Горное дело

Размещено на http://www.allbest.ru/

87. Климатические условия в горных выработках

Климатические условия в горных выработках определяются в основном температурой, влажностью и скоростью движения шахтного воздуха и имеют большое значение для нормальной работы горнорабочих. Неблагоприятные тепловые условия в горных выработках наблюдаются уже на глубинах 600-700 м. В настоящее время проблема борьбы с высокими температурами приобретает все большее значение в связи с увеличением глубины разработки и применением более производительной техники. Наиболее тяжелые климатические условия наблюдаются в тупиковых выработках.

Основными направлениями технического развития угольной промышленности предусматривается широкое использование проходческих комбайнов. Это наиболее прогрессивный способ проведения подготовительных выработок, однако его применение приводит к резкому ухудшению тепловых характеристик шахтной атмосферы по сравнению с тепловыми характеристиками при буровзрывном способе. Это связано с более интенсивным теплообменом между воздухом и свежеобнаженными поверхностями горного массива, обусловленным более высокой скоростью подвигания забоя, повышением притока тепла от большого объема разрушенной горной массы, значительными выделениями тепла электрооборудованием и исполнительными органами проходческих комбайнов вследствие большой потребляемой мощности (до 700 кВт). В результате воздействия этих факторов температура воздуха в забоях при проведении выработок град.к проходческими комбайнами на 6-7°С превышает температуру воздуха в аналогичных выработках, проводимых буровзрывным способом, и на глубинах 1000-1200 м достигает 33-38°С.

Температура воздуха в забоях подготовительных выработок определяется следующими факторами: теплоотдачей пород, окружающих горные выработки; теплоотдачей добытого полезного ископаемого и отбитой породы при их транспортировке; тепловыделениями при окислении угля, угольной пыли и крепи, от механической работы и потерь электрической энергии; тепловыделениями людей.

До последнего времени удельный вес первых трех факторов составлял около 80% в тепловом балансе тупиковых выработок. В настоящее время в связи с увеличением глубины разработки и повышением энергонасыщенности проходческого оборудования повышается удельный вес тепловыделений от пород, окружающих горные выработки, и от машин и механизмов.

В тупиковых выработках, проветриваемых ВМП путем нагнетания воздуха в забой по трубопроводам, теплосодержание вентиляционного потока увеличивается при движении его через вентилятор, далее приращение тепла происходит при движении воздуха по трубопроводу в результате его теплообмена с вентиляционным воздухом, возвращающимся по выработке из призабойного пространства.

При движении вентиляционной струи от призабойного пространства до выхода из тупиковой выработки шахтный воздух участвует в процессах тепло- и массообмена с окружающими породами, водой из водоотводной канавки, а также с воздухом, подаваемым по трубопроводу. Кроме того, при нагнетательном способе проветривания тупиковых выработок происходит смешивание исходящего из выработки воздуха и свежего воздуха, поступающего из трубопровода с утечками.

Для нормализации тепловых условий труда рабочих в тупиковых выработках проводятся следующие мероприятия: увеличение расхода воздуха, подаваемого в забой тупиковых выработок; снижение теплообмена между поступающими по трубопроводу воздухом и окружающей средой; искусственное охлаждение воздуха; индивидуальное охлаждение горнорабочих.

С увеличение подачи воздуха в выработки тепловыделения различных источников распределяется на большую массу воздуха, что способствует уменьшению его нагревания.

На сегодняшний день исчерпаны далеко не все резервы возможной нормализации тепловых условий в забоях тупиковых выработок. Так, применение высокопроизводительных центробежных вентиляторов в сочетании с плотными трубопроводами, состоящими из труб большого диаметра, позволяет в ряде случаев нормализовать тепловые условия в забоях тупиковых выработок.

При интенсивном теплообмене между воздухом, поступающим в выработку, и окружающей средой температура воздуха на выходе из трубопровода может быть близка или даже выше минимально допустимой, тогда увеличение расхода воздуха не даст эффекта и необходимо принимать меры по снижению нагрева воздуха в трубопроводе. Основными мерами снижения нагрева воздуха на путях его движения по трубопроводу и подготовительной выработке являются теплоизоляция воздухоподающего трубопровода, тепло- и гидроизоляция стенок выработки, а также снижение тепловыделений от местных источников тепла.

