от рудной базы. Горно-металлургические центры формируются на больших территориях (например, юг России) и включают помимо рудной также каменноугольную базу.
Одним из главных объектов разработки становятся нефтяные месторождения (рис. 6), на которых в больших масштабах с помощью паровых (а позднее электрических) установок бурятся скважины фонтанной добычи и самоизливающие.
Начало 20 в. связано с механизацией горных работ на основе электрических и пневматическим приводов с вовлечением в разработку практически всех полезных ископаемых (агрономические руды, алюминиевые руды, руды редких элементов и т.д.). Благодаря применению электрических экскаваторов и других видов горнотранспортного оборудования резко увеличиваются объёмы добычи открытым способом, создаются технологически обоснованные системы разработки. К 50-м гг. карьер приобретает облик механизированного горного предприятия. Применительно к подземному способу добычи создаются горные машины с автономным электрическим приводом. Особое значение приобретает борьба с проявлениями горного давления в шахтах, внезапными выбросами пород и газов. Создаётся новый класс предохранительных взрывчатых веществ. На рудных шахтах совершенствуются наиболее производительные системы разработки с открытым очистным пространством и с магазинированием руды. Появляется принципиально новый способ разработки — подземная гидродобыча угля, при которой водная струя и водный поток разрушают массив горных пород и доставляют горную массу. Ведётся добыча серы методом подземной выплавки. Реализуется в опытно-промышленных масштабах идея подземной газификации. Истощение ряда рудных месторождений и увеличение масштабов добычи руд приводит к расширению географии горнорудных предприятий, резкому увеличению расстояний транспортирования рудного сырья.
На стадии комплексной механизации и автоматизации горного производства в период научно-технической революции (с 60-х гг. 20 в.) происходит техническое перевооружение шахт, карьеров и промыслов (нефтяных и газовых) на основе мощной техники и автоматизации ряда процессов, направленное на улучшение условий труда, повышение его производительности, комплексное освоение недр и охрану окружающей среды. Получает развитие разработка залежей нефти и газа под морских дном, прибрежных россыпей. Расширяются объёмы скважинных методов добычи твёрдых полезных ископаемых с использованием физико-химических методов, зарождается горная биотехнология (см. Бактериальное выщелачивание). Добыча нефти ведётся с применением заводнения и теплового воздействия на пласты. Нефтяные и газовые промыслы превращаются в полностью автоматизированные предприятия. Открытым способом добываются тяжёлые нефти и битумы. Расширяется шахтная добыча нефтей, месторождения которых отработаны скважинами. Горные предприятия перерастают в горнопромышленные комплексы с законченным циклом первичной переработки минерального сырья и выпуском нескольких видов минеральной продукции. Отдельные карьеры достигают, по существу, шахтных глубин, а наиболее глубокие горизонты шахт — отметок, обычных для скважинной добычи. Это выдвигает необходимость создания комбинированных способов и технологий разработки месторождений полезных ископаемых. При подземной разработке месторождений полезных ископаемых основной объём руд добывают с помощью буровзрывных работ и самоходных горных машин (т.е. на пневмоколёсном или, реже, гусеничном ходу с дизельным, электрическим и пневматическим приводом). При подземной разработке угля и калийных солей основное применение имеет механическая отбойка — комбайны, комплексы с передвижной механизированной крепью и конвейеры.
Прирост объёмов мировой горной промышленности во 2-й половине 20 в. составляет не менее 4-5% в год; примерно каждые 12-15 лет объём добычи полезных ископаемых удваивается. В стоимостном выражении на разработку энергетического сырья приходится 72%, руд — 21%, нерудных ископаемых — 7% (1984).
Открытым способом в мире добывается около 60% металлических (около 50% извлекаемого металла) руд, 85% неметаллических руд, около 100% нерудных полезных ископаемых и около 35% угля. Подземный способ разработки применяется преимущественно для полезных ископаемых, залегающих на больших глубинах, а также в густонаселённых районах, при наличии ценных ландшафтов и т.п. Возрастают объёмы добычи нефти в водах Мирового океана (около 30% всей добычи).
Перспективы разработки месторождений полезных ископаемых связаны с безлюдной выемкой, утилизацией всех извлекаемых из недр минеральных компонентов и промышленным использованием образуемых подземных полостей (см. Комплексное освоение недр).
источник
Разработка месторождений полезных ископаемых — это комплекс взаимосвязанных процессов горного производства по извлечению полезных ископаемых из недр земли.
Выделяются 4 основных способа разработки месторождений:
шахтный — с помощью системы подземных горных выработок);
карьерный (открытый) — с помощью системы открытых горных выработок;
скважинный — с помощью системы эксплуатационных буровых скважин;
морской, связанный с работами ниже уровня моря.
Шахтный и карьерный способы применяются для добычи твёрдых полезных ископаемых, скважинный способ, для жидких и газообразных полезных ископаемых.
Основная цель разработки месторождений — обеспечение сырьём промышленного производства.
Понятие «разработка месторождений полезных ископаемых» расширялось на протяжении нескольких тысячелетий. Это было связано с совершенствованием орудий труда и горных технологий, увеличением числа видов добываемых из недр Земли полезных ископаемых. Каждой стадии эволюции технологии разработки месторождений полезных ископаемых соответствовали принципиальные нововведения.
В каменном веке наряду с поверхностными выработками типа ям, траншей, появлялись подземные копи, вскрытые штольнями, вертикальными, наклонными стволами и комбинацией этих выработок. Начинает применяться разработка с помощью камер, разведочные выработки, огневой метод ведения работ на открытых разработках, а возможно и в подземных условиях, клиновой метод ведения работ, водоотлив, закладка выработок пустой породой, сводчатая кровля и поддержание кровли на целиках, проветривание за счёт естественной тяги.
В век бронзы и раннего железа объектами массовой подземной разработки становятся залежи руд меди, олова, серебра, свинца, киновари, золота, полиметаллов, железа и др. На этой стадии возникают горные работы по извлечению крупных каменных монолитов для изготовления строительных блоков, обелисков, мегалитов, астрономических ориентиров и т.п. (например строительство пирамид в Древнем Египте). Увеличивается число горных разработок на руды меди, железа, золота, серебра, олова, сурьмы, свинца и др. Усложняется конфигурация шахтных горных выработок, увеличивается глубина разработки. Появляются специальные горизонтальные выработки, проходимые в основном по породе на всю длину отрабатываемого рудного тела для облегчения транспортирования руды на поверхность, удобного перемещения горняков к месту работы, проветривания и водоотлива. Появляются функциональные горные выработки — очистные, вентиляционные, транспортные, водоотливные. Совершенствуется система шахтного подъёма с помощью тягловой силы животных или водяного колеса. Впервые применяютсяпорохострельные работы, начало 15 века. С увеличением подземной добычи угля и углублением шахт устанавливается факт наличия в рудничном воздухе метана в 1555году.
В эпоху промышленной революции с конца 18 века начинается массовая подземная разработка месторождений каменного угля. И главным отличием угольной шахты становятся протяжённые забои по тонким угольным пластам, где впервые механизируется процесс выемки — применяется врубовая машина.
С конца 19 — начала 20 веков определяющую роль в развитии отбойки играют новые взрывчатые вещества. Комплекс буровзрывных работ широко внедряется при разработке твёрдых полезных ископаемых. Возрастают объёмы открытой разработки и производственные мощности карьеров, чему способствует внедрение скважинной взрывной отбойки и, главное, экскаваторов; гужевой карьерный транспорт вытесняется железнодорожным. Для отработки рудных залежей, уходящих с поверхности на большие глубины, применяется открыто-подземный способ. При разработке россыпей внедряются драги. Научное обоснование получает ряд элементов подземной разработки месторождений полезных ископаемых в основном в области буровзрывных работ, управления горным давлением и проветривания. Происходит отделение металлургического производства (в организационном отношении) от рудной базы. Горно-металлургические центры формируются на больших территориях (например, юг России) и включают помимо рудной, также каменноугольную базу.
Одним из главных объектов разработки становятся нефтяные месторождения на которых в больших масштабах с помощью паровых (а позднее электрических) установок бурятся скважины фонтанной добычи и самоизливающие.
Начало 20 в. связано с механизацией горных работ на основе электрических и пневматическим приводов с вовлечением в разработку практически всех полезных ископаемых. Увеличиваются объёмы добычи открытым способом, создаются технологически обоснованные системы разработки. К 50-м гг. прошлого века карьер приобретает облик механизированного горного предприятия. Начинается борьба с проявлениями горного давления в шахтах и внезапными выбросами пород и газов. Создаётся новый класс предохранительных взрывчатых веществ. На рудных шахтах совершенствуются наиболее производительные системы разработки с открытым очистным пространством и с магазинированием руды. Появляется новый способ разработки — подземная гидродобыча угля, при которой водная струя и водный поток разрушают массив горных пород и доставляют горную массу. Ведётся добыча серы методом подземной выплавки. Реализуется в опытно-промышленных масштабах идея подземной газификации. Истощение ряда рудных месторождений и увеличение масштабов добычи руд приводит к расширению географии горнорудных предприятий, резкому увеличению расстояний транспортирования рудного сырья.
