Без разделения на слои

С делением пласта на наклонные в т.ч. с гибкими перекрытиями

Прочие (комбинированные, горизонтальными слоями)

Сплошная

Столбовая

В т.ч. столбовая с применением щитов

1

2

3

4

5

6

7

Донецкий

27,2

50,3

-

-

22,5

-

Подмосковный

-

100,0

-

-

-

-

Кузнецкий

0,5

79,6

12,4

5,5

11,7

2,7

Печорский

3,5

89,0

-

6,5

1,0

-

Карагандинский

1,5

61,3

-

37,2

-

-

По СНГ

14,5

63,5

2,2

7,4

13,8

0,8

Выбор системы может производиться методом отбора по принципу соответствия горно-геологическим условиям, а выбор варианта системы - методом экономических расчетов,

13. Сплошные системы разработки

Эта система разработки до недавнего времени считалась основной при разработке тонких слоев, пластов. Но в силу присущих ей крупных недостатков (отсутствие предварительной доразведки месторождения, большие затраты на ремонт выработок, трудности в организации транспорта, вызванные одновременным ведением очистных и подготовительных работ) удельный вес этих систем в общей добыче угля снижается. Они вытесняются прогрессивными столбовыми системами.

В перспективе применение сплошных систем разработки будет оправдано при отработке пластов большой метаноносности; опасных по внезапным выбросам угля и газа и по горным ударам; тонких пластов, залегающих среди устойчивых боковых пород;

14. Подземная разработка рудных месторождений

14.1 Основные особенности разработки рудных месторождений

месторождение шахтный забой ископаемое

14.1.1 Характеристика рудных месторождений

Руда - природное минеральное вещество, из которого в данных условиях и при данном уровне развития техники и экономики целесообразно извлекать полезные компоненты. В отличие от многих ПИ руду после извлечения надо переработать, чтобы получить ценные компоненты.

Пустая порода - тоже природное минеральное вещество, но не содержит ПИ или содержит так; мало. что извлекать не экономично. Разделение минерального вещества на руду и пустую породу относительно.

Минимальное промышленное содержащий полезных компонентов -ниже которого разработка месторождения экономически не выгодна' (в данный момент).

Металлы (полезные компоненты) находятся в руде в виде химических соединений - рудных минералов. Кроме рудных минералов, в руде всегда имеются сопутствующие минералы, не представляющие в данный момент промышленной ценности. Эти минералы называются рудной породой.

В зависимости от содержания полезных компонентов руды делятся:

- металлические (содержащие металлы);

- неметаллические (апатит, фосфорит и т.д.);

- комплексные.

По числу содержащихся полезных компонентов руды делятся на:

- простые (один полезный компонент)

- сложные (несколько полезных компонентов;

- полиметаллические (содержащие несколько металлов),

свинцово-цинковые. По ценности руды делятся на:

1 - богатые

2 - средней ценности

3 - бедные

Рудная масса - смесь руды и пустой породы. Горная масса " вся выдаваемая на поверхность масса руды и пустой породы из очистных и подготовительных забоев.

По характеру распределения полезного компонента руды делятся на сплошные и вкрапленные.

По степени устойчивости руды и вмещающие породы подразделяются (по Л.Д.Шевякову и М.И.Агошкову):

- очень неустойчивые - не допускающие обнажения и требующие опережающей крепи;

- неустойчивые - допускающие небольшое обнажение, но требующие поддержания. вслед за выемкой;

- средней устойчивости- - допускающие обнажение кровли и позволяющие работать с незакрепленной кровлей на площади 4 - 10 м² при длительном обнажении требуют поддержания;

- устойчивые - допускающие значительное обнажение площадью порядка 100 - 200 м² и требующие поддержания только в отдельных местах;

- очень устойчивые - допускающие большие обнажения: на длительное время (иногда десятки лет), не требующие крепи. По строению руды делятся:

- массивные; (плотные без трещин, включений и слоистости);

- трещиноватые;

- слоистые;

- рыхлые.

По объемному весу руды; делятся:

- тяжелые, = 3,5 тс/м³ ;

- средние, = 2,5 - 3,5 тс/м³ ;

- легкие, < 2,5 тс/м³.

