Билеты по УГЛЮ + все лекции
1.- Общие сведения об угольных месторождениях Р.Ф. - Сплошная система разработки. "Лава – этаж", ее достоинства и недостатки; область применения. Технико-экономический показатель.
2. - Шахта. Шахтное поле. Деление шахтного поля по категории по метану. - Сплошная система разработки на пластах крутого падения.
3. - Столбовая система разработки, достоинства и недостатки; область применения. - Расчет основных параметров шахты.
4. - Основные параметры шахт. Стадии разработки шахтных полей. - Сравнение сплошной и столбовой системы разработки. Экономическая оценка.
5. - Вентиляция тупиковых выработок. - Формы и размеры поперечного сечения горных выработок. Виды крепей.
6. - Этажная подготовка, ее параметры и область применения. - Способы и схемы проведения выработок.
7. - Панельная подготовка, ее параметры, область применения. - Процессы и организация производства при проведении горных выработок по крепким породам.
8. - Погоризонтная подготовка, ее параметры, область применения. - Понятие о пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа; понятие о горных ударах.
9. - Порядок отработки этажей и панелей в шахтном поле. - Состав шахтного воздуха. Метан в угольных шахтах.
10. - Число одновременно разрабатываемых пластов. Очередность отработки пластов в свите. – Классификация горных выработок. Горизонтальные горные выработки.
11. – Способы подготовки пластов. Пластовый и полевой способ. – Элементы залегания угольных пластов. Классификация пластов по углу падения и мощности.
12. – Способы вскрытия шахтных полей и факторы, влияющие на их выбор. – Понятие о планограмме.
13. – Вскрытие пластов наклонными стволами. Область применения. – Горные выработки: наклонные. Проведение выработок проходческими комбайнами.
14. – Расположение стволов в шахтном поле. – Подземные горные выработки; форма и размеры поперечного сечения. Проведение выработок буровзрывным способом.
15. – Вскрытие вертикальными стволами пологих пластов; область применения. – Основные параметры шахты, методы их расчета.
16. – Вскрытие свиты пластов крутого падения. – Стадии разработки месторождений п.и. Технологический комплекс на шахтной поверхности.
17. – Вскрытие свиты пологих пластов вертикальными стволами и квершлагами. – Выемка угля в длинных очистных забоях механизированным комплексом.
18. – Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами. – Организация работ в очистном забое, оснащенным механизированным комплексом. Планограмма.
19. - Околоствольные дворы, камеры. – Способы транспортирования отбитого п.и. очистных забоев до поверхности.
20. – Горное давление. Классификация боковых пород. – Выемка угля комбайнами. Односторонняя и челноковая схемы.
21. – Последовательность выполнения производственных процессов в забоях с индивидуальной крепью. – Расчет длины очистного забоя.
22. – Крепь очистных забоев. Классификация крепей. – Геология угольных месторождений. (Происхождение горных пород. Происхождение угля: бурый, каменный, антрацит)
23. – Индивидуальные крепи: призабойные и посадочные. Область применения. – Элементы и формы залегания угольных пластов.
24. – Механизированные комплексы для пологих пластов, их классификация. – Технологический комплекс на поверхности шахты.
25. – Проведение горизонтальных выработок в крепких породах. – Шахтные вентиляционные сооружения.
26. – Общие сведения о буровзрывных работах. ВВ и СВ. – Шахтная пыль. Углекислый газ и меры борьбы с ним.
Основные сведения о добыче и мировых запасах угля
.
В мировых запасах ископаемого топлива на долю угля, горючих сланцев и торфа приходится по объему 90%, а на долю нефти и газа 7-8%. В настоящее время добыча угля ведется в 60 странах: Германия, Польша, ЮАР, США, КНР, Россия, Индия. На долю этих стран приходится 85% мировой добычи. От 10 до 100млн.т добывает Польша, Германия, Великобритания, ЮАР, Канада, Турция. Если в 1923г. на земле добывалось 2,3 млрд.т, то 200г. планируется добыть от 5-7млрд.т, в 1996г. – 3,350млрд.т из них КНР –1350млн.т, США 964млн.т, Индия 108млн.т, Россия 255млн.т, Австралия 250млн.т. Мировые геологические запасы угля составляют 14трлн.800млрд.тонн. Мировые, доказанные 1035млрд.тонн – этих запасов хватит на 225лет, и в России этих запасов хватит на 500лет. На земном шаре находится 3600 угольных бассейнов и месторождений 7бассейнов это 27500млрд – бассейны гиганты, к ним относятся Ленский, Тунгусский, Таймырский, Канско-Ачинский, Аппалагский, и Кузбаский, Аммазона. 4 бассейна от 200-500млрд. Нижнерейсковестфальский, Донецкий, Печорский, Иллинойс. Около 250 бассейнов имеют запасы от 0,5-200млрд.т. В Азии 57%, Америке 30%, Европе 9% , Африка и Австралия по 2%, Россия из 14100 – 6800
Основные направления использования углей
.