источник
3 СВЕДЕНИЯ О СПОСОБАХ РАЗРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
3.1 Способы разработки месторождений полезных ископаемых
Полезными ископаемыми называют природные минеральные образования органического или неорганического происхождения, которые могут быть использованы человеком с достаточным экономическим эффектом. Под добычей полезных ископаемых понимают извлечение их из земной коры или гидросферы. В более узком смысле под этим термином понимают количество полезного ископаемого, добываемого в единицу времени.
Существуют следующие способы добычи полезных ископаемых:
· со дна водоемов (озер, морей и океанов);
Добычу полезных ископаемых осуществляют горные предприятия.
Горное предприятие — самостоятельная производственная единица, осуществляющая разведку, добычу и обогащение полезных ископаемых. Горное предприятие, осуществляющее добычу и первичное обогащение полезных ископаемых, называется горнодобывающим. Существуют следующие виды горнодобывающих предприятий: шахта, рудник, карьер (разрез), прииск, промысел.
Шахта — горное предприятие, предназначенное для добычи полезных ископаемых подземным способом.
Рудник — горное предприятие, служащее в основном для подземной добычи руд, горнохимического сырья и строительных материалов. Этим понятием иногда пользуются для обозначения нескольких шахт (карьеров), объединенных в единую административнохозяйственную единицу с централизованным хозяйством.
Карьер — горное предприятие, осуществляющее добычу полезных ископаемых открытым способом. Разрез — карьер по добыче угля.
Прииск — горное предприятие по добыче россыпных месторождений драгоценных металлов (золотой прииск).
Промысел — горное предприятие по добыче жидких и газообразных полезных ископаемых (нефтяной промысел).
Разработкой месторождения называют комплекс работ по :
Эти работы являются стадиями разработки месторождения. Вскрытие и подготовка осуществляются посредством проведения выработок. Забои проводимых выработок называют подготовительными. Выемку (добычу) полезного ископаемого ведут в очистных забоях, применяя при этом различные способы его разрушения. Это в равной мере справедливо для твердых полезных ископаемых как при подземных, так и открытых горных работах.
Подземная добыча связана с необходимостью проведения сети подземных горных выработок, по которым добытое полезное ископаемое транспортируют на поверхность (рис. 3.1). При добыче ископаемых углей наиболее распространен механический способ разрушения, при добыче руд — взрывной.
Рисунок 3.1 — Схема угольной шахты:
I, 2, 12— вертикальные выработки; 3, 4, 5, 10, 11—горизонтальные выработки;
6, 7, 8, 9 — наклонные выработки; 13 — насосная камера; 14 — очистной забой
Добытый уголь транспортируют по горным выработкам скребковыми или ленточными конвейерами, в вагонетках электровозами или лебедками, а также под действием собственного веса по желобам или трубам. На отдельных шахтах применяют гидротранспорт, при котором перемещение угля в потоке воды осуществляется по трубам или желобам. Для транспортировки руды на рудниках в пределах добычных блоков применяют скреперную доставку или виброустановки , а по горизонтальным выработкам—локомотивную откатку. Транспортирование полезного ископаемого и пустой породы до шахтного ствола организует служба внутришахтного транспорта.
На поверхность полезное ископаемое и пустую породу поднимают в специальных подъемных устройствах (сосудах) — скипах или клетях. Клети оборудуют под заезд в них шахтных вагонеток. В клетях также осуществляют спуск и подъем людей, оборудования и материалов. Комплекс подъемных машин и оборудования называют шахтным подъемом.
Выданное на поверхность полезное ископаемое размещают на складах и осуществляют отгрузку его потребителям или на обогатительную фабрику.
Для нормального функционирования шахты необходимо осуществлять:
· снабжение горных выработок свежим воздухом. Процесс обеспечения горных выработок и рабочих мест воздухом называется вентиляцией. Поступающая в шахту поток воздуха называется свежей струёй. Свежий воздух при движении по горным выработкам загрязняется выделяющимися газами и пылью. Поток такого воздуха называется исходящей струёй. Контроль за состоянием вентиляции шахты и техники безопасности осуществляет участок вентиляции и техники безопасности;
· удаление поступающей в горные выработки и накапливающейся в водосборнике воды. Система сбора и удаления поступающей в горные выработки воды называется водоотливом. При большой обводненности месторождения осуществляют его осушение;
· снабжение работающих машин и различных установок электро и пневмоэнергией (сжатым воздухом);
· кондиционирование поступающего в шахту воздуха. Этот процесс осуществляют в глубоких шахтах и рудниках, где температура рудничной атмосферы за счет тепла, выделяющегося из горных пород, обусловливает дискомфортность труда;
· подачу в шахту в зимнее время в районах с суровым климатом подогретого в калориферах воздуха;
· мероприятия по предупреждению газодинамических явлений (внезапных выбросов угля и газа и горных ударов) и эндогенных пожаров;
· ликвидацию последствий аварий в тех случаях, когда не удалось их предотвратить. Эти работы выполняют подразделения специальной военизированной горноспасательной части (ВГСЧ);
· контроль за состоянием недр, движением запасов и правильностью ведения горных работ. Его осуществляет маркшейдерская служба. В ее задачи входит ведение горнографической документации;
· контроль за соблюдением правил безопасного ведения горных работ. Его осуществляет горнотехническая инспекция (ГТИ);
· восстановление участков земли, подвергшихся влиянию горных работ. Эти работы называются рекультивацией. Их осуществляют как шахты, так и разрезы.
Поверхность современных шахт и рудников представляет собой комплекс зданий и сооружений, обычно сгруппированных в блоки. На поверхности располагаются здания подъемных машин, копры (конструкции для установки шкивов под канаты клетей и скипов и разгрузки последних), эстакады, помещения электроподстанции, механических мастерских, компрессорной, административнобытового комбината. На поверхности размещаются материальные склады различного назначения.
Для повышения качества добытого полезного ископаемого осуществляют его обогащение. С этой целью строят обогатительную фабрику как для одной, так и группы шахт.
При открытом способе добычи все горные работы проводят в открытых горных выработках непосредственно с земной поверхности (рис. 3.2).
Рисунок 3.2 — Схема открытой разработки месторождения:
1 — экскаватор; 2 — автосамосвал; 3 — бульдозер; 4 — буровой станок; 5 — рабочие горизонты;
6 — взорванная масса; 7 — залежь полезного ископаемого; 8 — скважины;
9 — въездная траншея; 10 — отвал пустых пород
В зависимости от условий залегания извлекают не только полезное ископаемое, но и пустые породы в значительных объемах. Эти породы называют вскрышными породами или вскрышей.
Основными производственными процессами при открытых горных работах являются:
· подготовка горных пород к выемке;
· перемещение карьерных грузов (авт о- или железнодорожный транспорт, а также конвейерная доставка);
· отвалообразование вскрышных пород;
· складирование полезного ископаемого.
Основные достоинства открытых горных работ заключаются в следующем:
· возможность обеспечения высокого уровня комплексной механизации и автоматизации, что обусловливает более высокую производительность труда и меньшие затраты на добычу;
· более безопасные и комфортные условия труда;
· меньшие удельные капитальные затраты на строительство предприятия;
· возможность более полного извлечения полезного ископаемого.
· некоторая зависимость от климатических условий;
· необходимость отчуждения значительных площадей земли;
· нарушения водного баланса недр.
Добычу полезных ископаемых со дна озер, морей, океанов (золото, олово, платина, минералы, содержащие титан, цирконий и др.) осуществляют в основном в пределах континентального шельфа и ложа мирового океана. Добыча осуществляется земснарядами, черпаковыми элеваторами и грейферными грузчиками через водную толщу, а также через горные выработки, проводимые с земной поверхности. Средняя глубина подводной разработки в России 30 м.
Геотехнические способы разработки основаны на бурении скважин с поверхности или из горных выработок, изменении физического или химического состояния полезного ископаемого в недрах и извлечении его по скважинам на поверхность. Перевод твердых полезных ископаемых в транспортабельное состояние осуществляют механическим разрушением, плавлением, растворением, химической и бактериально -химической обработкой. Наиболее распространены:
· подземная газификация углей;
· подземное растворение солей;
· бактериально -химическое выщелачивание меди и др.
Объемы применения геотехнических способов разработки пока невелики.
Скважинная добыча широко применяется для извлечения жидких и газообразных полезных ископаемых (нефть и природный газ). Под разработкой нефтяного месторождения понимают осуществление процесса перемещения жидкости и газа в пластах к эксплуатационным скважинам. Управление процессом движения жидкостей и газа достигается размещением на месторождении нефтяных, нагнетательных и контрольных скважин, количеством и порядком ввода их в эксплуатацию, режимом работы скважин и балансом пластовой энергии.
Процесс добычи нефти включает:
· движение нефти по пласту к забою скважины за счет разности давлений в пласте и у скважины;
· движение нефти от забоя скважины до устья на поверхности;
· сбор нефти, газа и воды на поверхности и их разделение.