Для изоляции в условиях горных выработок могут использоваться материалы, которые обладают низкой теплопроводностью, влагонепроницаемостью, высокой огнестойкостью, хорошей адгезией к горным породам, долговечностью, не выделяют токсичных веществ, легко применимы в горных выработках. Материалы зернистой и волокнистой структуры (котельные шлаки, опилки, минеральная вата и др.) не могут быть надежными в шахтных условиях, так как, насыщаясь влагой, быстро теряют теплоизоляционные свойства.

Более эффективной мерой снижения нагрева воздуха, подаваемого в забой тупиковой выработки, является теплоизоляция воздухоподающего трубопровода. Наибольший эффект достигается при комплексном применении нескольких возможных способов нормализации тепловых условий.

При достижении глубины разработки 900 м и более, как правило, не удается нормализовать тепловые условия увеличением расхода воздуха и применением теплоизоляции, необходимо применять искусственное охлаждение воздуха. Для этой цели используются как стационарные, так и передвижные кондиционеры. Для охлаждения воздуха, подаваемого в забой тупиковых выработок в основном применяются передвижные шахтные кондиционеры. В нашей стране и за рубежом уже накоплен большой опыт эксплуатации передвижных шахтных кондиционеров.

При проведении длинных тупиковых выработок возникает необходимость частого переноса передвижных шахтных кондиционеров по мере подвигания забоя, что часто связано с большими техническими трудностями. Существенно повысить эффективность использования передвижных шахтных кондиционеров позволит надежная теплоизоляция воздухоподающего трубопровода.

9. Когда применяется вскрытие штольней, наклонными стволами, вертикальными стволами, горизонтальными стволами

Способ вскрытия - качественная характеристика шахты, отражающая особенности вида и взаимного расположения главных и вспомогательных выработок, проводимых в период строительства и эксплуатации горного предприятия для создания доступа с поверхности земли к шахтному полю или его части.

Шахтные поля вскрывают различными способами в зависимости от геологических, горнотехнических и экономических факторов: формы и размеров шахтного поля, мощности и угла падения пластов, числа пластов и расстояния между ними, глубины залегания пластов от поверхности и ее рельефа, нарушенности месторождения и газоносности пластов, мощности шахты и срока ее службы и др.

Способы вскрытия различают по типу главных вскрывающих выработок. Имеющих непосредственный выход на поверхность (наклонные и вертикальные стволы, штольни и их комбинации); расположению главной вскрывающей выработки относительно пласта и элементов его залегания: к числу подъемных горизонтов (одногоризонтальные и многогоризонтальные); наличию и типу вспомогательных вскрывающих выработок, не имеющих выхода на земную поверхность (квершлаги, гезенки, слепые стволы).

Наибольшее распространение в настоящее время получили способы вскрытия вертикальными стволами.

При выборе способа вскрытия шахтного поля следует учитывать следующие требования: обеспечение не менее двух надежных выходов на земную поверхность; наличие удобной площадки для размещения поверхностного комплекса и подъездных железнодорожных путей и автомобильной дороги; возможность своевременной подготовки нового горизонта; охраны недр и окружающий человека среды и др.

Вскрытие месторождения штольнями.

Штольнями вскрывают пласты, залегающие в районах с сильно пересеченной гористой местностью, когда использование вертикальных или наклонных стволов технически невозможно или экономически нецелесообразно.

При выборе места расположения штольни необходимо учитывать совокупность следующих факторов: около устья штольни должна быть площадка, защищенная от селей и достаточная для размещения технических зданий и сооружений; обеспечена возможность подвода железнодорожного пути, шоссейной или канатной подвесной дороги; устье штольни необходимо располагать выше уровня максимального подъема воды в ближайшем водоеме за последние 40-50 лет. С другой стороны, штольню следует проводить на такой высотной отметке, чтобы большая часть запасов месторождения находилась над горизонтом штольни и, следовательно, могла бы быть отработана без подъема угля и механического водоотлива.