В настоящее время угли используются в основном для производства энергии и получения кокса, в меньшей степени для получения газа и жидкого топлива. Основные тенденции роста потребления угля связаны со спросом на: 1 энергетический уголь, для производства электроэнергии, 2 коксующийся уголь для развития черной металлургии, 3 энергии как источник получения тепла в случае неизбежного перехода с жидкого и газообразного на твердое топливо, 4 уголь как источник получения различных элементов и веществ, 5 уголь для получения жидкого и газообразного топлива.
Основные угольные бассейны России
.
В Европейской части России – Донецкий, Подмосковный, Печорский. В пределах Урала – Кизелевский, Челибанский, Южно Уральский. В западной Сибири – Кузнецкий и Горновский. В восточной Сибири – в Красноярском крае и Иркутской области (Канско-Ачинский, Минусинский, Иркутский, Южно Липетский). На семеро востоке – Магаданский и Камчатский. Дальнем Востоке – Хабаровского, Приморских краев и Амурской области.
Условия залегания всех месторождений сильно отличаются по мощности пластов, углу падения, по глубине разработки, по свойствам вмещающих пород и т.д.
Способы разработки
: открытый, подземный, комбинированный, подводный, геотехнологический.
П.и.
которые залегают в пластовых месторождениях: - уголь, горючие сланцы, торф, калийные соли.
Две фазы образования угля: 1 торфообразование, 2 из торфа в уголь (углефикация)
Угольный карьер - разрез.
Метаморфизм угля -
процесс глубокого струк-но молек-го преобразования орган-го вещ-ва углей. Метаморфизм углей явился следствием воздействия на угли: внут-го тепла земли при погружении угленосных толщ на глубину.
Ископаемые угли
- 1 бурые, 2 каменные, 3 антрациты.
Бурый уголь
- низший член общего генетического ряда ископаемых углей; мягкие, плотные, полевой, коричневый; влажность 60%; характеризуется цветом, содержание углерода 63-71%, теплота сгорания 25,5-33,5 МДж/кг.
Каменный уголь
- твердая, плотные, преимущественно - полосчатая, реже однородная порода черного или серо-черного цвета, с блестящей полуматовой или матовой поверхностью. Степень содержания углерода 74-92%, теплота сгорания сухого без зольного угля 30,5-36,8 МДж/кг.
Антрацит – наиболее углефицированная разновидность ископаемого угля, содержащий углерода 89-98%, плотная порода, серовато-черного цвета с ярким металлическим блеском, теплота сгорания 33.5-35.2 МДж/кг.
Пласт
- геологическое тело сложенное осадочной однородной породой ограниченной двумя приблизительно параллельными поверхностями и занимающее значительную площадь. Породы, в которых залегает пласт угля - называют боковыми породами
. Породы лежащие непосредственно над пластом, называют кровлей пласта.
Породы лежащие под пластом называют почвой пласта.
Мощность пласта
- расстояние по перпендикуляру от кровли до почвы пласта.
К элементам залегания пластов относится
- простирание, падение, угол падения и мощность пластов.
Линия простирания
- линия образующаяся при пересечении поверхности пласта с горизонтальной плоскостью.
Линия падения
- линия лежащая в плоскости пласта и перпендикулярна линии простирания.
Угол, составленный поверхностью(кровлей) или почвой пласта и горизонтальной плоскостью называется углом падения пласта (
a)
//
//
//
Мощность пласта
- толщина пласта определенная по кратчайшему расстоянию (по нормали перпендикулярно) между кровлей и почвой (m). (mв -вертикальная, mг - горизонтальная)
Классификация угольных пластов по мощности и по углу падения.
По мощности
: весьма тонкие менее 0.7м, тонкие от 0.1-1.2м, средней мощности 1.21-3.5м, мощные более 3.5м.
По углу падения
: пологие до 18°, наклонные 19-35°, круто наклонные 35-55°, круто падающие от 55° и выше.
Подземные горные выработки
.
Открытая г.в.(не замкнутый контур), подземная г.в.(замкнутый контур).
Подземные г.в. это искусственно образованные полости в земной коре имеющие замкнутый контур поперечного сечения. Их разделяют на основные и дополнительные.
Основные выработки
- имеющие непосредственный выход на земную поверхность.
Выработки, не имеющие непосредственный выход на поверхность называют дополнительными
.
Главные выработки
- те, которые служат для транспортирования и подъема п.и. на поверхность.
По вспомогательным
выработкам доставляют людей, породу, материал и т.д.
Если выработка пройдена по пласту, то она называется пластовой
; по пустым породам - полевая выработка
.
Выработки, предназначенные для добычи п.и. наз-ют очистными.
Выработки по углу падения - 1.вертикальные, 2.наклонны и 3.горизонтальные.
Вертикальные г.в.
К ним относят ствол, шурф, слепой ствол, гезенк, скважина.