Разработка газового месторождения включает:
· подготовку газов к транспортированию потребителям.
Особенность добычи газа из недр заключается в том, что весь путь газа от пласта до потребителя герметизирован.
Вопросы для самоподготовки
1. Какие существуют способы добычи полезных ископаемых?
2. Какие существуют виды горнодобывающих предприятий?
3. Назовите основные стадии разработки месторождений.
4. В чем сущность и содержание подземной добычи полезных ископаемых?
5. Какие работы и мероприятия необходимо осуществлять для нормального функционирования шахты?
6. В чем сущность открытого способа добычи полезных ископаемых?
7. Назовите основные производственные процессы при открытых горных работах.
8. Какие достоинства и недостатки открытых горных работ?
9. В чем сущность добычи полезных ископаемых со дна водоемов?
10. На чем основаны геотехнические способы разработки?
11. Для чего применяется скважинная добыча?
12. Какие процессы выполняются при добыче нефти и разработке газовых месторождений?
источник
Статья 100. Опытно-промышленная разработка месторождения твердых полезных ископаемых
1. Опытно-промышленная разработка месторождения твердых полезных ископаемых или его части производится пользователем недр в соответствии с утвержденной технической (технологической) проектной документацией — техническим проектом с целью уточнения горно-технических, технологических и иных параметров месторождения твердых полезных ископаемых либо экспериментальной проверки новых технологий, технических средств и методов, созданных в результате проведенных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
2. Опытно-промышленная разработка месторождения твердых полезных ископаемых или его части может проводиться как в процессе подготовки месторождения к эксплуатации (до начала его промышленной разработки), так и в процессе добычи полезного ископаемого в течение установленного в техническом проекте срока и в указанных в нем объемах.
3. Подготовка технического проекта осуществляется пользователем недр в соответствии с условиями пользования участком недр на основании имеющейся геологической и иной информации о недрах и в соответствии с требованиями технических регламентов.
4. В технических проектах должны быть указаны:
1) объем работ, сроки их начала и завершения;
2) объем получаемой продукции по годам;
3) мероприятия по безопасному ведению работ, связанных с пользованием недрами, рациональному использованию и охране недр.
5. Технический проект проходит государственную экспертизу в соответствии со статьей 107 настоящего Федерального закона, государственную экологическую экспертизу, а также в случаях, предусмотренных Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», — экспертизу промышленной безопасности. Технический проект утверждается пользователем недр после получения положительного заключения указанных государственных экспертиз.
6. Внесение изменений в технический проект осуществляется в порядке, установленном частью 5 настоящей статьи.
7. Копии утвержденных в установленном порядке технического проекта и изменений, внесенных в этот проект, представляются пользователем недр в уполномоченный Правительством Российской Федерации федеральный орган исполнительной власти, а по участкам недр местного значения — в полномочный орган субъекта Российской Федерации в течение пятнадцати дней с даты их утверждения.
Статья 101. Основные требования к разработке месторождения твердых полезных ископаемых
1. Разработка месторождения твердых полезных ископаемых осуществляется в соответствии с утвержденной технической (технологической) проектной документацией — техническими проектами, ежегодными планами развития горных работ, проектами отработки выемочных единиц месторождения.
2. Подготовка технического проекта осуществляется пользователем недр в соответствии с условиями пользования участком недр и требованиями технических регламентов на основании имеющейся геологической и иной информации о недрах.
3. В технических проектах должны быть указаны:
1) объем работ, сроки их начала и завершения;
2) сроки ввода месторождений полезных ископаемых в разработку;
3) технико-экономические требования к разработке месторождения полезных ископаемых (уровни годовой добычи полезных ископаемых, степень извлечения основных и попутных полезных ископаемых из недр и т.д.);
4) сроки выхода на проектную мощность;
5) порядок и условия осуществления первичной переработки (обогащения) полезных ископаемых;
6) мероприятия по обеспечению требований в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности при пользовании недрами;
7) мероприятия по безопасному ведению работ, связанных с пользованием недрами, рациональному использованию и охране недр;
8) сроки и условия выполнения работ по консервации и (или) ликвидации горных выработок, скважин, иных подземных сооружений, а также рекультивации земель.
4. Технический проект проходит государственную экспертизу в соответствии со статьей 107 настоящего Федерального закона, государственную экологическую экспертизу, а также в случаях, предусмотренных Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», — экспертизу промышленной безопасности. Технический проект утверждается пользователем недр после получения положительных заключений указанных государственных экспертиз.
5. Внесение изменений в технический проект осуществляется в порядке, установленном частью 4 настоящей статьи.
6. Пользователь недр обязан обеспечить установленные объемы подготовленных к выемке запасов полезных ископаемых. Возможные изменения параметров разработки месторождения, обусловленные изменившимися горно-геологическими, экологическими и иными условиями разработки, допускаются при наличии утвержденных изменений, внесенных в этот технический проект.
7. Копии утвержденных в установленном порядке технического проекта и изменений, внесенных в этот проект, представляются пользователем недр в уполномоченный Правительством Российской Федерации федеральный орган исполнительной власти, а по участкам недр местного значения — в полномочный орган субъекта Российской Федерации в течение пятнадцати дней с даты их утверждения.
8. Ежегодные планы развития горных работ, проекты отработки выемочных единиц месторождения полезных ископаемых согласовываются с уполномоченным Правительством Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти.
источник
Горно-геологические условия залегания месторождений полезных ископаемых. Основные принципы подземной разработки угольных месторождений. Параметры горных предприятий, стадии разработки шахтных полей. Технология очистных работ в длинном очистном забое.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Горно-геологические условия залегания МПИ
1.1 Краткая характеристика угольных месторождений
1.2 Краткая характеристика рудных месторождений
1.3 Способы разработки МПИ
1.4 Основные принципы подземной разработки месторождений
2. Горные предприятия. Запасы и потери ПИ
3. Основные параметры горных предприятий
3.1 Производственная мощность и срок службы шахты
3.2 Стадии разработки шахтных полей
4. Способы подготовки шахтных полей
5.1. Классификация. Требования к оптимальному способу вскрытия.
5.2 Взаимное расположение шахтных стволов в ш.п.
6. Вскрытие пологих пластов
6.1 Вскрытие пологих пластов наклонными стволами
6.1.1 Достоинства вскрытия наклонными стволами
6.2 Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и квершлагами
6.3 Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и гезенками
7. Вскрытие крутых и крутонаклонных пластов
9. Комбинированные способы вскрытия
10. Вскрытие шахтных полей на больших глубинах
10.1 Вскрытие вертикальными стволами и горизонтными квершлагами
11. Околоствольные дворы. Поверхностный комплекс шахты
12. Системы разработки пластовых месторождений. Классификация систем разработки. Факторы. влияющие на выбор системы разработки
12.1 Понятия «очистные работы» и «система разработки месторождения»
12.2 Факторы влияющие на выбор систем разработки
12.3 Классификация систем разработки
13. Сплошные системы разработки
14. Подземная разработка рудных месторождений
14.1 Основные особенности разработки рудных месторождений
14.1.1 Характеристика рудных месторождений
14.1.2 Вскрытие и подготовка рудных месторождений
14.1.3 Вскрытие рудных месторождений
14.1.4 Подготовка рудных месторождений
14.2 Основные производственные показатели при отработке рудных месторождений
14.2.1 Вторичное дробление руды
14.2.3 Управление горным давлением
15. Системы разработки рудных месторождений
15.1 Классификация систем разработки
15.2 Системы разработки с открытым очистным пространством.( I класс )
16. Разработка месторождений оtkpытыm способом
16.1 Общие сведения о PMOС. Достоинства и недостатки
16.2 Вскрышные и добычные работы
16.2.1 Добычные работы. — работы по извлечению ПИ после проведения по ПИ разрезной траншеи
16.2.2 Системы PMОC и их элементы
17. Системы разработки с поперечным перемещением, вскрышных пород во внутренние отвалы
Для повышения эффективности производства работники угольной отрасли сосредотачивают свои усилия на трех главных направлениях:
— комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, которые создают предпосылки для выемки угля без постоянного присутствия людей в очистном забое, облегчают и улучшают условия труда, способствуют повышению производительности труда;
— опережающее развитие добычи угля открытым способом, главным образом на Востоке страны;
— повышение производительности труда на основе широкого внедрения в производство достижений науки и техники, прогрессивной технологии, передового опыта, научной организации труда, развертывания социалистического соревнования, поиска и максимального использования резервов, а также систематического повышения общеобразовательного уровня и профессионального мастерства рабочих. В соответствии с программой курса рассматриваются вопросы разработки пластовых месторождений подземным способами во всем их многообразии — вскрытие, подготовка, системы разработки и технология очистных работ (Дается программа).
1. Горно-геологические условия залегания месторождений полезных ископаемых
Полезными ископаемыми называют природные минеральные вещества, которые добываются из недр земли для использования в народном хозяйстве.
Существуют различные классификации полезных ископаемых: по назначению, по генезису и т.п. По промышленному назначению их можно разделить на руды металлов (и металлы), топливо и нерудные месторождения.