Способ вскрытия месторождения штольнями - один из самых экономичных и простых. Рекомендуется к применению во всех случаях, когда для этого имеются необходимые горно-геологические предпосылки.

Вскрытие наклонными стволами

Вскрытие наклонными стволами целесообразно применять в тех случаях, когда выход пласта покрыт наносами незначительной мощности (50-70 м), в наносах отсутствуют плавуны, залегание пластов спокойное, угол падения 6-25 град.

Длина наклонных стволов не должна превышать 1500-1800 м, так как при больших размерах шахтного поля по падению осложняются условия проветривания шахт и работы вспомогательного канатного подъема, который становится ступенчатым. Число одновременно вскрываемых пластов - 1 - 3. При большом числе их трудно разрабатывать с одинаковой интенсивностью, что приведет к одновременной разработке нескольких горизонтов. Разбросанности горных работ и усложнит схемы подземного транспорта, вентиляции и др.

У вскрытия пластов наклонными стволами следующие достоинства:

- относительно небольшие первоначальные затраты на вскрытие шахтного поля и оборудование технологического комплекса поверхности;

- быстрой ввод шахты в эксплуатацию;

- возможность получить дополнительные геологоразведочные данные при проведении стволов по пласту и попутную добычу угля, используемого для нужд строительства;

-простая схема и возможность полной конвейеризации подземного транспорта для доставки угля на поверхность.

К недостаткам относятся:

- значительные расходы на поддержание стволов вследствие большей их длины по сравнению с вертикальными, пройденными на ту же глубину, и более сильного проявления горного давления со стороны вмещающих пород;

- ограниченная пропускная способность вспомогательного транспорта, меньшая его надежность;

- большое сопротивление наклонных стволов движению воздуха.

Вскрытие вертикальными стволами

Вскрытие пластов вертикальными стволами - наиболее универсальный и самый распространенный способ, применяемый в равнинной местности. Одним из основных вопросов при проектировании вскрытия является правильный выбор места заложения стволов в шахтном поле, так как от этого зависят суммарная длина главных выработок. А следовательно, стоимость их проведения и поддержания. Расходы на транспортирование грузов и проветривание выработок и др.

Место заложения стволов определяется принятым способом вскрытия и дополнительно корректируется в соответствии с рельефом и застроенность местности; свойствами пород, пересекаемых стволами; наличием старых горных работ и геологических нарушений.

Вскрытие горизонтальными пластами

Типичным примером вскрытия горизонтального пласта являются шахты Подмосковного бассейна. Горизонтальный пласт обычно вскрыт вертикальными центральными стволами. За последние годы построено несколько шахт, на которых функции главного выполняет наклонный конвейерный ствол, пройденный под углом 16 град. место их расположения в шахтном поле определяется рядом факторов. Пласты обычно имеют некоторую волнистость, поэтому стволы должны пересекать пласт по возможности в более низкой его части, чтобы обеспечить естественный сток воды к водосборникам центрального водоотлива; обеспечивать удобное расположение околоствольного двора и подготовительных выработок - главных, панельных и выемочных штреков. Для этого необходимо выбирать горизонтальные участки пласта и со спокойной гипсометрией, а штреки желательно проводить по изогипсам или пересекать их под острым углом, чтобы уменьшить объем работ. Связанных с профилированием выработок, а также учитывать конфигурацию и размеры шахтного поля.

горный выработка штольня закладка

38. Какова сущность работ при различных видах закладки

Цель закладки выработанного пространства - уменьшить давление горных пород на крепь в призабойном пространстве, деформации(опускание) толщи вышележащих пород и сдвижение земной поверхности, сократить выдачу породы на поверхность и предупредить самовозгарание угля в выработанном пространстве.

Сущность способа состоит в том, что все выработанное пространство за пределами призабойного заполняют (закладывают) породой. Образованный в выработанном пространстве массив из закладочного материала называют закладочным.

Полную закладку можно применять в любых условиях, но так как она наиболее трудоемкая и дорогостоящая, то ее применяют в тех случаях, когда другие способы управления горным давлением не дают нужных результатов в основном полную закладку выработанного пространства применяют при разработке пластов: мощных, самовозгарающихся, сС трудноуправляемыми или слабоустойчивыми боковыми породами, склонных к внезапным выбросам угля или газа, под застроенными территориями, водоемами, железными дорогами и другими охраняемыми объектами.