Ствол
- вертикальная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных работ. В зависимости от предназначения стволы бывают главными, вспомогательными, вентиляционными.
Главный ствол
- служит для подъема п.и. на поверхность и др. целей.
Вспомогательный ствол
служит для спуска и подъема людей, материалов, оборудования, для выдачи породы. Стволы оборудуют механическим подъемом. (скипы и клети)
Шурф
– выработка имеет небольшой разрез поперечного сечения, небольшую глубину разработки, имеет выход на земную поверхность, но не оборудован механическим подъемом. Служит для вентиляции и др. вспомогательных целей.
Гезенк
– вертикальная выработка, не имеющая непосредственно выхода на земную поверхность и служащая для спуска п.и. с выше лежащих горизонтов на ниже лежащие.
1.гезенк 2.слепой ствол 3.шурф
Слепой ствол
– выработка, не имеющая непосредственно выхода на земную поверхность и предназначенная для подъема п.и., для вентиляции, спуска и подъема людей и др.целей.
Скважина
– вертикальная выработка, пройденная путем выбуривания горных пород обычно диаметром до 2м. Скважины бывают вентиляционными, лесоспускными, доставочными
Наклонные горные выработки
.
Наклонный 1ствол, 2 бремсберг, 3 уклон, 4 ходок, 5 скат, 6 восстающий, 7 рудоспуск и 8 печь.
1.Наклонный ствол
– выработка, имеющая непосредственный вход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных пород (тоже самое, что и вертикальные и наклонные стволы)
4.Уклон
- тоже самое, что и бремсберг, только транспортирование п.и. осуществляется снизу вверх.
3.Бремсберг
– вырабока не имеющая непосредственного выхода на з.п., пройденная по линии падения пласта и служащая для транспортирования п.и. сверху вниз. Чаще всего бремсберг проводят по пласту, реже по породам. 1.шахтный ствол 2. Пласт в разрезе
Параллельно бремсбергу и уклону проводят ходок.
5.6 Ходок
- наклонная выработка, проводимая параллельно бремсбергу или уклону.
5 для людей 6 для груза
Скат
- выработка, не имеющая непосредственного выхода на з.п., проведенная по падению пласта и предназначенная для спуска п.и. под действием собственного веса.
Печь
– выработка, проводимая по восстанию пласта и предназначенном для проветривания, передвижения людей, транспортирования грузов. Чаще всего печь соединяет откаточный штрек с просеком.
Горизонтальные выработки.
Штрек, квершлаг, штольня, просек, орт.
Штрек
– (самая главная горная выработка) горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная по простиранию пласта п.и. Если штрек пройден по пустым породам, то он называется полевым
. Штреки бывают главными, откаточными, конвейерными, этажными, панельными и т.д.
Квершлаг
– горизонтальная г.в., но пройдена вкрест простирания пласта.
Орт
– г.г.в. пройденная по пласту вкрест его простирания обычно соединяет штреки расположенные у почвы и кровли пласта.
Штольня
– г.г.в. имеющая выход на з.п. и предназначенная для обслуживания подземных г.работ. Штольня бывает главная, вспомогательная, вентиляционная. Имеет один выход на поверхность.
Просек
– г.г.в. пройденная по простиранию пласта, параллельно штреку без подрывки вмещающих пород.
Шахта. Шахтное поле. Основные параметры шахты.
Шахта
– горноепредприятие,предназначенное для добычи угля подземным способом.
Параметры шахт: 1.А – производственная мощность –
количество п.и. в год выдаваемого в единицу времени, т/сутки, т/мес., т/год. 2.T - срок службы шахты; время, в течении которого осуществляется разработка месторождения, год. 3.Z - запасы 4.S – размер шахтного поля по простиранию. 5.H – размер шахтного поля по падению.
A=Z/T; T=Tст. + tр. + tз ; Tст. – время стабильной работы, tр. – время на развитие, tз – время на затухание.Срок службы 40-80лет. Шахтное поле делят, и получается несколько шахт.
// // //
Стадии разработки месторождений
.
1.Вскрытие
- обеспечение доступа к п.и. с земной поверхности. Цель вскрытия – создание транспортных коммуникаций (транспортирование п.и., перемещение людей, транспортирование оборудования, материалов, подача воздуха и т.д.)
2.Подготовка
– проведение подготовительных выработок с целью подготовки месторождения для эксплуатации.
3.Очистная выемка
– процесс добычи п.и.
Подготовка пластовых месторождений
.
Для эффективной отработки месторождения его необходимо разделить на участки.
После расположения, выше линии I - I называют полем по восстанию
или бремсберговым полем
. Ниже линии I – I называют полем по падению
или уклонным полем
. Если провести вертикальную плоскость, через одну из вскрывающих выработок (ствол) по линии пласта, то он разделится на крылья.
Этажная подготовка шахтного поля.