Месторождение — это естественное скопление полезного ископаемого в земной коре.
Большое значение для разработки имеет форма месторождения. В зависимости от формы различают пластовые месторождения, жилы, штоки, гнезда и т.д. Из числа пластовых месторождений наибольшее распространение имеют угольные. Нередко они имеют значительное распространение по площади.
Угленосным районом называется часть бассейна, объединенная тектоническими особенностями и качеством углей, а иногда административно-хозяйственными особенностями.
Бассейн — это площадь непрерывного залегания угленосных отложений.
Границы месторождения определяются условиями залегания ПИ. При негоризонтальном залегании границами угольных месторождений могут быть: по восстанию — выход пластов под наносы, по падению — границы разведанности, по простиранию — выклинивания пласта, крупные геологические нарушения и т.д.
Месторождение называется промышленным, если целесообразность его разработки обоснована экономически и имеет народнохозяйственное значение в настоящее время или в будущем. В противном случае оно не промышленное.
Крупные месторождения обычно разрабатываются несколькими шахтами.
1.1 Краткая характеристика угольных месторождений
Численность занятого в отрасли персонала составляет 328 тыс. человек. При этом с 1994 по 2001 г.г. были уволены около 107,6 тысячи работников. Сегодня действуют 113 шахт и 128 разрезов, а также 40 обогатительных предприятий.
Донбасс — наиболее развит и поставляет 1/3 добываемых в СНГ углей. Там имеются угли всех марок, необходимых для промышленности. В бассейне залегает около 150 пластов с мощностью от 0,5 до 2,0 м, разрабатываемых на глубине 300-1200 м. Газоносность пластов высокая, в отдельных районах Донбасса пласты подвержены внезапным выбросам угля и газа. Вмещающие породы средней и ниже средней крепости. Водоносность незначительная. Залегание пластов от пологого до крутого.
Кузбасс — самые большие запасы углей всех марок и высокого качества. По добыче на II месте после Донбасса. Мощность пластов 1-I6 м. углы падения разные. Боковые породы крепкие и средней крепости. Разработка ведется как подземным, так и открытым способами. Глубина шахт 300-500 м. Угли в основном идут на удовлетворение потребностей Урала и Сибири.
Карагандинский угольный бассейн — Ш место по добыче. По горно-геологическим условиям разработки сходен с Донбассом. Но здесь преобладают пологие пласты ( до 18°) m = 2-8 м. Глубина разработки до 500 м. Значительная часть углей пригодна для коксования и направляется на Урал и предприятия Казахстана.
Печорский бассейн расположен на севере европейской части России и характерен пластами средней мощности m =1,2-3,5 м высококачественного коксующегося угля. Уголь идет в основном на удовлетворение нужд промышленности северных районов.
Подмосковный бассейн — горизонтально залегающие пласты, сильно обводнены, вмещающие породы ниже средней устойчивости, m -I.5-3,5, H 5-100 м.
Львовско -Волынский бассейн — такие же пласты, что и в Подмосковье, m 0,7-1,5 м, Н = 300 м.
Оба бассейна имеют местное значение, их уголь идет на удовлетворение нужд прилегающих районов.
На Урале — Кизеловский угольный бассейн — различные , m =0,7-4 м, кокcующийся уголь, сильно обводненные пласты. Запасы кончаются. Практически закрыт.
— Челябинский бассейн — бурые угли для энергетических целей, мощные пологие пласты. Вмещающие породы ниже средней устойчивости.
В Средней Азии ряд месторождений с мощными пластами разрабатываются для нужд энергетики. Экибастузское месторождение в Казахстане m до 140 м.
Дальний Восток (Буреинское, Сучанское, Артемовское и О.Сахалин), эти месторождения эксплуатируются для удовлетворения нужд промышленности Восточных районов.
В связи со строительством БАМа большое развитие получает добыча угля в Южно-Якутском и Канско-Ачинском бассейнах.
Большие запасы угля, в т.ч. и для коксования сосредоточены в еще не освоенных Тунгусском, Таймырском и Ленском бассейнах.
1.2 Краткая характеристика рудных месторождений
Рудные месторождения, в отличие от угольных, характеризуются большим многообразием форм залегания. Они делятся на пластовые и пластообразные, жильные, и массивные.
Из отечественных рудных месторождений к типичным пластовым можно отнести Джезказганское медное, Миргалимсайское свинцовое, Никополь-Марганцевое и Чиатурское месторождения. Типичными пластообразными рудными телами представлено большинство месторождений Криворожского бассейна.
Жильные месторождения имеют мощность от 10-20 см до 2-5 м. Угол падения и мощность жильных месторождений могут резко меняться даже в пределах одного рудного тела.
Наиболее крупными рудниками, разрабатывающими жильные месторождения, являются золотые рудники Магаданской области, Якутской АССР, оловянные рудники Приморья, полиметаллические рудники Северного Кавказа, золотые, оловянные и вольфрамо-молибденовые рудники Забайкалья.
Массивные месторождения имеют мощность более 5 м. Эти месторождения иногда имеют форму правильных линз и столбов, но часто их форма бывает очень сложной и неправильной и обычно такие месторождения не имеют четко выраженных границ с окружающими породами. К массивным относятся некоторые месторождения (железорудные) Кривого Рога, Урала и Горной Шории, меднорудные месторождения Урала, полиметаллические — Алтая, молибденовые — Северного Кавказа.
Рудные, как и угольные месторождения, могут быть простыми и сложными.
Простые представлены одним пластом или одним рудным телом.
Сложные — свита пластов, жил или параллельных залежей и т.д.
1.3 Способы разработки МПИ
Способ разработки — это совокупность всех производственных процессов, осуществляемых на данном горном предприятии.
При каждом способе разработки, в зависимости от конкретных геологических условий и уровня развития механизации горных работ, наибольшая эффективность добычи достигается применением наиболее оптимальных способов вскрытия, подготовки и систем разработки.
1.4 Основные принципы подземной разработки месторождений
При подземной разработке необходимо выполнять следующие специфические для нее принципы:
1. Минимальное распространение процессов деформаций и разрушений в породах, покрывающих и подстилающих толщ.
2. Ведение горных работ всегда под «свежей кровлей» — «золотое правило» подземной разработки.
3. Планомерное управление обрушением вмещающих пород (управление кровлей).
а) прорывов воды, газов, нефти из подземных и поверхностных источников и старых выработок;
в) горных ударов и внезапных выбросов;
г) эндогенных пожаров и т.д.
5. Минимальное разубоживание ПИ.
6. Обеспечение безопасности труда и создание необходимых санитарно-гигиенических условий (профилактика проф.вредностей, обеспечение нормальной температуры, влажности, запыленности и т.д.).
Выполнение этих принципов подземной разработки, для конкретных геологических условий и конкретных комплексов природных процессов в данном горном массиве, требует в первую очередь применения соответствующих систем разработки и способов управления горным давлением, а точнее: выбора правильных способов управления физическими процессами в данных конкретных условиях.
2. Горные предприятия. Запасы и потери полезного ископаемого
Горное предприятие — это промышленное предприятие, на котором ведется разработка месторождений полезных ископаемых.
Горное предприятие, предназначенное для добывания угля (или сланца) подземным способом, называют шахтой. В понятие шахты как самостоятельной производственно-хозяйственной единицы включаются наземные сооружения и совокупность подземных горных выработок.
Несколько шахт, имеющих единый технологический комплекс на поверхности для приема, переработки и отправки угля, образуют рудник.
По относительной метанообильности, т.е. по выделению метана на I т среднесуточной добычи шахты делятся на 5 категорий:
I категория — выделение метана до 5 м3 /т
II категория — -«- от 5 до 10 м3/т
III категория — выделение метана от 10 до 15 м3/т
Сверхкатегорные — -«- 15 м 3 /т и более
Имеются шахты, опасные по внезапным выбросам угля и газа;
Имеются и негазовые шахты, а также шахты» в которых выделяется углекислый газ (например. Подмосковный бассейн).
В зависимости от размеров месторождения для его разработки может быть построено несколько шахт. В этом случае месторождение делят на части.
Часть месторождения, отведенная для разработки одной шахты, называется шахтным полем.
Между соседними шахтными полями обычно оставляют барьерные целики. Они предохраняют горные работы от прорыва воды и газов из отработанной шахты.
Границами шахтного поля являются ограничивающие его вертикальные и горизонтальные поверхности. В случае негоризонтального залегания пластов обычно различают границы ш.п. по восстанию (верхняя граница) по падению (нижняя граница) и по простиранию (боковые границы).
1 — линия выклинивания (граница месторождения по простираний)
2 — сброс ( граница по простиранию)
3 — техническая граница месторождения по восстанию
4 — граница разведанности (граница по падению)
При разделении месторождения на шахтные поля им по возможности придают форму прямоугольникам, вытянутого по простиранию. В этом случае размеры шахтного поля определяются на основании технико-экономических расчетов»
При невыдержанных элементах залегания и наличии крупных нарушений, при необходимости оставлять целики под водоемами и сооружениями шахтные поля могут иметь самую различную конфигурацию.