В качестве закладочного материала применяют песок, гравий или несамовозгараюзиеся породы, добытые в специальных карьерах на поверхности или в шахте при проведении горных выработок. Для закладки могут быть использованы также шлак металлургических заводов, порода шахтных отвалов и отходы обогатительных фабрик.

По способу доставки закладочного материала в выработанное пространство и возведению закладочного массива различают закладки ручную, самотечную, механическую, пневматическую и гидравлическую. Ручную закладку применяют при небольших объемах работ. Механическая закладка не получила распространения из-за отсутствия надежных средств закладки.

Самотечная закладка. Сущность ее в том, что закладочный материал в выработанном пространстве движется самотеком (под действием собственного веса) по почве пласта (слоя) или деревянным желобам, образованным отшивкой из досок по стойкам призабойной крепи.

Достоинства самотечной закладки: невысокая стоимость работ (до 1 руб на 1 кв.м закладочного массива); небольшое количество применяемого оборудования, что позволяет организовать закладочные работы в короткие сроки и с небольшими капитальными затратами; сравнительно нежесткие требования к закладочному материалу. Недостатки самотечной закладки: ограниченная область применения, невысокая плотность закладочного массива (усадка 10-40 %)

Пневматическая закладка. Сущность ее в том, что закладочный материал в выработанное пространство доставляют по трубам и выбрасывают (уплотняют) с помощью сжатого воздуха. Пневматическую закладку можно применять при различных мощностях и углах залегания пластов угля.

Достоинства пневматической закладки: простота возведения закладочного массива, сравнительно высокая его плотность (усадка до 25 %), возможность возведения закладочного массива почти под кровлю выработанного пространства, благоприятные условия для комплексной механизации и автоматизации работ. Недостатки: значительное пылеобразование. Большие капитальные затраты на оборудование, высокий расход сжатого воздуха. Повышенные требования к закладочному материалу, быстрый износ трубопроводов.

Гидравлическая закладка. Сущность ее в том, что закладочный материал с поверхности по выработкам и в выработанное пространство доставляют по трубам и выбрасывают (уплотняют) с помощью воды.

Достоинства гидрозакладки: высокая производительность (до 200-300 куб.м/ч закладочного материала), высокая степень механизации, малая трудоемкость работ, простота оборудования и ведения работ, высокая плотность закладочного массива (усадка 7-15 %). Недостатки: подача в шахту большого количества воды, которая увлажняет воздух и загрязняет выработки, невозможность совмещения работ по закладке с добычей угля. Кроме того, необходимы дополнительные выработки для осветления воды и водоотливные установки для ее откачки.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт управление кровлей полной закладкой следует применять для охраны ответственных сооружений и водоемов на поверхности; при слабых и склонных к сползанию породах почвы или весьма слабых породах почвы и кровли на крутых пластах; под пожарными участками и участками, опасными по прорывам глины; при разработке мощных крутых пластов с самовозгарающимся углям; при разработке крутых пластов, опасных по внезапным выбросам угля или газа.

47. Вычертите очистной забой при выемке угля комбайнами ГШ-68 с индивидуальной крепью на пластах. Опишите производственные процессы, порядок их выполнения, возможность их совмещения. Достоинства, недостатки, условия их применения

Узкозахватная выемка угля - способ добычи, при котором разрушение угольного массива производят горной машиной полосами шириной до 1 м в зоне эффективного отжима угля горным давлением. Указанная технология является основной. Особенность узкозахватной выемки состоит в том, что с помощью шарнирных верхняков и консолей механизированных крепей создается бессточное призабойное пространство, в котором вслед за передвижением выемочной машины производят безразборную механизированную передвижку забойного конвейера. Основные преимущества узкозахватной выемки: интенсификация очистных работ. Снижение трудоемкости добычи угля, возможность применения механизированных крепей.