Каждая заштрихованная часть – этаж
. Если пласт по падению разделить на участки, вытянутые по простиранию, то такие участки называют этажами
. Границами этажа являются либо граница шахтного поля, либо соседние этажи.
Высота этажа (hэ) составляет от 100-300м. Все этажи в бремсберговой части шахтного поля обслуживаются одним бремсбергом; который называют капитальным
.
Рядом с бремсбергом параллельно ему проводят две выработки, которые называют ходками
, 1 бремсберг, 2 – людской ходок, 3 – грузовой ходок. 4 –(Бремсберги и ходки соединяются) сбойками
. В пределах этажа имеются выработки, выработка 5 – этажный откаточный штрек, 6 – этажный вентиляционный штрек, 7 – (вентиляционный и откаточный соединяются) разрезной печью
в ней начинают монтировать оборудование, которое добывает п.и. После того как начинается добыча, разрезная печь превращается в лаву или очистной забой.
Панельная подготовка.
Заштрихованная часть – панель
. В пределах каждой панели проводится комплекс наклонных выработок – бремсберг и 2 ходка. 1 – бремсберг, 2 людской ходок, 3 грузовой ходок, 4 сбойки
Бремсберг 1 – панельный бремсберг, 5 панельный уклон. Панель делится на ярусы. 6 ярус. Штреки, которые оконтуривают ярус, называются откаточный ярус.
8 – главный откаточный штрек 7 вентиляционный штрек. Размер панели по падению около 1000м., по простиранию = 2км. В каждом ярусе различают один очистной забой или 1 лаву. 9 разрезная печь.
Погоризонтная подготовка.
1 главный откаточный штрек, 2 главный вентиляционный штрек. Заштрихованный участок будет обрабатываться одним очистным забоем. 3 конвейерный бремсберг, 4 вентиляционно-наклонная выработка, 5 разрезная печь (след.превр.в лаву)
Сравнение способов подготовки.
Достоинства, недостатки и область применения.
Этажная подготовка.
Достоинства: 1. Возможность быстрого ввода очистного забоя в эксплуатацию 2. Возможность получения дополнительных геологоразведочных данных.
Недостатки: Значительные затраты на поддержание горных выработок.
Область применения: пласты, наклонные, круто-наклонные и крутопадающие. Иногда этот способ применяется и при разработке пологих пластов, например в случае вскрытия шахтного поля наклонными стволами.
Панельный способ подготовки.
Применение: обычно при разработке пластов до 25º , а погоризонтный способ применяют на пластах с углами падения до 12º.
Достоинства: состоит в том, что она позволяет одновременно отрабатывать большое количество очистных забоев.
Недостатки: большой объем наклонных выработок, которые трудно проводить, поддерживать.
Погоризонтная подготовка.
Достоинство: 1 позволяет достигать высоких нагрузок на шахтное поле 2 она позволяет эффективно отрабатывать пласты с нарушениями расположенными по линии падения.
Недостаток: большой объем наклонных выработок
Процессы проведения горных выработок
.
Крепь горных выработок.
Горная крепь
– искусственное сооружение, возводимое для предотвращения обрушения пород, сокращения необходимых размеров поперечного сечения и рабочего состояния выработок. По основному материалу, из которого она изготовлена они делятся на деревянную, металлическую, бетонную, железобетонную, каменную, каменные материалы. По назначению выработок на крепь вскрывающих выработок, подготавливающих и очистных. По сроку службы делятся на временные и постоянные. По форме: трапециевидные, прямоугольные, арочные, кольцевые. По принципу работы: жесткие и податливые.
Требования к крепям:
1 должна выдерживать давление горных пород не разрушаясь, 2 не должна препятствовать выполнению производственных процессов, 3 должна легко разбираться и собираться,4 быть огнестойкой
Способы проведения подготовительных выработок.
Под способом проведения выработок
понимают совокупность производственных процессов выполняемых в необходимой последовательности для образования и сокращения полости в массиве горных пород определенного сечения и протяженности. В зависимости о существующего состояния пород назначение и срока службы способы проведения делятся на обычные и специальные
.
К обычным способам проведения выработок относят буровзрывной и комбайновый способ. Буровзрывной при крепких породах. Если крепость S меньше или равна 6, то можно применять комбайновый, если больше или равно 6 то буровзрывной.
Проходческие процессы подразделяются на основные и вспомогательные
.
К основным относятся разрушение и отбойка породы или п.и., погрузка и транспортирование горной массы, возведение крепи.
Вспомогательные процессы: возведение временной крепи, настилка рельсовых путей или наращивание конвейерных линий, наращивание вентиляционных водных и воздушных магистралей, силовых и телефонных кабелей.
Общие сведения о проведении выработок буровзрывным способом.
При буровзрывном способе выполняется, прежде всего комплекс буровзрывных работ.
1 бурятся шпуры, 2 заряжание шпуров, 3 взрывание шпуров, 4 проветривание забоев, 5 уборка породы, 6 транспортирование породы, 7 крепление выработки.