Шахтное поле имеет 2 размера:
S — длину по простиранию — 6-10 до 12-20 км;
H — длину по падению — 4-5 км.
На чертежах и маркшейдерских планах шахтные поля со всеми расположенными в их пределах выработками изображают при пологом и наклонном падении пластов как проекции на горизонтальную плоскость, а при крутом падении — только на вертикальную плоскость.
Кроме этих проекций дается разрез шахтного поля вкрест простирания пластов. Пласты угля здесь наносят с соблюдением их истинного угла падения.
Часть шахтного поля, расположенная по одну сторону от главного ствола, называется крылом шахты. В зависимости от места заложения ствола шахтные поля могут быть двукрылыми и однокрылыми.
Запасами называют полное количество полезного ископаемого в данном месторождении или его отдельных частях. В зависимости от мощности и условий залегания пласта, а также качества угля различают балансовые и забалансовые запасы полезного ископаемого
Балансовые — по качеству ПИ удовлетворяют требованиям (кондициям) их промышленного использования и при современном уровне техники и экономики пригодны для добывания.
Забалансовые — не удовлетворяют этим требованиям и поэтому их использование в настоящее время нецелесообразно. Но их можно рассматривать как объект промышленного освоения в дальнейшем с развитием и совершенствованием техники добычи, обогащения и использования.
При разработке месторождения, отработке шахтного поля не все балансовые запасы могут быть выданы на поверхность. Часть из них остается в недрах и составляет потери. Та часть балансовых запасов, которая может быть выдана на поверхность за вычетом потерь называется промышленными запасами.
Потери полезного ископаемого принято разделять на 3 группы;
2. Связанные с геологическими нарушениями.
Или на 2 группы — по площади и по мощности.
1. Общешахтные потери — в охранных целиках под зданиями и сооружениями, водоемами и другими поверхностными сооружениями, а также, в барьерных целиках, предназначенных для отделения шахтных полей и некоторых их участков друг от друга. Размеры этих потерь не связаны с применяемой системой разработки.
Потери угля в барьерных целиках. Эти целики работают на сжатие под влиянием веса пород покрывающей толщи и на сдвиг под влиянием напора воды, скопившейся в старых выработках. Их размеры можно посчитать по методу, предложенному В.Д.Слесаревым или с помощью эмпирических формул.
Эти потери нецелесообразно включать в потери одной из шахт.
Потери угля в охранных целиках. Эти целики оставляются под поверхностными сооружениями, водоемами и т.д. Их размеры определяются на основании правил охраны сооружений от вредного влияния горных работ. Ориентированно размеры этих потерь можно принимать 0,5-2% при пологих пластах и I,5—4% при крутых от балансовых запасов.
2. Потери, связанные с геологическими нарушениями определяются характером и числом нарушений, их ориентированием в шахтном поле, глубиной разработки и т.д.
3. Эксплуатационные потери. Они связаны с применением систем разработки и технологией очистных работ. К этим потерям относятся: невынимаемые части целиков у подготовительных выработок, в очистном пространстве и на границах выемочных участков (их называют потерями по площади). Определяются они расчетом после определения размеров целиков; пачки угля , оставляемые в почве или кровле, или между слоями угля (потери по мощности зависят от строения пласта и технологии работ).
К эксплуатационным относятся и потери от неправильного ведения горных работ (целики вследствие завалов и т.д.), от подземных пожаров, выбросов, а также потери при транспортировании, погрузке и перегрузке ПИ (принимаются около 0,5% от балансовых запасов).
Часть балансовых запасов, которые могут быть выданы на поверхность при разработке шахтного поля называются промышленными запасами. Они равны балансовым за вычетом потерь.
Количество ПИ, добываемого из месторождения, оценивается коэффициентом извлечения, который показывает какую часть балансовых запасов добывают, т.е. выдают на поверхность.
При ориентировочных расчетах с достаточной степенью точности этот коэффициент (С) можно принимать равным:
для тонких пластов — 0,92-0,90; для пластов средней мощности — 0,88-0,85; для мощных пологих пластов — 0,85-0,82; для мощных крутых пластов — 0,80-0,75. При известных размерах шахтного поля промышленные запасы можно ориентировочно подсчитать по формуле:
Q — промышленные запасы ш.п., т;
S — размер ш.п. по простиранию, м;
H — размер ш.п. по падению, м;
— средняя плотность угля, т/м 3 (1,2-1,6);
С — коэффициент извлечения.
Если в ш.п. несколько пластов, то запасы по ним суммируются.
3. Основные параметры горных предприятий
Основными параметрами шахт являются производственная мощность, срок службы и размеры шахтных полей. Эти параметры неразрывно связаны между собой. Их нужно тщательно определять, так как они во многом определяют всю экономику угледобычи.
3.1 Производственная мощность и срок службы шахты
Производственная мощность шахты (А) — это количество ПИ в тоннах, добываемого в единицу времени (сутки, год), при полном использовании производственного оборудования и фронта очистных работ.
Срок службы (Т) — время в годах, в течение которого будут выниматься промышленные запасы.
Между этими параметрами существует зависимость:
3.2 Стадии разработки шахтных полей
Чтобы приступить к добыче ПИ необходимо произвести вскрытие и подготовку шахтного поля.
Вскрытие ш.п. — обеспечение доступа с поверхности земли к месторождению путем проведения горных выработок, с целью создания условий для подготовки и отработки запасов ПИ.
Главная цель вскрытия — создание транспортных связей между очистными забоями и пунктами приема ПИ на поверхности, обеспечение условий для безопасного перемещения людей и создание комфортных условий на рабочем месте.
Вскрывающие выработки делятся на главные, имеющие выход на земную поверхность (стволы, штольни) и вспомогательные, не имеющие выхода на земную поверхность (квершлаги, гезенки и т.д.).
Подготовка ш.п. — это определенный порядок проведения подготовительных выработок после вскрытия ш.п., обеспечивающий ведение очистной выемки.
Очистная выемка — комплекс работ по извлечению (добыче) ПИ из очистного забоя. Фронт очистных работ перемещается, сокращается. Для его воспроизводства необходима непрерывная подготовка -проведение подготовительных и нарезных работ.
Совокупность работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке и есть разработка месторождений ПИ. В соответствии с «Основами законодательства РФ» при разработке месторождений полезных ископаемых должно быть обеспечено:
1) применение рациональных и эффективных методов добычи, недопущение сверхнормативных потерь;
2) доразведка месторождения;
3) учет состояния и движения запасов;
4) недопущение порчи соседних месторождений и сохранение консервируемых запасов;
5) сохранение и учет добываемых и не используемых ПИ, а также отходов, содержащих полезные компоненты;
6) безопасность рабочих шахты и населения, охрана недр и окружающей среды, зданий.
4. Способы подготовки шахтных полей
Для удобства разработки ш.п., как правило, делится на более мелкие части. Так, например, при разработке пологих пластов ш.п. по падений делится на две, три и даже четыре примерно равные части (ступени или горизонты). Размеры этих частей не превышают 1000-1200 м. Границей между горизонтами является главный откаточный штрек и верхняя или нижняя граница ш.п.
Часть ш.п., расположенная выше главного откаточного штрека, обслуживается бремсбергом и называется бремсберговым полем, а расположенная ниже главного откаточного штрека — уклонным полем. Чаще всего каждый из горизонтов, в зависимости от геологических, технических и экономических факторов, делят на этажи, блоки или столбы по падению (восстанию) пласта. В зависимости от этого различают два основных способа подготовки ш.п.: этажный и панельный и, как их разновидности, блоковый и погоризонтный.
5.1 Классификация. Требования к оптимальному способу вскрытия
Многообразные способы вскрытия пластовых месторождений классифицируются по различным признакам:
— по типу основных вскрывающих выработок;
— по ориентированию основных вскрывающих выработок в пространстве;
— по типу и расположению вспомогательных вскрывающих выработок;
— по числу подъемных горизонтов и т.д.
При вскрытии свиты пластов применяются раздельные (каждый пласт вскрывается отдельно), совместные и комбинированные способы вскрытия.
По условиям залегания различают способы вскрытия горизонтальных, пологих, крутых, наклонных пластов и пластов с изменяющимися углами падения.
По типу основных вскрывающих выработок различают:
Способы вскрытия стволами делятся на три группы:
Широко применяются на практике классификация способов вскрытия по сочетанию основных и вспомогательных вскрывающих выработок. К вспомогательным относятся квершлаги, гезенки, иногда слепые стволы.
Гезенки применяются при горизонтальном и весьма пологом залегании пласта, а с увеличением угла падения они заменяются квершлагами.
По числу горизонтов, с которых ведется подъем ПИ, различают одногоризонтные и многогоризонтные способы вскрытия.
На выбор оптимального способа вскрытия влияют горно-геологические и горнотехнические факторы.
Горно-геологические: число пластов в свите, углы падения пластов и их изменения, свойства и мощность вмещающих пород, мощность наносов, водоносные горизонты и плывуны, тектоника! месторождения, газоносность пластов, глубина залегания, рельеф местности и т.д.