На разработку рудных месторождений существенное влияние оказывают и такие свойства руды: слеживаемость, окисляемость, самовозгораемость, влагоемкость.

Влажность руды способствует слеживаемости, смерзанию.

В отличие от угольных, рудные месторождения характеризуются многообразием форм залегания:

- пластовые и пластообразные;

- жильные и массивные.

Пластовые - джезказганское медное, Никополь-Марганцевое, Чиатурское

Пластообразные - Криворожский железо-рудный бассейн. Жильные - мощность от 10-20 см до 2-5 м меняется даже в пределах одного рудного тела, так же как - золотые рудники Магадана, Якутии; оловянные рудники Приморья; полиметаллические рудники Северного Кавказа, Забайкалья.

Массивные - m>5 м, форма правильных линз или столбов, но сложной и неправильной формы. К ним относятся некоторые железорудные месторождения Криворожья» Урала и горной Шории, меднорудные Урала, полиметаллические Алтая.

14.1.2 Вскрытие и подготовка рудных месторождений

Как и угольные месторождения, рудные имеют 3 стадии разработки - вскрытие, подготовку и очистную выемку.

Вскрытые запасы руды - находятся выше горизонта подсечки их вскрывающими выработками.

Подготовленные запасы - на участке месторождения пройдены все подготовительные выработки, предусмотренные проектом принятой системы разработки.

Готовые запасы - запасы участка, в которых пройдены; все нарезные выработки, необходимые для очистных работ.

Шахтные поля разбиваются на этажи или панели. Этажи на -блоки.. Длина шахтного поля - I - 2 км.



14.1.3 Вскрытие рудных месторождений

Основные положения вскрытия пластовых месторождений относятся и к рудным. Рудные месторождения вскрываются главными и вспомогательными выработками.

Гласные вскрываемые выработки - вертикальные и наклонные стволы и штольни.

Bспомогательные выработки - шахтные стволы и штольни (проветривание и второй запасной выход), квершлаги, слепые стволы, уклоны, капитальные восстающие. При больших глубинах слепые стволы, выполняющие основные функции, относятся к главным.

По типу главных вскрывающих выработок cnособы вскрытия делятся на простые и комбинированные - сочетание простых методов вскрытия.

На выбор вскрытия влияют горно-геологические и горнотехнические факторы (мощность рудника, размеры ш.п., срок службы, уровень развития техники).

14.1.4 Подготовка рудных месторождений

Требования к подготовке. Обеспечить:

1. Безопасность ведения подготовительных и очистных работ.

2. Своевременную подготовку запасов п.и.

3. Минимум потерь при сохранности выработок на период выемки.

4. Минимум затрат на проведении и поддержание.

5. Попутную доразведку и дренаж (при больш. СО ).

6. Безопасность передвижения людей, руды, материалов. При этажной и панельной подготовке рудных месторождений

подготовительные выработки - это главные, этажные, откаточные и

вентиляционные штреки, восстающие, орты и т.д.

Восстающие - это вертикальные или наклонные выработки, пройденные с иткаточного на вентиляционный горизонт для разделения этажа на блоки. Они служат для спуска, руды, вентиляции, передвижения людей, доставки закладочного материала и т.д. 2 типа восстающих:

- пройденные в массиве руды или пустой породы до начала очистных работ;

- наращиваемые по мере подвигания вверх очистного забоя.

По назначению восстающие делятся на рудоспуски и ходки. Восстающие примыкают, как правило, не к почве и кровле штреков, а к стенкам.

Выработки (штреки или орты) служат для доставки руды до выработок откаточного горизонта или рудоспусков, выходящих на основной горизонт, а также для вторичного дробления руды.

Выработки горизонта грохочения (камеры, штреки, орты) служат для вторичного дробления крупных кусков руды и перепуска всей руды на основной горизонт . Горизонт грохочения располагают на 5-15 м выше: откаточного горизонта и соединяют с ним и с очистным пространством рудоспусками (дучками).

14.2 Основные производственные показатели при отработке рудных месторождений

Основные производственные процессы: отбойка руды, вторичное дробление, доставка руды к откаточным выработкам, управление горным давлением.