Проведение выработок комбайновым способом.
При проведении выработок по породам или по углю с крепостью меньше или равно 6 применяются проходческие комбайны.
Проходческий комбайн (г – погрузочный орган.)
1.отбойка и погрузка породы 2.Транспортировка породы 3.Крепление
Околоствольные дворы. Околоствольный двор
– совокупность выработок (вкл
Околоствольный двор является своего рода станцией принимающей весь груз подлежащей выдачей на поверхность и отправленный от стволов шахты состава порожных вагонеток материалы, оборудование к рабочим участкам. Существует несколько типов околоствольных дворов. Так по схеме движения груженых и порожных составов они делятся на круговые (перпендикулярные и параллельные) и челноковые.
Камеры околоствольного двора.
Аккумулирующие бункеры и разгрузочные ямы, депо локомотивов, зарядная камера для аккумулирующих электровозов, камера ожидания, камера медпункта, депо противопожарного поезда, склад взрывчатых веществ, насосная камера.
Технологический комплекс на поверхности шахты
.
Технологический комплекс на поверхности
– комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенных для подъема, приема, переработки и отправления потребителям п.и.; приема и складирования породы, проветривания подземных выработок, обеспечение механизмов энергией и бытового обслуживания трудящихся.
Технологический комплекс состоит из 3-х основных комплексов: блок главного ствола, блок вспомогательного ствола и административно бытовой комбинат. На шахтной поверхности сооружаются: вентиляторная установка, открытая электроподстанция, резервуары с водой, аварийный склад для временного хранения угля.
Блок главного ствола включает в себя: 1 копер, 2 помещение технологического комплекса по приему угля, 3 пункт погрузки угля в железнодорожные вагоны, 4 котельная, 5 помещение подвижных установок.
Блок вспомогательного ствола.
Предназначен для спуска и подъема людей, материала и оборудования.
1 копер, 2 ремонтные мастерские, 3 материальные склады, 4 склад металокрепи__, 5 калориферная__, 6 здание подъемных машин.
Административно бытовой комбинат включает в себя различные помещения по бытовому обслуживанию шахтеров, а также административно конторские помещения, нарядные, телефонные станции, здравпункт, бани.
Способы вскрытия шахтных полей.
Факторы, влияющие на способы вскрытия
: 1 форма и размер шахтного поля, 2 мощность и угол падения пласта, 3 число рабочих пластов, 4 расстояния между ними, 5 глубина залегания, 6 нарушенность, 7 газоносность, 8 мощность и срок службы шахты.
Требования к способам вскрытия
:
1 должны обеспечивать максимальную производительность и минимальную себестоимость, а для этого необходимо минимизировать первоначальные капитальные затраты и сроки строительства, 2 высокая концентрация производства, 3 низкая протяженность поддерживаемых выработок, 4 эффективное проветривание выработок.
Классификация способов вскрытия.
Способы вскрытия различаются: 1 по типу главных вскрывающих выработок (наклонные и вертикальные стволы, штольни и их комбинации), 2 по расположению главной вскрывающей выработки относительно пласта и элементов его залегания, 3 по числу транспортных горизонтов (одногоризонтные и многогоризонтные), 4 по наличию т типу дополнительных вскрывающих выработок (горизонтальные, вертикальные, наклонные).
Вскрытие вертикальными стволами
.
Название способов вскрытия определяется перечислением главных и вспомогательных вскрывающих выработок, обеспечивающих доступ с поверхности к п.и. Область применения: любые горонгеологические условия в независимости от глубины, мощности пластов, угла их падения, количество пластов и рельефа поверхности.
Недостатки: 1 большая стоимость проведения, 2 длительный срок пуска шахты в эксплуатацию, 3 цикличность транспорта, 4 большие технологические и экономические сложности в случае углубки ствола.
Достоинства: 1 большая площадь сечения, 2 относительно небольшая протяженность от поверхности до пласта, 3 небольшие затраты для поддержания выработки
Вскрытие вертикальными стволами одиночных пластов
.
1 - гл. ствол, 2 вспомогательный ствол, 3 шурф, 4 околоствольный двор.
2 Вскрытие группы пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом
.
Размеры шахтного поля по падению менее 2500м. Расстояние между пластами менее 400м. Угол падения более 80º и менее 18º.
3 Вскрытие вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами
.
Применяется при угле менее 12º при вскрытии свиты пластов. 4 - погоризонтные квершлаги.
4 Вскрытие вертикальными стволами и этажными квершлагами
.
5 При большой протяженности шахтного поля по простиранию и большой газоносности угольных пластов, шахтное поле делят на блоки
.
Блок
– часть шахтного поля, имеющая собственную вертикальную выработку для подачи свежей струи воздуха. 5 – блоковой вентиляционный ствол. При размерах поля S более 8000м,q более 15 м³/m – газоносность.