Горнотехнические: уровень развития горной техники, размеры т.п., производственная мощность и срок службы шахты и т.д.
Требования к оптимальному способу вскрытия для конкретных условий:
— минимальные капитальные вложения на вскрытие месторождения,
— минимальные эксплуатационные расходы (подъем, транспорт, поддержание выработок, водоотлив, проветривание),
— минимальный срок ввода, шахты в эксплуатацию,
— оптимальные технические решения (однотипность транспорта, эффективное и надежное проветривание, максимальная концентрация горных работ),
— максимальное извлечение ПИ.
5.2 Взаимное расположение стволов в шахтном поле
Правильный выбор места заложения стволов в ш.п. является одним из основных факторов, т.к. от этого зависят суммарная длина главных выработок (стоимость их проведения и поддержания), расходы на транспорт груза и проветривание выработок, потери ПИ в охранных целиках около стволов.
Место заложения стволов определяется принятым способом. вскрытия и корректируется в соответствии с рельефом местности, свойствами пересекаемых пород, наличием старых горных выработок и геологических нарушений.
Главный ствол (воздухоподающий) может быть расположен у верхней границы ш.п., у нижней границы или в любом другом месте по падению пласта, например, в центре ш.п.
Шахтное поле делится на две равные части — бремсберговую и уклонную.
И по простиранию расположение главного ствола целесообразнее в центре ш.п., т.е. два равных крыла.
Взаимное расположение главного и вспомогательного ствола может быть:
а) центральное (центрально-сдвоенное),
Комбинированное и секционное расположение главного и вспомогательного стволов сочетает в себе преимущества центрально-сдвоенного, центрально-отнесенного и флангового и применяются при строительстве современных крупных шахт.
Первые: три — основные — рассмотрим подробнее.
6. Вскрытие пологих пластов.
6.1 Вскрытие пологих пластов наклонными стволами
При вскрытии пласта, наклонными стволами с поверхности до нижней границы первого этажа по падению пласта примерно в центре ш.п. проходят три ствола — главный и два вспомогательных с расстоянием между ними не менее 30 м. Главный служит для подъема ПИ, один вспомогательный — для спусков грузов, другой — для спуска и подъема людей. Он оборудован: механическим подъемом и лестницами или сходнями с перилами. Три ствола — необходимость обеспечения высокой производительности шахты. На уровне границы годного угля (верхняя техническая граница) проходит вентиляционный этажный штрек, а у нижней границы этажа — откаточный этажный штрек. Между ними проводят разрезную печь и начинают очистную выемку.
Для обеспечения бесперебойной добычи угля во время отработки I этажа углубляют наклонные стволы и проводят этажный откаточный штрек. Откаточный этажный штрек I этажа служит вентиляционным для II этажа.
Для подъема ПИ по главному стволу чаще используются ленточные конвейеры, обеспечивающие полную конвейеризацию общешахтного транспорта. При углах падения, больших 18°, применяется рельсовый транспорт с использованием в качестве подъемных сосудов вагонеток или скипов. При современном техническом уровне одноступенчатый канатный подъев можно осуществить по длине наклонных стволов до 1000 м. При большей длине — многоступенчатый, что сложнее и менее выгодно.
Угольные пласты залегают, как правило, свитами, состоящими из нескольких пластов. Поэтому встает вопрос об их совместном рациональном, вскрытии, т.е. не проходить стволы по каждому из пластов, а найти способы их совместной подготовки и разработки.
Возможные способы вскрытия пологих пластов наклонными стволами:
наклонными стволами и этажными квершлагами, наклонными стволами и этажными скатами, наклонными стволами и капитальными квершлагами, наклонными стволами, пройденными под углом к линии простирания и капитальным квершлагом.
6.1.1 Достоинства вскрытия наклонными стволами
Простота, малый объем горных работ и малая стоимость проходки стволов, малые сроки ввода шахты в эксплуатацию, небольшие капиталовложения; простота поверхностного комплекса: и околоствольных дворов и др.
Большая длина стволов, большая стоимость их поддержания -особенно в неустойчивых породах (наносах), невысокая производительность канатного подъема, утечки воздуха через целики между главными выработками (стволами), трудность обслуживания транспорта по наклонным стволам и др.
Способы вскрытия наклонными стволами применяются:
— при углах падения пласта до 18°- 20 при конвейерном транспорте;
— при углах падения до 30 при ребристых лентах;
— при отсутствии крупных геологических нарушений, резких изменений углов падения, при отсутствии плывунов в зоне проходки стволов.
6.2 Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и квершлагами
Рассмотрим два основных способа вскрытия:
— вертикальными стволами и капитальными квершлагами;
— вертикальными стволами и этажными квершлагами.
Главные вертикальные стволы проходятся до горизонта капитального квершлага 2. Квершлагом вскрывают остальные пласты, свиты. По каждому из пластов проходят бремсберги 3,4,5 (капитальные — при этажном способе подготовки, панельные — при панельном). Проветривание через общий шурф 6 и вентиляционный квершлаг 10, или с помощью шурфов на каждом пласте — 6.
К моменту окончания отработки бремсберговых полей готовят уклонные поля капитальными (панельными) уклонами
этот способ вскрытия широко распространен, но в современных условиях его рекомендуют для шахт с годовой мощностью около 1,8 млн.т в год, при суммарной мощности междупластий вскрываемой свиты до 250-300 м; при числе пластов 4-7 и сроке службы 50 -60 лет.
При большей угленосности и мощности междупластий рациональными могут оказаться другие способы (блоковый и т.д.).
От главных вертикальных стволов — I проходят капитальный 2, или панельный бремсберги. Остальные пласты свиты вскрываются этажными (ярусными) квершлагами 4 (вентиляционный), 3, 6, 8, 9, 10 Квершлаги 8, 9 и 10 проходят от уклона 7, который проходится на высоту одного этажа после отработки бремсбергового поля. Откаточный этажный квершлаг служит для нижележащего этажа — вентиляционным.
Этот способ экономически выгоден, когда затраты на проведение квершлагов 4,3,6,8 меньше затрат на проведение вместо них бремсбергов и уклонов, т.е. при меньшем междупластьи.
Достоинства способов вскрытия вертикальными стволами и квершлагами:
Одногоризонтные способы вскрытия, в отличие от многогоризонтных, не требуют углубки стволов, установки новых подъемных машин и переоборудования поверхности при подготовке нового горизонта.
В связи с этим объем капиталовложений на действующей шахте значительно меньше, чем при многогоризонтных способах вскрытия..
Необходимость углубки уклонов, что уменьшает их пропускную способность. Для обеспечения запланированной добычи приходится проходить фланговые уклоны.
По условиям подъема длина уклона ограничена, приходится проходить уклоны второй ступени, что ухудшает показатели работы транспорта, вентиляцию, увеличивается время передвижения людей к рабочим местам.
Для исключения этих недостатков длину ш.п. по падению уменьшают до 2000-2200 м. С развитием техники этот размер может быть увеличен.
6.3 Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами .и гезенками
Вскрытие с применением квершлагов становится невыгодным
при весьма пологих пластах ( = 3° — 8-9°), т.к. имеют место
квершлаги большой длины. В таких случаях применяют вместо квершлагов — гезенки.
Гезенки, как и квершлаги, могут быть капитальными, этажным и участковыми.
7. Вскрытие крутых и круто — наклонных пластов
В отличие от вскрытия пологих пластов, свиты крутых пластов вскрываются только многогоризонтными способами, центрально-сдвоенными стволами с поэтажной углубкой.
Главный ствол служит для подъема ПИ и проветривания и оборудуется одним или двумя скиповыми подъемами.
Второй (вспомогательный) ствол оборудуется двумя клетевыми подъемами — один для обеспечения рабочего горизонта, другой для подготовки следующего горизонта.
На крупных, особенно газоносных, шахтах может быть целесообразным осуществлять вскрытие тремя стволами. В этом случае третий ствол служит для проветривания и подготовки нового горизонта»
Основные способы вскрытия крутых пластов:
— вертикальными стволами и этажными квершлагами;
— вертикальными стволами и промежуточными: квершлагами.
Самый экономичный и простой способ вскрытия. Применяется в гори стой или сильнопересеченной местности. В зависимости от взаимного расп о ложения склона и пласта штольни проходят вкрест простирания, по прост и ранию или под углом к простиранию пласта. Штольни целесообразно расп о лагать так, чтобы большая часть ш.п. отрабатывалась без механического подъема ПИ и механического водоотлива. С другой стороны — устье штольни должно быть выше уровня паводковых вод за последние 40-50 лет. Склоны выше штольни не должны быть опасны по горным обвалам и снежным лавинам. По скл о нам оставляют охранные целики.
Место заложения устья штольни увязывают с условиями и подземного и поверхностного транспорта. Иногда с учетом всех этих факторов прих о дится идти на увеличение длины штольни. Штольни проходят с подъемом 0,001. У нас мало распространен этот способ, в США — широко.