14.2.1 Вторичное дробление руды

При отбойке руды скважинами - выход негабаритов. Приходится дробить руду либо в забое, либо в специальных выработках - горизонта скреперования или грохочения. Сравнительно небольшие куски дробят вручную, крупные - накладными зарядами, очень крупные - с помощью "забурок" l = 20-30см. Это существенно снижает производительность труда. Стремятся свести к минимуму эту операцию в забое - увеличивают люки, руду транспортируют в вагонетках емкостью 4м и выше и куски 700х700 мм транспортируют к стволу, где устанавливают дробилки с приемным отверстием 1000х1200 мм.

14.2.3 Доставка

Различают два случая доставки:

1 - руда не требует вторичного дробления.

2 - руда требует вторичного дробления. м I - руда по выработанному пространству скатывается к днищу блока и через рудоспуски, оборудованные люками и затворами, грузится в вагонетки. Рудоспуски с люками проходятся через 4-6 м один от другого. Иногда рудоспуски устраиваются через 20-30 м, а руду к ним доставляют вдоль блока скреперными лебедками.

2 - при необходимости дробления руды создается сложная сеть выработок для доставки руды: скреперные штреки или орты, камеры грохочения или выработки для выпуска руды на почву откаточного штрека и последующей погрузки ее в вагонетки машинами.

5, б - квершлаги и штреки откаточного горизонта

7 - восстающие.

В крепких рудах скреперные штреки не крепят. Места сопряжений скреперного штрека с дучками наиболее опасны. Их крепят двутавровыми или швеллерными балками № 25-27.

При выпуске руды из дучек иногда: зависание: руды:. Приходится взрывать ВВ, привязанные на шесты.

Дробление руды в скреперном штреке доставка скрепером к рудоспуску, где устанавливается грохот из рельс, чтобы не попали большие куски в вагонетку и предохранить скрепериста от падения в люк.

14.2.4 Управление горным давлением

Осуществляется способами обрушения пород или поддержанием выработанного пространства. Обрушение вмещающих пород:

- обрушение кровли вслед за очистной выемкой с сохранением открытого призабойного пространства;

- обрушение руды и вмещающих пород и заполнение выработанного пространства породой одновременно с' выпуском руды.

Поддержание выработанного пространства осуществляется оставлением рудных или породных целиков, магазинированием руды, креплением, закладкой пустой породой.

15. Системы разработки рудных месторождений

15.1 Классификация систем разработки

При РРМ применяется более 200 вариантов систем разработки из-за, разнообразия горно--геологических условий. Предложено около 20 классификаций. Наибольшее распространение подучила классификация проф.М.И.Агошкова, в основе которой - способ управления кровлей. По этой классификации все система разделены на. 8 классов:

I класс - системы разработки с открытым очистным пространством

II класс - системы разработки с магзинированием руды в очистном пространстве;

III класс - системы разработки с закладкой очистного пространства;

IV класс - системы, разработки с креплением очистного пространства;

V класс - системы разработки с креплением и закладкой очистного пространства;

VI класс - системы разработки с обрушением вмещающих пород;

VII класс - системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород;

VIII класс - комбинированные системы разработки.

В классах системы разделяются на группы:

I, III, V, VI кл. - по направлению очистной выемки и форме забоя.

II кл. - по способам отбойки руды в очистном забое. IV кл. - по конструкции крепи. VII кл. - по способу обрушения руды. VIII кл. - по способу выемки камер.

15.2 Системы разработки с открытым очистным пространством.( I класс )

Открытым очистным пространством считается пространство, которое в процессе выемки руды не заполнено закладкой, часто устанавливаемой крепью или временно оставляемой рудой и в котором люди свободно могут передвигаться при отбойке и уборке руды.

Поддержание вмещающих пород целиками. Системы этого класса применяются для разработки залежей с крепкими (устойчивыми) рудами и породами.

16. Разработка месторождений оtkpытыm способом

16.1 Общие сведения о PMOС. Достоинства и недостатки

При РМОС полезные ископаемые добывают непосредственно с земной поверхности. Удаляют покрывающую толщу пород и приступают к разработке месторождения.