В зависимости от горногеологических условий залегания угольных пластов расположение вертикальных стволов может быть 1 центрально сдвоенная, 2 центрально -_______, 3 орланговая. Выбор способа вскрытия определяется в первую очередь безопасность ведения г.р. и минимальными.
Системы разработки пластовых месторождений
.
Выработки, предназначенные для добычи, называют очистными
.
Установленный для данных геологических условий залегания пласта и принятых средств механизации определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах этажа или панели увязаны в пространстве и во времени называется система разработки
.
Требования к системе разработки
:
1 безопасность, 2экономичность, 3 минимизация потерь.
Факторы, влияющие на выбор систем разработки
: мощность пласта, угол падения пласта, крепость пласта, газоносность.
Классификация систем разработки
.
В качестве классификационного признака выбрано одно характерное отличие – определенная очередность ведения подготовительных и очистных работ. Это отличие предопределяет вид систем разработки: сплошная, столбовая, комбинированная в случае длинных очистных забоев; камерно и камерно-столбовые при коротких очистных забоях.
Характерным для столбовых систем разработки является то, что до начала очистных работ проводят подготовительные выработки, которые полностью оконтуривают запасы в пределах выемочного поля. При сплошной системе разработки проведение подготовительных выработок и очистная выемка ведутся одновременно. При комбинированных системах для отработки столбов в выемочном поле применяют одновременно или последовательно сплошную или столбовую систему разработки.
Основное отличие определяется рядом признаков, которые характеризуют не столько систему, сколько ее варианты. 1 Технология выемки. По этому признаку все системы делят на две группы ф) с длинными очистными забоями(лавы), б) с короткими очистными забоями(камерами). Системы первой группы делятся на две подгруппы: а1) системы разработки пластов на полную мощность, а2) система разработки мощных пластов с разделением на пласты. Второй признак. 2 общее направление выемки п.и. по отношению к элементам залегания, различают системы разработки с выемкой: по простиранию, по падению, по восстанию.
Сплошная система разработки
.
1 ходок первоначально от ходка (1) на расстоянии от него в 50-80м проводится вентиляционный штрек – 3 и откаточный штрек – 2. Эти штреки соединяют между собой разрезной печью – 4 в которой монтируют очистное оборудование. Штрек (3) опережает забой лавы метров на 5, а штрек (2) откаточный опережает на 80м для маневровых операций. После того как началась добыча разрезная печь (4) превращается в очистной забой. По мере добычи, а следовательно, и по мере подвигания очистного забоя проводится и подготовительные выработки (3,4). В какой-то момент времени забой окажется в положении А. Крестиками обозначено выработанное пространство. 6 – обозначены бутовые полосы необходимые для охраны подготовительных выработок. В процессе добычи п.и. транспортируется по лаве (4) на откаточный штрек (2), потом бремсберг. Воздух подается в другом направлении.
Способы поддержания выработок
.
1 выкладка бутовых полос, 2 целиками угольными (вместо бутовой полосы, мы ее не извлекаем),3 железобетонные тумбы.
Способы управления горным давлением
.
1 полное обрушение, 2 полная закладка выработанного пространства, 3 частичная закладка выработанного пространства, 4 плавное опускание кровли.
Достоинство сплошной системы разработки
:
1 простота системы разработки, 2 сравнительно быстро возможно приступить к добычным работам. Недостатки: 1 большие затраты на поддержание подготовительных выработок, 2 взаимные помеки очистных и подготовительных работ, 3 отсутствие предварительной информации по геологии месторождения. Область применения: пласты тонкие, весьма тонкие, пласты опасные по газу, внезапным выбросам.
Столбовая система разработки
.
Столбовая система разработки предполагает разделение в пространстве и во времени очистных и добычных работ. При этой системе все подготовительные выработки в выемочном поле проводятся до начала очистных работ. При этой системе запасы выемочного столба отрабатываются в обратном порядке, т.е.
__
__
__
При этой системе запасы выемочного столба отрабатываются в обратном порядке, т.е. от границ этажа или яруса к центру шахтного поля, что позволяет погашать выработки. При столбовой системе очистной забой имеет прямолинейную форму. Основным способом управления кровли является полное обрушение.
1 бремсберг, 2 ходки (грузовой и людской), 3 камеры подъемных машин, 4 вентиляционный штрек, 5 конвейерный штрек, 6 вентиляционный штрек очередного столба, 7 разрезная печь, 8 выработанное пространство.
Сами выработки (4) и (5) нам поддерживать не нужно, они погашаются п.и. по очистному забою (7) (скребковый конвейер) поступает на ленточный конвейер по выработке 5 транспортируется до бремсберга (1), по бремсбергу (1) п.и. идет до главного откаточного штрека до околоствольного ствола и по стволу на поверхность. Область применения: повсеместно.
Достоинства: 1 отсутствуют взаимные помехи очистных и подготовительных работ, что позволяет достигать высоких нагрузок на очистной забой, 2 подготовительные выработки находятся в хороших, благоприятных условиях, 3 заблаговременное проведение подготовительных выработок позволяет получать дополнительную геологическую информацию.