Комбайн 1ГШ-68 перемещается по раме забойного конвейера, опираясь на него четырьмя лыжами. Тяговый орган - круглозвенная цепь, закрепленная концами на концевых головках конвейера. Два регулируемых по высоте шнека расположены по концам машины. Уголь на конвейер грузят с помощью погрузочного щитка. Комбайн может работать по челноковой или односторонней схеме без проведения ниш.

Технология очистных работ. При применении узкозахватных комбайнов с индивидуальной крепью применяют несколько технологических схем, например, с челноковой выемкой угля комбайном с односторонней выемкой, зачисткой угля и погрузкой его на конвейер при обратном движении комбайна, с обязательной выемкой ниш или с самозарубкой комбайна на концевых участках лавы, с охраной сопряжений лавы с подготовительными выработками кострами. Бутовыми полосами, железобетонными тумбами, бетонными стенками и т.д. При применении этих схем необходимо выполнить следующих процессы: выемку и погрузку угля комбайном. Его транспортирование в подготовительную выработку с помощью передвижных конвейеров, крепление призабойной крепью, передвижку конвейера. Работы по управлению кровлей, работы на концевых участках лавы (выемка ниш или самозарубки комбайна, крепление сопряжений. Выкладка костров или бутовых полос и др.).

Выемку угля начинают от транспортной выработки (откаточного или конвейерного штрека, уклона, бремсберга, ходка). Перед началом выемки угля машинист и его помощник осматривают комбайн. Проверяют исправность рукояток управления комбайном, состояние кабеля и крепление его на комбайне, уровень масла в редукторах, проверяют состояние резцов и заменяют изношенные, регулируют натяжение цепи, проверяют исправность орошения и предохранительной лебедки.

При выемке угля машинист № 1 управляет комбайном, находясь впереди его, следит за выемкой угля на полную ширину захвата, регулирует положение исполнительного органа, не допуская оставление «земника» или «присухи» и внимательно следит за сигналами рабочих.

Помощник машиниста «№ 2 следит за работой системы орошения, убирает с комбайна упавшие куски угля (породы), подтягивает кабель и шланг лебедки, а также за проходом комбайна на стыках секций конвейера, наблюдает за положением погрузочного щитка (лемеха) относительно борта конвейера, переставляет стойки, мешающие движению комбайна. Во время остановки комбайна помощник машиниста вместе с машинистом производит замену изношенных резцов, доливает масло.

Во время выемки угля вслед за комбайном трое ГРОЗ № 3-5 вручную грузят на конвейер часть угля, не погруженного комбайном, отбивают верхнюю пачку угля и «земник», разбивают крупные куски угля и породы, обирают забой, зачищают место для передвижки конвейера. Так как эти рабочие находятся в незакрепленном треугольнике между забоем и изгибом конвейера, они должны следить за состоянием кровли и, при необходимости, устанавливать временную крепь.

С отставанием от комбайна на 10-15 м стационарными или переносными гидродомкратами передвигают конвейер. При применении стационарных гидродомкратов передвижку конвейера производит обычно один рабочий. Вначале рабочий очищает домкрат от угля (породы), устанавливает распорную стойку, в которую упирается домкрат. После этого включает гидроблок и наблюдает за передвижкой конвейера. После передвижки участка конвейера рабочий выключает домкрат и переходит к следующему домкрату.

При применении переносных домкратов передвижку производят двое рабочих № 6 и № 7. Вначале к месту установки домкрата один рабочий подносит электросверло, другой - гидродомкрат и распорную стойку. Затем один рабочий очищает место для установки домкрата, другой - переставляет стойки, мешающие установке распорной стоки и передвижке конвейера. Вдвоем рабочие устанавливают распорную стойку и домкрат так, чтобы он одним концом упирался в боковину рештачного става, а вторым - в распорную стойку. После этого один рабочий передвигает конвейер, а другой следит за передвижкой. После передвижки конвейера рабочие снимают распорную стойку, домкрат и устанавливают откосную стойку, чтобы конвейерный став не возвращался в исходное положение.