Карьер (разрез) - совокупность горных выработок, служащих для разработки месторождения открытым способом, или - это горное предприятие, на котором осуществляют разработку месторождения открытым способом.

Карьерное поле - часть месторождения, разрабатываемая одним карьером. Границы карьерного поля (карьера) - это поверхности, проходящие через верхний и нижний контуры карьера.

При открытой разработке вынимают горизонтальные слои сверху вниз. Карьер приобретает уступную форму. Уступ - горизонтальный слой толщи пород или ПИ, разрабатываемый самостоятельными средствами отбойки, погрузки и транспорт А.

1-нижняя площадка уступа,

2-верхняя площадка уступа.

Рабочая площадка - где размещают оборудование.

Не рабочая площадка - свободна, У - откос-наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства. Угол наклона уступа к горизонтальной плоскости называется углом - откоса ().

5 - нижняя бровка Линия пересечения откоса уступа с его

3 - верхняя бровка площадкой.

6 - забой - это торец или откос уступа, является объектом горных работ.

7 - борт карьера - это комплекс площадок и откосов уступов от поверхности земли до подошвы, карьера.

8 - откос борта - линия (поверхность), соединяющая верхний и нижний контуры карьера.

Уступ разрабатывается последовательными параллельными полосами - заходками. Часть заходки по длине, разрабатываемую самостоятельными средствами отбойки и погрузки, называют блоком»

Траншея - открытая горная выработка, имеющая значительную длину по сравнению с шириной и глубиной. Сечение трапециевидное, имеет борта и почву.

Капитальная траншея - наклонная траншея, с помощью которой земная поверхность связывается с уступами карьера.

Разрезная траншея - это горизонтальная траншея, предназначенная для создания первоначального фронта работ на уступе.

Основные преимущества открытого способа разработки.

1. Выше производительность труда, чем на шахтах. На шахтах 55т/мес, на карьерах 450 т/мес. на рабочего по добыче.

2. Себестоимость I т угля ниже, чем при подземном способе. Объясняется высокой производительностью труда на базе совершенной комплексной механизации.

3. Капитальные затраты на. строительство карьера в 1,5-2,5 раза меньше, чем шахты той же производительности. Меньше и сроки строительства, быстрее освоение проектной мощности, потери в 3 раза меньше, чем в шахте.

4. Расход леса 0,5 м /1000т, против 20-25м /1000т в шахтах,

5. Условия труда более гигиеничны и безопасны.

Недостатки:

1. Зависимость от климатических условий.

2. Под карьерами и отвалами пустых пород пропадают большие площади земли (с/х), которые пропадают навечно. Но ... ведется работа по рекультивации с/х земель. Область применения и удельный объем добычи угля открытым способом возрастет к 199 г до 46% от общей добычи.

Основные бассейны с открытой добычей угля: Экибастуз -180млн.т/год, Канско-Ачинский-200млн.т/год, Южно-Якутский -

130 млн.т/год, Кузбасс и т.д.

2. Этапы открытой разработки.

- подготовка поверхности;

- осушение месторождения и ограждение его от стока поверхностных вод;

- вскрытие месторождения;

- вскрышные и добычные работы;

- восстановление поверхности (рекультивация).

2.I. Подготовка поверхности - удаление искусственных и естественных препятствий, мешающих разработке; вырубить лес, отвести поверхностные воды и осушить водоемы, снести здания и сооружения на площади карьера, подготовить место для отвалов пустой породы, подвести дороги, построить производственные, служебные и жилые помещения, обеспечить карьер электроэнергией и т.д.

2.2. Осушение месторождения - необходимо для придания большей устойчивости откосам уступа и предотвращения оползней; для создания благоприятных условий для работы машин' и транспорта;

для создания безопасных условий труда.

2 вида осушения - предварительное и текущее.

Предварительное - до начала разработки. Осуществляется поверхностным и подземным способами. Поверхностный - каналы по контуру карьера - водосборник - сток или откачка. Применяется когда водоносный горизонт близко к поверхности.