9. Комбинированные способы вскрытия
Комбинированные способы вскрытия применяются на месторождениях с многочисленными пластами, имеющими сложные условия залегания: складчатость, сбросы, надвиги, перегибы, изменяющиеся углы падения и т.д.
Нередко комбинированные способы вскрытия оказываются более эффективными и при вскрытии в обычных условиях.
Эти способы представляют наиболее многочисленный класс, который разделяется на группы. Основными группами комбинированных способов вскрытия являются:
— вертикальными и наклонными стволами;
— стволами (штольнями), капитальными и этажными квершлагами;
— стволами (штольнями), горизонтными квершлагами и гезенками или скатами;
— стволами (штольнями), горизонтными квершлагами и слепыми стволами;
— стволами, квершлагами, гезенками, слепыми стволами и т.д.
10. Вскрытие шахтных полей на, больших глубинах
10.1 Вскрытие вертикальными стволами и горизонтными квершлагами
С увеличением глубины горных работ возрастают напряжения в горных породах, увеличивается газоносность угольных пластов, повышается температура пород, изменяются физико-механические свойства углей и пород. Все это усложняет условия проветривания, условия поддержания выработок, повышается опасность горных ударов и внезапных выбросов и т.д., т.е. усложняется эксплуатация глубоких шахт и способы вскрытия пластов на больших глубинах.
Строительство глубоких шахт требует больших капиталовложений и длительных сроков строительства. Это может окупаться только при закладке крупных шахт, т.е. при больших запасах и значительных размерах шахтных полей.
Ш.П., расположенные на больших глубинах, целесообразнее вскрывать вертикальными стволами и квершлагами. При этом одногоризонтные способы вскрытия становятся малоэффективными, т.к. капитальные бремсберги и уклоны приходится проходить значительной длины: (ступенчатый подъем), а их устойчивость хуже, чем квершлагов.
Этажные квершлаги при вскрытии пологих пластов также имеют чрезмерно большую длину, поддержание их становится невыгодным и, в связи с этим, возникает необходимость в частых углубках стволов.
Поэтому при глубоких шахтах во многих случаях более целесообразно принимать промежуточный вариант — вскрытие с горизонтными квершлагами, т.е. с разделением ш.п. на горизонты. Наклонная высота горизонта принимается 800-1200 м. Одним горизонтным квершлагом целесообразно вскрывать 2-4 этажа. Каждый горизонт можно отрабатывать капитальными бремсбергами или капитальными бремсбергами и уклонами.
В некоторых случаях вскрытие этажей между горизонтами можно осуществлять гезенками или скатами.
Подготовка может быть полевой.
Шахты большой производительной мощности (А=10-20 тыс. т/сутки) требуют максимальной произ водительности каждого очистного забоя, пласта и транспортной выработки, т.е. требуется высокая концентрация работ. Размеры ш.п. таких шахт составляют 12-16 км по простиранию и 3-4 км по п а дению и более.
Проветривание крупных шахт, из-за большой длины выработок и в ы сокой концентрации работ, усложняется, т.к. требуется проходить основные выработки больших сечений или проходить 2-3 выработки, что экономич е ски невыгодно. Рациональнее в таких условиях делить шахтное поле по пр о стиранию на отдельные участки по 2,0-2,5 км, т.е. на блоки . Способ вскр ы тия в этом случае называется блоковым.
11. Околоствольные дворы. Поверхностный комплекс шахты
Околоствольный двор — это совокупность горных выработок, расположенных у ствола шахты. Эти выработки предназначены для соединения стволов шахты с главными откаточными и вентиляционными. выработками и для размещения технических и служебных пунктов общешахтных служб. К выработкам околоствольного двора; относятся откаточные выработки, служебные камеры и ходки.
Откаточные выработки предназначены для приема и отправления поездов. Служебные камеры — для размещения в них механических и электрических установок, хранения материалов, сбора шахтной воды и т.д.
Ходки соединяют откаточные выработки и камеры:.
11.1 Типы околоствольных дворов
В зависимости от порядкам движения грузов и порожняка, т.е. от схемы путей различают несколько, типов околоствольных дворов (вагонетки с глухим кузовом):
Круговой (а), петлевой (б), тупиковый (в), челноковый (г).
Камеры околоствольного двора: насосная, водосборника, центральная подстанция, угольная и породная разгрузочные ямы, депо аккумуляторных электровозов (зарядная и преобразовательная подстанции, ремонтная мастерская), камера ожидания, камера медицинского пункта, депо противопожарного поезда, камера диспетчера, подземная кладовая, склад ВВ и т.д.
Основными факторами, влияющими на выбор схемы околоствольного двора, являются:
1. Вид транспорта горной массы на шахте.
2. Схема вскрытия ш.п., взаимное расположение стволов.
3. Устойчивость горных пород.
4. Экономичность привязки околоствольного двора к вскрывающим выработкам (минимальные объемы на единицу мощности шахты).
Объемы околоствольного двора составляют 7-15% общего объема подземных выработок, а продолжительность их сооружения превышает 60% общего срока строительства шахты.
Технологический комплекс поверхности — это комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенных для подъема, приема, переработки и отправки потребителям ПИ, приема и складирования породы, додачи воздуха в шахту, обеспечения горных работ электро- и пневмоэнергией, бытового обслуживания трудящихся и для очистки шахтных вод.
Капитальные затраты на сооружение поверхности — 20-25% общих затрат.
Основное требование — компактность, т.е. максимальная плотность застройки.
Технологический комплекс поверхности шахты состоит из 3-х основных блоков и отдельно стоящих зданий и сооружений, которые по своим технологическим особенностям не могут быть сблокированы.
2 — блок: вспомогательного ствола
3 — блок административно-бытового комбината (АБК)
Вентиляционная установка, открытая подстанция, резервуары для воды, эстакады, градирня и т.д.
Блок главного ствола : копер, помещения технологического комплекса по приему угля и породы, пункт погрузки угля в ж.д. вагоны, станция погрузки породы, котельная, помещения подъемной установки.
Блок вспомогательного ствола: копер, комплекс по обмену вагонеток, помещения ремонтных мастерских, калориферная и компрессорная.
Блок АБК: административно-конторская часть, зал собраний и банная часть.
Мероприятия по охране окружающей среды.
На выбор схемы расположения технологического комплекса влияют: способ вскрытия, вид шахтного подъема, взаимное расположение стволов, количество отдельно выдаваемых марок угля, производственная мощность шахты и срок службы.
Околоствольные дворы и комплекс поверхности взаимно увязаны ме ж ду собой: откаточные выработки ОД, ориентируют по направлению продол ь ных осей клетевого ствола, а они зависят от компановки поверхностного комплекса и расположения железнод о рожных путей.
Околоствольные дворы и технологические комплексы ориентируются по частям света. Стрелка С-Ю проходит через ось главного ствола.
12. Системы разработки пластовых месторождений. Классификация систем разработки. Факторы. влияющие на выбор системы разработки
12.1 Понятия «очистные работы» и «система разработки месторождения»
Очистные выработки — это выработки, предназначенные для добычи полезного ископаемого. Работы в очистных выработках — очистные работы.
Система разработки — это установленный для данных геологических условий залегания пласта и принятых средств механизации выемки угля определенный порядок ведения подготовительных, нарезных и очистных работ в пределах этажа или панели, увязанный в пространстве и времени. Или:
Системой разработки называется определенный порядок проведения подготовительных и очистных выработок в их взаимной увязке во времени и пространстве.
Систем разработки множество. Каждая из них должна удовлетворять трем основным требованиям:
1. Безопасность ведения работ,
3. Наименьшие потери полезного ископаемого.
— Требования безопасности в России — безусловны!
— Экономичность достигается минимальными затратами живого и овеществленного труда, энергии и материалов на I т ПИ. Минимальные затраты трудам возможны при высокой производительности, которая обеспечивается комплексной механизацией производственных процессов, НОТ и рациональными конструктивными элементами систем разработки. Высокая производительность труда — важнейшее условие экономичности системы, т.к. зарплата составляет более 50% издержек производства.
— Потери ПИ экономически обосновываются в совокупности с другими технико-экономическими показателями. У нас большие запасы, но мы должны думать и о сохранении запасов для будущих поколений, т.к. потребление растет. Забота государства: об охране природы.
Система разработки должна обеспечивать условия для комплексной механизации производственных процессов и концентрации производства путем:
— исключения взаимного влияния очистных и подготовительных работ;
— обеспечения автономности работы очистного забоя по условиям транспорта и проветривания;
— создания условий для высокой надежности работы комплексов и агрегатов;
— исключения влияния на работу лав газовыделения из забоев» выработок;
прогнозирования геологических нарушений с целью исключения непредвиденных остановок лав.
12.2 Факторы влияющие на выбор систем разработки
Форма месторождения и наличие геологических нарушений — частые изменения элементов залегания пластов и геологические нарушения усложняют разработку месторождения.
Мощность пластов — подрывка пород при проведении выработок по тонким пластам и средней мощности.
— пласты m 3,5 м с разделением на слои.