Постоянную призабойную крепь устанавливают после передвижки конвейера четверо рабочих № 8-11. Нахождение рабочих в треугольнике между забоем и изгибом конвейера при недостаточно устойчивой кровлей в связи с передвижкой конвейера гидродомкратами сопряжено с опасностью. Поэтому для погрузки на конвейер не погруженного комбайном угля конвейерные секции снабжены погрузочными лемешками, с помощью которых грузится уголь при передвижке конвейера. Для поддержания обнажаемой кровли навеску верхняков производят вслед за проходом комбайна с помощью специальных приспособлений. Стойки призабойной крепи под навешенные консольные верхняки устанавливают после передвижки конвейера.

Управление кровлей полным обрушением производят на расстоянии не ближе 30 м от комбайна при применении деревянной крепи и на расстоянии, предусмотренном паспортом, при применении металлической крепи. Работы по управлению кровлей выполняют четверо рабочих № 12-15. Они производят извлечение крепи и передвижку посадочных стоек на новое место ближе к забою. Число рабочих. Выполняющих те или иные процессы в очистном забое, зависит от объемов работ.

После окончания выемки полосы угля по всей длине лавы и выхода комбайна в верхнюю нишу машинист комбайна и его помощник отсоединяют погрузочное устройство. Готовят место для установки погрузочного устройства на противоположную (верхнюю) сторону исполнительного органа, принимают участие в передвижке комбайна вместе с конвейером и его концевой головкой. Затем осматривают комбайн, исполнительный орган, проверяют и заменяют резцы. Проверяют и доливают масло в редукторы. Выемку новой полосы угля (в обратном направлении) начинают после окончания работ по управлению кровлей. Порядок выполнения работ при выемке полосы угля сверху вниз такой же, как и при выемке угля снизу вверх. Шаг обрушения (передвижки посадочных стоек) в этом случае принимают равным двум захватам комбайна. Управление кровлей закладкой производят в ремонтно-подготовительную смену.

98. Коэффициент аэродинамического сопротивления, факторы, влияющие на его величину

АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВЫРАБОТКИ -- противодействие движению воздуха по горным выработкам; складывается из сопротивления трения, лобового и местных сопротивлений.

Аэродинамическое сопротивление выработки учитывается при определении депрессий отдельных выработок, всей шахты, при выборе главных вентиляторов и вентиляторов местного проветривания. Зависит от длины выработки, площади поперечного сечения, периметра, режима движения воздуха.

Аэродинамическое сопротивление выработки определяется экспериментально в шахтных условиях или аналитически с помощью полуэмпирических зависимостей. Снижение аэродинамического сопротивления выработки в шахтах достигается: увеличением площади поперечного сечения выработки, уменьшением её длины, скруглением поворотов, выполнением плавных входов и выходов в выработку, применением в стволах шахт обтекаемых расстрелов, уменьшением шероховатости крепи, укладкой шпал заподлицо с бетонным основанием пути, удалением кабельной решётки и др.

Аэродинамическое сопротивление обозначается б _с , Н*c²/м⁴, для горных выработок, оборудованных конвейерами определяется по формуле:

б _с = б _kS³/S³_k

где б _k - коэффициент аэродинамического сопротивления выработки без конвейера, Н*c²/м⁴, S_k - площадь сечения выработки в свету за вычетом площади сечения конвейера, м².

Коэффициент б _с определяется опытным или расчетным путем.

Для определения значения коэффициента б _с любой выработки необходимо измерить депрессию h между начальным и конечными сечениями выбранного участка выработки, найти средние площадь S и периметр Р_в поперечного сечения участка выработки, определить длину участка L и замерить количество проходящего по выработке воздуха Q.

Величина б _с (LP_B/S²) называется аэродинамическим сопротивлением трения и обозначается буквой R и находится по формуле R=h/Q₂ . Размерность сопротивления [R] - H/(c²м⁸). Единица сопротивления R называется киломюргом.

Выработки могут иметь одинаковый коэффициент трения б _с и различное сопротивление R.

Список используемой литературы

1. А.П. Килячков, А.В.Брайцев «Горное дело», М., «Недра», 1989 г.

2. Заплавский Г.А., Лесных В.А. Горные работы, проведение и крепление горных выработок. М., Недра, 1986.

3. Аэрология горных предприятий. К.З Ушаков, А.С. Бурчаков, Л.А.Пучков, И.И. Медведев, М.Недра, 1987.

Размещено на Allbest.ru