Подземный способ осушения - сеть дренажных штреков по пласту или породе, или сеть скважин-фильтров.

Кроме канав к дренажных штреков применяют забивные и сквозные фильтры, водопонижающие скважины, оборудованные насосами.

2.3. Вскрытие месторождений - при помощи капитальных траншей (открывающих доступ от поверхности земли к ПИ) и разрезных траншей (подготавливающих карьерное поле к разработке). Капитальные траншеи могут быть: внутренние, внешние. На выбор способа вскрытия влияют следующие факторы:

- условия залегания ПИ (Н, т, );

- рельеф местности;

- размеры и формы карьера;

- степень обводнения;

- условия привязки карьера к внешней сети железных дорог и магистралей и т.д.

Вскрытие может быть проведено отдельными, групповыми и общими капитальными траншеями. В особых случаях производят вскрытие подземными выработками: штольнями, наклонными и вертикальными стволами.

Вскрытие каждого уступа отдельной траншеей (внутренней или внешней) применяют при разработке неглубоких месторождений с горизонтальным или пологим залеганием пластов. При числе уступов не более 3-х - внешние траншеи; при большем числе уступов - внутренние.

Вскрытие групповыми траншеями - на группу из 2-3 уступов (при общем числе уступов 4-6) проводят одну внешнюю или внутреннюю траншею. Одна групповая траншея вскрывает породные уступы, другая - добычные. Этот способ применяют при разработке горизонтальных и пологих пластов большой мощности, залегающих на. большой глубине.

Вскрытие общими траншеями - применяют при разработке глубоких карьеров или месторождений, расположенных на косогорах. Все уступы карьера: вскрывают одной общей траншеей.

16.2 Вскрышные и добычные работы

Существует 2. основных способа открытой разработки: экскаваторный и гидравлический. Экскаваторный - универсален. Гидравлический - при породах, поддающихся размыву и транспортированию водой. Оба эти способа предусматривают вскрышные и добычные работы.

Вскрышные работы - удаление пустых пород, доступ к полезному ископаемому от разрезной траншеи. Объем вскрышных работ зависит от глубины залегания.

Для оценки целесообразности открытой и подземной разработки существует понятие промышленного коэффициента вскрыши. Затраты на добычу I т угля открытым и подземным способами становятся одинаковыми.

Сп - пл.себе стоимость 1т ПИ, добываемого подземным способом

Со - пл.себестоимость 1т ПИ, добываемого открытым способом без вскрыши, руб.

3 - затраты на удаление 1м вскрышных работ, руб.

Коэффициент этот условный, т.к. показатели затрат меняются с развитием техники.

В этом случае переходят на подземный способ добычи, т.е. граница открытых работ.

16.2.1 Добычные работы. - работы по извлечению ПИ после проведения по ПИ разрезной траншеи

Вскрышные и добычные работы включают следующие процессы:

- подготовка горных пород к выемке;

- выемочно-погрузочные работы;

- перемещение горной массы из забоев на поверхность;

- отвальные работы для вскрышных пород;

- складские работы для полезного ископаемого. Подготовка пород к выемке, т.е. отделение части вскрышных пород или ПИ от массива производится БВР или непосредственно экскаваторами (водой). Бурение станками, _ скв.=150-200 или 100-120мм, ВВ - аммонит.

Погрузка пород и ПИ - экскаваторами (мехлопата, драглайн). Рыхлые и мягкие породы вынимаются и грузятся экскаваторами. Экскаваторы - одноковшовые, роторные и многочерпаковые.

Транспорт на карьерах - важнейший технологический процесс, т.к. перемещается много горной массы.

В России применяется железнодорожный, автомобильный, конвейерный и гидравлический транспорт.

Порода в отвалы - бестранспортное перемещение или любым транспортом.

Уголь транспортируется на ОФ или потребителям.

Пустая порода, в отвалы - внутренние (пологое падение) и внешние (крутое падение).

Во внешние отвалы порода перемещается ж.д. и автотранспортом. Во внутренние отвалы - непосредственно экскаватором ЭШ 25/100, IOO/IOO с длиной стрелы до 100м и емкостью ковша 25м и более.

