 |
2. Общие сведения о горных работах
|
|
|
|
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРНЫХ РАБОТАХ
2. 1. Характеристика подземного способа разработки.
После детальной разведки месторождения приступают к его разработке. Под разработкой месторождения понимают весь комплекс работ по извлечению полезного ископаемого. Если месторождение залегает неглубоко от поверхности, то его разрабатывают открытым способом, при глубоком залегании — подземным .
На рис. 2. 1 показана простейшая схема разработки месторождения крутого падения подземным способом.
Рис. 2. 1. Схема разработки месторождения подземным способом.
Для доступа к месторождению его вскрывают , т. е. с поверхности проходят шахтный ствол 9, от которого проводят горизонтальные выработки 4, 7, 8, разбивающие все месторождение по вертикали на этажи. Над стволом расположен копер 11 вблизи него в специальном здании 10 установлена подъемная машина, которая перемещает по стволу подъемный сосуд — клеть 6, служащую для спуска и подъема людей, материалов, полезного ископаемого и т. д.
Кроме главного подъемного ствола проходят вспомогательный ствол 17, служащий в качестве запасного выхода на поверхность и обеспечивающий нормальные условия для проветривания. Как правило, этот ствол оборудуется вспомогательной подъемной установкой 16 и имеет лестничное отделение 18 (в главном стволе обычно тоже устраивают лестничное отделение). На поверхности вблизи вспомогательного ствола расположено здание вентиляционной установки
15. Расстояние L между главным и вспомогательным стволами зависит от способа вскрытия и изменяется от нескольких десятков метров до 2—8 км.
Отработку рудного тела ведут в нисходящем порядке, т. е. сначала извлекают руду в верхнем этаже между штреками 7 и 5, затем в нижележащем этаже между штреками 4, 7 и т. д. Процесс извлечения руды называют очистной выемкой .
|
|
|
Очистной выемке предшествуют подготовительные работы . Этаж вертикальными выработками — восстающими 19 делят на блоки Б1, Б2 и т. д., в пределах которых проводят целый ряд горизонтальных и вертикальных выработок (подэтажные штреки 20, рудоспуски 22 и др. ). Определенный порядок производства подготовительных работ и очистной выемки называется системой разработки .
Процесс очистной выемки при подэтажно-камерной системе состоит из нескольких производственных процессов. Отделение руды от массива (отбойку) осуществляют взрыванием зарядов ВВ, располагаемых в шпурах 21. Шпуры бурят бурильными машинами (перфораторами) из подэтажных штреков. Взорванная руда под действием собственного веса поступает к
рудоприемным воронкам 25 и рудоспускам, где через люки 24 ее выпускают в вагонетки 23, которые затем транспортируют электровозом 5 к стволу шахты. Вагонетки по одной-две поднимают в клети на поверхность и на эстакаде 12 разгружают в большегрузные вагоны, в которых руду отвозят на обогатительную фабрику. Обогащение руды на фабрике заключается в повышении содержания металла в руде за счет удаления из нее части пустых пород.
Очистную выемку и подготовительные работы на этаже ведут одновременно в нескольких блоках. Так, блок Б1 находится в стадии очистной выемки, а блоки Б2 и Б3 — в стадии подготовки. Одновременно с очистной выемкой в пределах верхнего этажа вскрывают и подготавливают нижний этаж. В частности, на схеме (см. рис. 2. 1) показано проведение откаточного штрека 4 и восстающего 27. Погрузку руды при проведении выработок осуществляют погрузочными
машинами 28, бурение шпуров — перфораторами 26.
В процессе разработки подземные выработки необходимо проветривать, так как при взрывах образуется много вредных газов и пыли. Свежий воздух подают по главному стволу, а отработанный отводят по вентиляционному стволу и вентиляционному каналу 13 вентилятора главного проветривания 14.
|
|
|
Подземная разработка связана с большими притоками подземных вод, которые собираются в водосборнике 1. Для откачки Ц этих вод (водоотлива) в насосной камере 3 устанавливают насосы 2.
Таким образом, подземная разработка разделяется на три основные стадии — вскрытие, подготовку и очистную выемку, каждая из которых связана или включает различные производственные процессы (отбойку, доставку и погрузку руды, крепление выработок, проветривание и водоотлив, подземный транспорт и подъем).
Горное предприятие, разрабатывающее месторождение и состоящее из одной или нескольких производственных единиц (шахт, карьеров), называется рудником . Часть месторождения, отрабатываемая рудником или шахтой, — соответственно рудничным или шахтным полем. Таким образом, этаж представляет собой часть шахтного поля, ограниченного по падению откаточным и вентиляционным штреками (см. рис. 2. 1). При горизонтальном или пологом залегании рудного тела шахтное поле делится откаточными выработками на панели .
По положению в пространстве различают вертикальные, горизонтальные и наклонные
выработки. Схема расположения подземных выработок показана на рис. 2. 2.