Угол падения — различное транспортирование угля вдоль очистного забоя:
— на крутых пластах в движение приходит не только кровля, но и почва;
— движение вентиляционной струи только вверх на газовых шахтах с > 10° (§ 186 ПБ).
Строение пластов — крепкие прослойки, включения колчедана исключают применение комбайнов;
— На мощных пластах прослойки иногда используют в качестве границ между сдоями.
Крепость и особенно вязкость угля — существенно влияют на выбор средств механизации очистной выемки.
— влияют на размеры предохранительных целиков возле подготовительных выработок, т.е. на элементы системы разработки.
Кливаж — (более легкое отделение угля от массива) — влияние на производительность труда и устойчивость кровли.
Свойства боковых пород — влияют на:
— выбор способа управления кровлей;
— расположение выработок по пласту или породе. Взаимное расположение пластов в свите — подработка, надработка, т.е. соблюдение очередности выемки пластов.
Газоносность месторождения — проветривание, чем больше газа, тем больше нужно воздуха. » а это лимитирует сечение; выработок, длину лавы (V = 4 м/с — § 147 ПБ) содержание метана в исходящей струе лавы не выше 1% (§ 183).
— в газовых шахтах системы разработки с минимумом глухих забоев и восстающих.
— На пластах с высокой газообильностью — обособленное проветривание забоев, а это дополнительные выработки. Самовозгорание угля
— Минимум потерь (полная закладка и полевые выработки)
— Большая скорость подвигания забоя
— Выемка запасов угля отдельными участками и их изоляция. Обводненность месторождения — вода в очистных забоях снижает производительность» поэтому предварительное осушение.
Механизация производственных процессов — с появлением средств механизации выемки и транспорта угля на пологих пластах стало возможным увеличить длину лавы.
— На крутых пластах забои не уступные, а прямолинейные, т.е. более простые варианты системы разработки.
Факторов много. Каждый изучается отдельно, а учитываются они совместно.
12.3 Классификация систем разработки
Большое разнообразие геологических условий и видов технологии выемки ПИ в очистных забоях обусловило многообразие систем разработки, что вызывает необходимость в их классификации.
В качестве классификационного выбрано одно характерное отличие, которое выделяет любую систему из группы других — очередность ведения подготовительных, нарезных и очистных работ. На основании этого отличия системы подразделяются на группы:
— сплошная, столбовая и комбинированная системы при длинных очистных забоях;
— камерная и камерно-столбовая системы при коротких забоях.
При столбовых системах разработки подготовительные и нарезные выработки проводятся до начала очистных работ и полностью оконтуривают запасы ПИ в пределах выемочного столба или яруса, т.е. при столбовой системе проведение подготовительных и очистных работ разделены в пространстве,
При сплошных системах проведение подготовительных выработок и очистная выемка угля в пределах выемочного поля, яруса, слоя производятся одновременно. Предварительное оконтури-вание запасов отсутствует.
При комбинированных системах для отработки столбов в выемочном поде или ярусов в панели применяют одновременно или последовательно сплошную и столбовую системы разработки» При этом одну часть поля отрабатывают независимо от другой.
Это основное классификационное отличие дополняется рядом признаков, которые характеризуют не столько систему, сколько ее варианты.
1-й признак — технология выемки. По этому признаку системы делят на 2 группы:
1-е длинными забоями (лавами и полосами)
2-е короткими забоями (камерами). Системы I группы (с длинными забоями) делятся (по m ) :
а) Системы разработки пластов на полную мощность.
б) Системы разработки с разделением на слои. П-й признак — общее направление выемки угля по отношению к элементам залегания пласта. Здесь различают системы разработки с выемкой угля по простиранию; по восстанию; по падению;
III признак — технологическая схема подготовки этажа или яруса. Схемы эти могут быть различными. Например:
— с разделением и без разделения этажа на подэтажи;
— с пластовой или полевой (как индивидуальной, так и групповой) подготовкой этажа иди яруса;
— с доставкой ПИ на задний или передний бремсберг или квершлаг.
Основного отличия и трех признаков, рассматриваемых совместно, достаточно для полной характеристики системы разработки.
В целом классификация систем разработки пластовых месторождений выглядит так:
А. Системы разработки длинными забоями без разделения
I. Сплошные системы разработки.
1. Сплошные системы разработки с выемкой по простиранию.
а) без разделения этажа на подэтажи (лава-этаж);
б) с разделением этажа на подэтажи.
2. Сплошные системы разработки с выемкой по падению.
Сплошные системы разработки с выемкой по восстанию.
II. Столбовые системы разработки (длинными столбами)
1. Столбовые системы разработки длинными столбами по простиранию.
а) без разделения этажа на подэтажи (лава-этаж);
б) с разделением этажа на подэтажи.
2. Столбовые системы разработки длинными столбами по падению.
3. Столбовые системы разработки длинными столбами по восстанию.
4. Столбовые системы разработки длинными столбами весьма
Ш. Комбинированные системы разработки.
1. Система разработки парными штреками.
IV. Системы разработки с применением щитовой крепи.
V. Прочие системы разработки.
Б. Системы разработки короткими очистными забоями.
1. Камерные системы разработки.
2. Камерно-столбовые системы разработки.
3. Системы разработки короткими столбами.
4. Прочие системы разработки короткими столбами.
В. Системы разработки с делением пласта на слои»
1. Системы разработки наклонными слоями.
2. Системы разработки горизонтальными слоями.
3. Системы разработки с принудительным обрушением и выпуском угля.
Для конкретных условий выбирается одна наиболее прогрессивная и эффективная система.
Распределение добычи по системам разработки (в %%) сведено в таблицу:
Система разработки с длинными очистными забоями
Системы разработки с короткими забоями
Промышленная классификация месторождений полезных ископаемых. Приёмы оконтуривания тел полезных ископаемых. Управление качеством руды. Методы подсчёта запасов месторождений полезных ископаемых. Оценка точности подсчета запасов, формы учета их движения.
реферат [25,0 K], добавлен 19.12.2011
История разработки месторождений полезных ископаемых и состояние на современном этапе. Общая экономическая цель при открытой разработке. Понятия и методы обогащения полезных ископаемых. Эффективное и комплексное использование минерального сырья.
курсовая работа [76,0 K], добавлен 24.11.2012
Состав, условия залегания рудных тел. Формы полезных ископаемых. Жидкие: нефть, минеральные воды. Твердые: угли ископаемые, горючие сланцы, мрамор. Газовые: гелий, метан, горючие газы. Месторождения полезных ископаемых: магматогенные, седиментогенные.
презентация [7,2 M], добавлен 11.02.2015
Организация работ в очистном забое. Перевозка полезных ископаемых по подземным горным выработкам. Охрана, ремонт и поддержание горных шахтных выработок. Основные составные части и примеси рудничного воздуха. Рудничная пыль, проветривание выработок.
контрольная работа [38,7 K], добавлен 23.08.2013
Поисковые работы как процесс прогнозирования, выявления и перспективной оценки новых месторождений полезных ископаемых, заслуживающих разведки. Поля и аномалии как современная основа поисков полезных ископаемых. Проблема изучения полей и аномалий.
презентация [1,0 M], добавлен 19.12.2013
Системы разработки пластовых месторождений. Бесцеликовая отработка угольных пластов. Способы использования рудных месторождений, основные стадии и системы. Интенсификация горных работ, безлюдная выемка. Охрана окружающей среды и безопасность добычи.
контрольная работа [54,9 K], добавлен 23.08.2013
Технологический комплекс открытых горных работ разреза. Условия залегания угольных пластов и рельеф участка. Состав внутри карьерного хозяйства. Разработка месторождений полезных ископаемых. Рабочий проект строительства угольного разреза «Никольский-2».
отчет по практике [23,4 K], добавлен 10.11.2014
Горно-геологические и технические условия отработки блока. Описание принятой системы разработки. Построение календарного графика первоочередной подготовки и нарезки блока. Расчет параметров отбойки руды. Способы поддержания выработанного пространства.
курсовая работа [410,2 K], добавлен 13.04.2015
Процесс контактового метасоматоза, приводящий к образованию скарновых месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых. Метасоматический процесс и условия залегания скарнов. Морфология, вещественный состав, строение месторождения полезных ископаемых.
реферат [25,4 K], добавлен 25.03.2015
Изучение закономерностей образования и геологических условий формирования и размещения полезных ископаемых. Характеристика генетических типов месторождений полезных ископаемых: магматические, карбонатитовые, пегматитовые, альбитит-грейзеновые, скарновые.
курс лекций [850,2 K], добавлен 01.06.2010
источник
- http://www.mining-enc.ru/r/razrabotka-mestorozhdenij-poleznyx-iskopaemyx
- http://studbooks.net/1881871/ekologiya/razrabotka_mestorozhdeniy_poleznyh_iskopaemyh
- http://lib.kstu.kz:8300/tb/books/2013/RMPI/Osnovy%20gornogo%20proizvodstva/teory/301.htm
- http://studfiles.net/preview/6178272/page:17/
- http://otherreferats.allbest.ru/geology/00571197_0.html