Для передвижки путей - путевые краны, путепередвигатели.

Автотранспорт - грузоподъемность 5-40т до 100 т.

16.2.2 Системы PMОC и их элементы

Под системой открытой разработки угольных месторождений понимают установленный технологический порядок и взаимосвязь подготовительных, проходческих, вскрышных и добычных работ на уступах.

Система разработки считается эффективной, если она обеспечивает плановую производственную мощность карьера, минимальные потери ПИ, низкую себестоимость, высокую производительность оборудования и безопасные условия труда.

По классификации проф.Е.Ф.Шешко различают следующий системы разработки:

1- с поперечным перемещением вскрышных пород во внутренние отвалы

2- с продольным (вдоль фронта уступа) перемещением вскрышных пород во внутренние или внешние отвалы 3 - комбинированные, объединяющие в пределах одного карьера особенности систем I и 2 класса

17. Системы разработки с поперечным перемещением, вскрышных пород во внутренние отвалы

Наиболее просты и экономичны. Но могут применяться при соответствующем оборудовании (драглайны до 100м, мех.лопаты -65м, транспортно-отвальные мосты в сочетании с многочерпаковыми экскаваторами).

Применяются эти системы при разработке горизонтальных и пологих залежей. Разновидности: 1-е непосредственной перевалкой вскрыши, 2-е кратной экскаваторной перевалкой, 3-е забойным отвалообразователем, 4-с незначительным объемом вскрышных работ.

2. Системы с продольным перемещением вскрышных пород во внутренние и внешние отвалы.

Системы с перевозкой породы во внешние отвалы более сложны и менее экономичны. Но здесь транспорт осуществляется вдоль уступа: и не ограничивает размеры карьера. Эти системы широко применяются, а для разработки наклонных и крутых залежей является единственно возможным.

17.1 Комбинированные системы

Основные параметры системы:

- высота уступа: по породе; 10-15 м и более, по углю - 3 м

- ширина заходки (уступа) - равна радиусу черпания экскаватора или зависит от угла поворота стрелы драглайна -15-20 м, А = 1,5Rr.

- длина блока - это часть заходки 300-600м. В каждом блоке свои механизмы - буровые, экскаваторы.

- ширина рабочей площадки - 40-45 м - в скальных породах при автотранспортном и конвейерном, а в слабых породах и при железнодорожном транспорте - 60-80-100м.

Углы откосов: 30-70° - уступов, 7-55° - бортов карьера.

18. Обогащение угля

Общие сведения

Большая часть добываемых каменных и бурых углей, а также антрацитов не может быть эффективно использована в народном хозяйстве без предварительного их обогащения. Обогащение углей имеет большое народнохозяйственное значение.

Под обогащением понимают совокупность процессов первичной обработки углей или других полезных ископаемых, имеющих целью отделение всех полезных минералов от породы, т.е. от всех входящих в состав полезного ископаемого минералов, которые в настоящее время не представляют непосредственной практической ценности. При обогащении углей не происходит изменения состава минералов, а только механическое их разделение.

Обогащение угля осуществляется, как правило, на обогатительных фабриках, которые делятся на индивидуальные (ОФ), групповые (ГОФ) и центральные (ЦОФ).

Индивидуальные фабрики размещают на промплощадке шахты, на них обогащают уголь только этой шахты. Групповые обогатительные фабрики обогащают уголь нескольких шахт. По производительности они обычно больше индивидуальных и имеют специальные устройства для приемки привозных углей.

Продукты и показатели обогащения

В результате обогащения чаще всего получают два конечных продукта: концентрат, который состоит в основном из полезных компонентов, и хвосты -- отходы обогащения, в которые переходит большая часть породы и вредных примесей. В хвостах иногда содержится значительное количество полезных компонентов. В таких случаях хвосты подвергают дополнительному обогащению.

Количество полученного концентрата характеризуется его выходом, т. е. отношением массы концентрата к массе исходной продукции, выраженным в процентах. В связи с тем, что влажность продуктов, в особенности при мокром обогащении, может быть различной и существенно отличаться от влажности исходного материала, выход относят обычно к абсолютно сухому углю.