Рис. 2. 2. Схема расположения подземных работ
Шахтный ствол — вертикальная 1 или наклонная 11 горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для подъема полезного ископаемого, спуска и подъема людей и материалов. По стволу шахты проложены электрические кабели, трубы для воды и сжатого воздуха; через шахтные стволы осуществляют проветривание всех подземных выработок. Верхняя часть ствола называется у с т ь е м, нижняя — з у м п ф о м. В зависимости от назначения различают главные и вспомогательные шахтные стволы. Обычно один ствол выполняет несколько функций, но иногда проходят стволы специального назначения, например для спуска в подземные выработки
закладочного материала (закладочный ствол), для проветривания (вентиляционный ствол) и пр.
|
|
|
В поперечном сечении шахтные стволы имеют круглую или прямоугольную, иногда эллиптическую форму. Стволы круглого сечения крепят бетонной или железобетонной крепью. Диаметр стволов составляет 4—8 м. Стволы прямоугольной формы крепят деревянной или металлической крепью, они имеют площадь поперечного сечения 8—25 м2. Глубина стволов
определяется глубиной залегания месторождения и достигает иногда 2 км. По всей длине шахтный ствол бывает разделен на несколько отделений (клетевое, скиповое, лестничное и пр. ).
Слепым стволом 8 называют вертикальную или наклонную выработку, не имеющую непосредственного выхода на поверхность (назначение то же, что и обычного шахтного ствола). Слепой ствол оборудуют подъемной установкой.
Восстающий — вертикальная 6 или наклонная 7 горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и служащая для спуска полезного ископаемого, перемещения людей, спуска и подъема материалов, проветривания. В отличие от слепого ствола по восстающему не поднимают пустые породы или руду. Восстающие обычно имеют прямоугольную форму поперечного сечения, но при большом сроке службы их крепят бетоном, поперечное сечение их круглое. Если восстающие предназначены для различных целей, они имеют несколько отделений. Восстающие проходят, как правило, между откаточными горизонтами и их длина равна высоте этажа (40—80 м). Иногда восстающий обслуживает несколько этажей и длина его достигает нескольких сотен метров, Восстающие проходят в направлении снизу вверх.
Шурф 10 - вертикальная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность. Шурф служит для разведки месторождения, вентиляции, спуска материалов и других вспомогательных целей.
Штольня 9 — горизонтальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ. Штольня служит для тех же целей, что и шахтный ствол, но в связи с горизонтальным ее расположением выдача руды на поверхность, доставка материалов, а иногда и перевозка людей по этой выработке осуществляются средствами рельсового или безрельсового транспорта. По форме, и размерам поперечного сечения штольня не отличается от других горизонтальных выработок. Штрек 3, 4, квершлаг 2 и орт 5 — горизонтальные горные выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и предназначенные для транспортирования грузов, передвижения людей, проветривания, водоотлива и т. п. Различие между ними заключается в положении относительно рудного тела. Штрек проводят по простиранию рудного тела, квершлаг и орт — вкрест простирания, причем квершлаг проводят только по пустым породам, а орт — по руде. Штрек может располагаться как в пустых породах 4, так и в рудном теле 3. В первом случае его называют п о л е вым, во втором — ру д н ы м. При горизонтальном залегании рудного
|
|
|
тела все горизонтальные выработки называют штреками.
Для возможности стока воды горизонтальным выработкам придают небольшой уклон (2—5
м на 1000 м длины выработок) в сторону главного ствола шахты.
Горизонтальные выработки в неустойчивых породах крепят деревом, бетоном, металлической крепью, а в устойчивых породах их часто проводят без крепления. В зависимости от типа крепи они имеют трапециевидную, сводообразную или прямоугольную форму. При высоком горном давлении горизонтальные выработки имеют круглую форму. Площадь поперечного сечения горизонтальный выработок составляет 4—16 м2.
В горизонтальных выработках укладывают рельсовый путь, подвешивают контактный провод, вдоль стен выработок прокладывают силовые кабели, трубы для сжатого воздуха и воды. С одной стороны выработки оставляют свободный проход для передвижения людей, а с другой — располагают водосточную канавку.
Уклон — наклонная горная выработка, не имеющая непосредственно выхода на поверхность и служащая для подъема полезного ископаемого с нижнего горизонта на верхний механическим способом (обычно конвейерами).
Бремсберг — выработка, подобная уклону, но служащая для спуска полезного ископаемого и материалов с верхнего горизонта на нижний механическим способом. В рудной промышленности термин «бремсберг» обычно не применяется, а соответствующую выработку
называют наклонным восстающим.
Вблизи шахтного ствола располагается целый ряд горизонтальных и камерообразных выработок, которые называются выработками околоствольного двора . Околоствольный двор со стоит из выработок, служащих для разгрузки вагонеток в подземный бункер или загрузки их в клеть, а также сбора порожних вагонеток, и камерообразных выработок (насосной, электроподстанции, электровозного депо, диспетчерской, медпункта, водосборника, камеры ожидания и др. ).
|
|
|
Тип околоствольного двора зависит от пропускной способности шахтного ствола (количества выдаваемой руды и породы), способа подъема руды (в скипах или клетях), числа стволов, обслуживаемых околоствольным двором, принятой схемы проветривания.
На шахтах, имеющих большую производительность, обычно устраивают к р у г о в ы е околоствольные дворы, обеспечивающие поточное движение транспорта, а в шахтах небольшой производительности — т у п и к о в ы е.
Помимо указанных выработок при подготовке блока к очистной выемке проходят другие выработки различного назначения: рудоспуски, подэтажные выработки, выработки горизонта скреперования, отрезные восстающие и пр.
|
|
|