Процессы в очистных забоях
.
Основные процессы: 1 выемка, 2 крепление,3 транспортирование.
Выемка
.
Выемка угля может производится механическими способами исполнительными органами горных машин, при помощи взрывных работ, гидравличесеким способом, механогидравлическим. Выбор __ зависит от свойств и состояния п.и. и окружающих пород. Процесс выемки включает не только разрушение пласта, но и его погрузку. Эти процессы могут выполняться либо одной, либо разными машинами, одновременно или последовательно. Наиболее широкое распространение имеет механический способ выемки. Этот способ осуществляется комбайнами, стругами, бурошнековыми установками, обойными молотками и угольными пилами.
Очистной комбайн
1 механический корпус длина 8-10м, 2 и 3 исполнительные органы. Он размещается на скребковом конвейере. В корпус – падающая часть, редукторы и т.д. Различают широко захватную и узко захватную выемку. Выемка, при которой ширина полосы мене 1м, называется узкозахватной
. Разновидность узкозахватной выемки, при которой разрушение угля производится стругом, движущимся вдоль забоя и срезающее стружку шириной 10-20см, называют струговой выемкой
. Исполнительные органы бывают барабанного типа, корончатого, шнекового. Самый прогрессивный исполнительный орган – шнекового типа.
Достоинства узкозахватной выемки по сравнению с широкозахватной
.
1 выемка производится в зоне эффективного отжима угля, что снижает сопротивление его разрушению, 2 узкозахватная выемка позволяет эффективно решить вопросы крепления.
Существует односторонняя выемка и челноковая. Односторонняя
– в одну сторону комбайн и обратно идет зачищает. Челноковая
– туда сюда.
Крепление
.
В очистных забоях применяют индивидуальные и механизированные крепи.
Механизированные крепи
– прогрессивный способ крепления, позволяет механизировать и автоматизировать все процессы в забое, но в ряде случаев (при разработке сильно нарушенных месторождениях, при не выдержанной мощности пласта) приходится применять индивидуальные крепи.
Индивидуальная крепь
в процессе ее передвижки разбирается на элементы: состоит из призабойной и посадочной (специальной). Призабойная
– стойки, которые располагают правильными рядами вдоль забоя. Стойки устанавливают под верхняки.
Стойки могут быть деревянными, металлическими. Если стойки металлические они делятся на стойки трения и гидравлические. Крепи бывают жесткие и податливые. Жесткие под нагрузкой теряют свою несущую способность. Податливые сохраняют несущую способность.
Посадочная крепь предназначена для управления кровлей. Ее несущая способность в несколько раз выше, чем несущая способность призабойной крепи. 95% добывается с помощью механизированной крепи.
По способу взаимодействия с породами кровли все механизированные крепи делятся на 4 типа
: 1 оградительно-поддерживающие крепи, 2 поддерживающие оградительные, 3 поддерживающие, 4 оградительные
Состоит: 1 перекрытие, 2 ограждающая часть, 3 основание, 4 козырек, 5 гидростойка.
Функции: 1 защита при забойного пространства от обрушенных пород и частичное поддержание кровли (козырьком), 2 в основном поддерживает кровлю, но и имеет ограждающий элемент, 3 поддерживает, 4 ограждает. Каждая из этих крепей имеет свою область применения
Механизированный комплекс включает в себя механизированную крепь, очистной комбайн, скребковый конвейер, гидро и электрооборудование, насосные станции, маслостанции.
1 горизонтальный гидродомкрат, 2 механ.крепь, 3 скребковый конвейер, 4 очистной комбайн.
Технология, механизация и организация очистных работ в комплексно механизированном забое
.
1 секция механизированной крепи, 2 очистной комбайн, 3 скребковый конвейер.
Первоначально комбайн находится в нижней части лавы около конвейерного штрека (4). Комбайн находится на скребковом конвейере, причем конвейер и крепь придвинуты к забою. Начинается зарубка комбайна в пласт и начинается процесс выемки, т.е. комбайн, двигаясь по конвейеру снизу вверх вынимает полоску угля шириной L. В процессе разрушения пласта осуществляется погрузка угля на скребковый конвейер. С помощью гидродомкратов скребковый конвейер передвигается к забою, затем после снятия распора крепи этими же гидродомкратами секции крепи подтягиваются к забою.
Планограмма очистных работ
.
Горные выработки. Рудничная атмосфера
.
Шахтное поле
– часть угольного месторождения отведенного для разработки одной шахты.
Проектными потерями
является часть балансовых запасов угля, которое по проекту предусматривается безвозвратному оставлению в недрах, при отбойке всех запасов данной шахты.
Общешахтные
относятся запасы в целиках под сохраняемыми объектами на поверхности или целиках служащих для охраны капитальных горных выработок.
Эксплуатационные потери
– потери в целиках угольных пачках связанные системой разработки и технологии горных работ.