Вся товарная продукция угольной промышленности, отгружаемая различным потребителям, должна удовлетворять определенным требованиям, которые устанавливают для каждой шахты или углеобогатительной фабрики.

Основные операции обработки углей при обогащении

Операции механической обработки угля на обогатительной фабрике могут быть разделены на три группы: подготовительные, собственно обогатительные и вспомогательные.

К первой группе операций относят дробление и грохочение. Дробление углей производят для различных целей, в том числе и для разъединения сростков углей и породы, т. е. для лучшей подготовки углей к непосредственному обогащению. Грохочение имеет целью разделение углей на различные сорта по крупности, Эту операцию широко применяют как на углеобогатительных фабриках, так и на сортировках.

Ко второй группе операций (собственно обогатительных) относят: а) простейшие методы обогащения (ручную сортировку, обогащение по трению, обогащение по крупности); б) гравитационные методы обогащения; в) флотацию; г) пневматическое обогащение.

Ручная сортировка является наиболее простым - способом обогащения углей. При этом способе куски породы или колчедана отделяют от угля вручную, основываясь на различии внешних признаков угля и вредных примесей.

Обогащение по трению основано на разнице в форме кусков угля и породы и величине их коэффициентов трения. Так, куски каменного угля или антрацита имеют более округлую форму, чем плоские куски сланца. Двигаясь по наклонной плоскости желоба, округлые куски угля перекатываются, опережая плоские куски сланца. На этом принципе основана работа различных сепараторов трения: неподвижных, барабанных, ленточных и спиральных.

Гравитационные методы обогащения

Данные методы обогащения являются преобладающими на всех действующих в СНГ угольных обогатительных фабриках. Они основаны на разнице плотностей и скоростей движения кусков угля и породы в разных средах. Различают мокрые и сухие процессы обогащения. Первые проводят преимущественно в водной среде, они включают такие процессы, как отсадка, концентрация на столах, обогащение на шлюзах, моечных желобах, в тяжелых жидкостях (суспензиях), а также в гидроциклонах.

Сухие процессы гравитационных методов обогащения проводят в воздушной среде в пневматических отсадочных машинах, в сухих лотках, на пневматических концентрационных столах.

При гравитационном обогащении в тяжелых средах разделение происходит не только по плотности, но и по крупности.

В водной среде обогащаемый материал может подвергаться воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восходящей струи; струи, текущей по неподвижному наклонному желобу;

струн, текущей по качающейся поверхности; вращающейся струи.

В воздушной среде обогащаемый материал может подвергаться воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восходящей струи,

В тяжелых средах обогащение может производиться: в неподвижной среде; в восходящем потоке; в комбинированном горизонтальном и вертикальном потоках; в горизонтальном потоке;

во вращающемся потоке.

При обогащении угля в тяжелых средах пользуются двумя тяжелыми жидкостями (минеральными суспензиями) плотностью 1,4--1,5 и 1,8--2. В первой жидкости всплывшая часть представляет собой наиболее чистый уголь -- концентрат. Во второй жидкости порода тонет, а уголь с включениями примесей всплывает. Всплывающую часть называют промпродуктом.

Минеральные суспензии представляют собой механические смеси воды с тонкоизмельченными минералами, имеющими большую плотность (магнетит, барит и др.). В настоящее время гравитационное обогащение применяют как отдельно, так и в комбинации с другими методами,

Флотация углей

Флотационное обогащение основано на избирательном прилипании минеральных частиц, взвешенных в воде, к поверхности пузырьков воздуха. Этот способ применяют для обогащения угольной мелочи и пыли крупностью от 1 мм и ниже.

Через пульпу, состоящую из угля н воды, пропускают пузырьки воздуха. Вследствие плохой смачиваемости частицы угля прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя на ней слой минерализованной пены. Частицы вредных минералов, хорошо смачиваемых водой, не прилипают к пузырькам воздуха, а остаются в пульпе.

Для повышения эффективности флотации к пульпе добавляют ^различные вещества, называемые флотационными реагентами. Таких веществ в настоящее время известно довольно много. Часто в качестве реагента используют сульфидированный керосин, обладающий собирательными и вспенивающими свойствами.

Иногда отходы производственных предприятий являются хорошими реагентами. Например, продукты Лисичанского химкомбината, содержащие высшие жирные спирты, используют при флотации в качестве хороших пенообразователей.

Флотацию осуществляют в специальных аппаратах -- флотационных машинах, которые в зависимости от способа перемешивания пульпы разделяют на механические, пневматические и механопневматнческие.

Пневматическое обогащение

В районах с холодным климатом обогащение в водной среде затруднено из-за замерзания воды, а в засушливых районах -- из-за отсутствия ее. В этих случаях применяют пневматическое обогащение. В связи с тем, что воздух оказывает значительно меньшее по сравнению с водой сопротивление падающим частицам угля. при этом способе обогащения используют восходящую струю воздуха. Процесс обогащения в пневматических машинах сходен с процессом обогащения в гидравлических машинах.

Машины для пневматического обогащения разделяют на две основные группы: отсадочные машины с неподвижным или подвижным решетом и пульсирующей воздушной струёй и сепараторы с подвижной декой и пульсирующей или движущейся с постоянной скоростью струёй воздуха.

Вспомогательные процессы

К третьей группе операций (вспомогательных) относят обеспыливание, обезвоживание, сушку и осветление воды.

Обеспыливание применяют при гравитационных методах обогащения. Его осуществляют при помощи струи воздуха, циркулирующей в аппаратах для обеспыливания. При этом пыль не только не поддается обогащению, но и накапливается в моечных водах, загрязняет их и мешает обогащению основных классов.

В результате мокрых процессов обогащения получают концентраты со значительным содержанием воды, которые оказываются непригодными для дальнейшей переработки или непосредственного использования. В этом случае продукты обогащения подвергают обезвоживанию.

Обезвоживание крупнозернистого угля производится на неподвижных ситах, неподвижных грохотах, в обезвоживающих бункерах и центрифугах. Для обезвоживания тонкозернистых концентратов применяют сгущение, фильтрацию и сушку. Сгущение основано на естественном осаждении из пульпы твердых частиц под влиянием их силы тяжести.

кокс предназначен для литейного производства. Литейный кокс не должен содержать серы более 1,2--1,3%.

В настоящее время для выплавки 1 т чугуна требуется 400-- 600 кг кокса. Из 1 т угля получают 750--770 кг кокса. При коксовании кроме кокса получают газ, бензол, каменноугольный пек и др.

В результате комплексного использования продуктов переработки угля в кокс и газ возникло сложное коксохимическое производство.

Для получения кокса в первую очередь используют угли марки К (коксующиеся). Однако таких углей при разработке угольных месторождений получают в количестве, недостаточном для удовлетворения потребностей в коксе. В связи с этим для получения кокса приходится применять смесь из таких марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, К2, ОС, в пропорции, которая дает возможность получить кокс нужного качества. В смесь углей, называемую шихтой, вводят не все перечисленные марки, а только те из них, которые можно экономически выгодно применять в данном районе.

Процесс коксования состоит из сложных физических, химических и физико-химических превращений, он осуществляется в коксовых печах и батареях с температурой нагрева до 1000 С^о. Существует много конструкций коксовых печей и коксовых батарей. Печи соединяют в батареи. Стандартное число печей в батарее 65.

Рекомендуемый список литературы

Килячков А.П. Технология горного производства. М.: Недра, 1992.

Некрасовский Я.Э., Колоколов О.В. Основы технологии горного производства. М.: Недра, 1981.

Зверевич В.В., Перов В.А. Основы обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1976.

Васильев А.В., Орешкин А.В. Моделирование на ЭВМ процессов разработки пологих пластов на шахтах / Санкт-Петербургский горный институт, СПБ, 1995.

Васильев А.В., Сиренко Ю.Г. Моделирование на ЭВМ основных параметров шахты. / Санкт-Петербургский горный институт, СПБ, 1995.

Машины и оборудование для угольных шахт. Справочник / Под редакцией В.Н. Хорина. М.: Недра, 1995.

Правила безопасности в угольных шахтах. М.: Недра, 1995.

Размещено на Allbest.ru