Эксплуатационные горные выработки
необходимые для разработки месторождения, которое имеет основное назначение детальной разведки уточнения и дополнении горно-геологическую характеристику данного месторождения.
Подготовительные выработки
– выработки, проводимые при подготовке отдельных частей шахтного поля к очистной выемке.
Забоем выработки
называют место разрушения массива горных пород.
Комплекс: 1 комбайн, 2 конвейер, 3 крепь.
Атмосферный воздух,
заполняющий горные выработки называется рудничным или шахтным
.
Выработки, по которым подается чистый воздух, называются воздухо-подающими
.
Выработки, по которым удаляется испорченный воздух, называются вентиляционными
.
Приемлемое давление воздуха на глубине разработке достигает 120 кПа.
Газообильность
- характеризует интенсивность выделения газа в отдельную горную выработку в пределах добычного участка.
Газоносность
– количество газа (м³) содержащийся в 1т или в 1м³ нетронутого массива природных условий. Составной частью является кислород. Его плотность по отношению к воздуху 1,11 кг/м³. По правилам безопасности содержания кислорода в горных выработках составляет 20%.
Азот
. Его плотность по отношению к воздуху 0,97кг/м³. Содержание азота в угольных пластах может составлять 2м на T.
Углекислый газ
. По правилам безопасности на рабочих местах не должно быть 0.5%. Выработка с исходящей струей горизонта и шахты 0.75% - углекислого газа.
К ядовитым примесям воздуха относятся окись углерода, окислы азота, сернистый газ, сероводород
. Предельно допустимая концентрация окиси углерода в воздухе действующих выработок составляет 0.0017%. Сернистый газ (SO²) Предельно допустимая концентрация 0.0038%. Сероводород (H²S).Предельно допустимая концентрация 0.00071%. Акролеина – 0.0008%. Фармольдегид, аммиак, радон.
Метан
. Температура воспламенения 650-750º, предельно допустимое содержание более 1% , исходящая струя шахты 0.75%, поступающая струя, содержание не должно превышать 0.5%. Допустимое содержание метана в тупиковых выработках не должно быть больше 2%.
=============
=============
Для графического изображения процессов операций в горном деле применяются циклограммы и планограммы. Циклограмма
показывает последовательность выполнения процессов и операций в одном месте подземного пространства, например, проведение одиночной горной выработки. Планограмма
показывает последовательность выполнения процессов, операций, их продолжительность и совмещение в различных местах, ведение горных работ, например очистной забой.
Угольные шахты в зависимости от относительной метанообильности и вида выделения метана разделяют на пять категорий :
I - с выделением до 5 м3 метана на 1 т суточной добычи; II - от 5 до 10 м3 метана на 1 т суточной добычи; III -от 10 до 15 м3 метана на 1 т суточной добычи; сверхкатегорийные -
с выделением газа более 15 м3 на 1 т суточной добычи и опасные по суфлярным выделениям. К особой категории – “опасные по внезапным выбросам”
- относятся шахты, разрабатывающие пласты, опасные по внезапным выбросам угля, газа и породы.
Целик
– часть угольного пласта, которую при разработке месторождения оставляют нетронутой для охраны горных выработок, наземных сооружений, управления горным давлением и других целей.
Вскрытия шахтного поля.
Вскрытием месторождения
или шахтного поля называют проведение комплекса вскрывающих выработок, которые открывают доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивают возможность проведения подготовительных выработок.
Схемой вскрытия
называют пространственное расположение сети вскрывающих выработок (стволы, штольни и др.) относительно границ шахтного поля.
Способ вскрытия
– расположение системы вскрывающих выработок в шахтном поле относительно горизонтальной плоскости с учетом их функционального назначения.
Проветривание очистных и подготовительных выработок в панелях осуществляется через центрально-сдвоенные стволы или через один ствол и шурфы, пройденные для каждой панели.
Этажи отрабатываются в нисходящем порядке. По мере отработки этажа заблаговременно производятся углубка стволов и подготовка нового откаточного горизонта.
Лава
- подземная очистная выработка большой протяженностью (от неск. десят. до неск. сот. метров)один бок, которой образован массивом п.и. (забоем лавы, а другой - стеной закладочного материала или обрушенной породой выработанного пространства.
С токи зрения горного давления и устойчивости, горные выработки по форме сечения
можно расположить в следующей последовательности: 1 - круглая (самая устойчивая), 2 - овальная, 3 - арочная, 4 - сводчатая, 5 - трапециевидная - есть полигональная и прямоугольная. Вскрывающие выработки имеют форму 1,2,3,4, подготавливающие 2,3,4,5, разрабатывающие 3,5,6,7.
Планом горных работ, называют проекцию угольного плата на горизонтальную плоскость с нанесением всей необходимой горно-геологич, горно-технич, эконом. информации.
gornacru@mtu-net.ru
http://mggu.newmail.ru