Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Процессы очистных работ и системы разработки МПИ



Месторождение угля - естественное скопление полезного ископаемого.

Горный отвод - это право на разработку недр.

Земельный отвод - это часть земной поверхности переданное во временное пользование шахте.

Шахтное поле - это месторождение или его часть отведенное для разработки одной шахте

S - размер шахтного поля по простиранию (3-5км. но бывает и до 20км.)

H - размер шахтного поля по падению (1км. - 3км. но бывает до 5км.)

Запасы шахтного поля - это количество ПИ, измеренное в тоннах.

Балансовые запасы одиночного пласта определяются по формуле:

Z_б=m*H*S*г, (1)

г- удельный вес;

S - размер шахтного поля по простиранию (3-5км. но бывает и до 20км.);

H - размер шахтного поля по падению (1км. - 3км. но бывает до 5км.);

m - мощность пласта.

Балансовые запасы - запасы, которые при существующем развитии техники и технологии отрабатывать экономически целесообразно.

Забалансовые запасы - запасы, которые при существующем развитии техники и технологии отрабатывать экономически нецелесообразно.

Промышленные запасы - это часть балансовых запасов, которая выдается на поверхность.

Z_пр= Z_б*С, (2)

С - коэффициент извлечения (0,75 - 0,9).

Плотность - 1,3 м³.

Существует три стадии разработки любого месторождения.

1. Вскрытие шахтного поля Проведение комплекс вскрывающих горных выработок с поверхности земли, обеспечивающего доступ к полезному ископаемому.

2. Подготовка вскрытых запасов шахтного поля к очистным работам - проведение подготовительных горных выработок, деляших шахтное поле на разные части удобные для безлопастного и эффективного ведения очистных работ

3. Очистные работы ведутся в очистных горных выработках (лавах - длинный очистной забой)

Горная выработка - пустота или полость в массиве пустых пород и полезном ископаемом образованная в результате ведения горных работ.

Горные выработки:

1. Вертикальные горные выработки:

1.1. Вертикальный ствол - вертикальная, вскрывающая горная выработка. Главный предназначен для выдачи полезного ископаемого (в скипах емкостью до 50т.) Вспомогательный предназначен для вспомогательных целей (проветривание, доставка людей, материалов, оборудование, пневмо- электроэнергию и других целей).

1.2. Шурф - вертикальная горная выработка, имеющая выход на поверхность, предназначенный для доставки оборудования, вентиляции

1.3. Скважина - вертикальная горная выработка, длинна более 5м. и диаметром от 75мм. до 2м.

1.4. Слепой ствол - вертикальная горная выработка, не имеющая выход на поверхность и предназначенная для транспортирования ПИ с ниже лежащего горизонта на выше лежащий горизонт.

1.5. Гезенк - вертикальная горная выработка, не имеющая выход на поверхность и предназначенная для спуска ПИ с выше лежащего горизонта на ниже лежащий горизонт под действием силы тяжести.

2. Наклонные горные выработки:

2.1 Наклонный ствол - наклонная горная выработка, имеющая выход на поверхность. Главный наклонный ствол предназначен для выдачи полезного ископаемого. Вспомогательный предназначен для вспомогательных целей (проветривание, доставка людей, материалов, оборудование, пневмо- электроэнергию и других целей).

2.2 Бремсберг - наклонная горная выработка, не имеющая выход на поверхность и предназначенная для транспортирования ПИ сверху вниз с помощью механических устройств.

2.3 Уклон - наклонная горная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность и предназначена для транспортирования полезного ископаемого с нижележащего горизонта на вышележащий с помощью механических устройств.

2.4 Скат - наклонная горная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность, предназначенная для транспорта полезного ископаемого под действием силы тяжести.

2.5 Ходок - наклонная горная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность, предназначенная для вспомогательных целей (транспорт оборудования и материалов, передвижения людей).

3. Горизонтальные горные выработки.

3.1 Штольня - горизонтальная горная выработка имеющая выход на земную поверхность, проводится в гористой местности.

3.2 Квершлаг - горизонтальная горная выработка, не имеющая выход на земную поверхность, проводимая в крест простирание пород.

3.3 Штрек - горизонтальная горная выработка, не имеющая выход на земную поверхность, проводимая по простиранию пласта.

3.4 Орт - горизонтальная горная выработка, не имеющая выход на земную поверхность, проводимая в пределах мощности пласта (на крутых пластах).

3.5 Просек - горизонтальная горная выработка имеющая выход на земную поверхность, проводимая параллельно штреку для его проветривания.

Основные и дополнительные горные выработки.

Выработка называется основной если она имеет выход на земную поверхность.

Дополнительная - которая не имеет выхода на земную поверхность, но сообщается с ней через основную (квершлаг, слепой ствол, гезенк).

Главные и вспомогательные горные выработки.

Главные горные выработки - основное предназначение - транспорт полезного ископаемого. подземный угледобыча порода очистка

Вспомогательные горные выработки - служат для доставки людей и оборудования, подача воздуха, пневмоэнергии.

Подземные и открытые горные выработки

Подземные горные выработки - замкнутый контур поперечного сечения.

Открытые горные выработки - на разрезах и карьерах. Траншея - горные выработки имеющая незамкнутый контур поперечного сечения.

Камера - горная выработка имеющая небольшую длину по сравнению с размерами поперечного сечения. В камерах размещаются материалы, оборудование, машины. Расположены около шахтных стволов.

Околоствольный двор - совокупность камер и горных выработок, примыкающих к шахтному (вертикальному стволу), предназначенных для обслуживания подземного хозяйства. Размещают: электровозное депо, водосборник, электроподстанция, диспетчерская, медпункт, камера ожидания.

Очистная горная выработка - горная выработка, где ведутся очистные работы.

Забой - поверхность, с которой происходит отделение угля, т.е. выемка.

Вскрыли вертикальными стволами, провели квершлаг по породам к пластам, провели бремсберг и уклон. Зумпф - нижняя часть ствола, скопление воды, для опускания кпипа вровень с квершлагом, соорудили околоствольный двор.

Вскрытие шахтного поля.

Вскрытие - доступ с поверхности к полезному ископаемому.

Способы вскрытия:

1. Вертикальными стволами.

2. Наклонными стволами.

3. Штольнями.

4. Комбинированный.

Схемы вскрытия:

1. По числу транспортных горизонтов.

1. Одногоризонтные (Н=2,5-2,7) по падению

2. Многогоризонтные (Н>2,7)

3. Безгоризонтные (Н<1)

Горизонт - уровень, на котором пройденные выработки, на которых происходит аккумулирование полезного ископаемого.

2. По типу дополнительных вскрывающих выработок.

1. С помощью квершлагов

2. Слепой ствол

3. Гезенк

4. Без дополнительных вскрывающих выработок.

3. По расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля.

1. Центральная

2. Центрально-отнесенная

3. Фланговая

4. Секционная (блоковая)

5. Комбинированная

Шахтное поле делится на блоки в случаях большого размера шахтного поля по простирания, и большом газовыделении.

После вскрытия вторая стадия разработки МПИ: подготовка вскрытых запасов к очистным работам

Подготовка - проведение горных выработок для деления шахтного поля на части.

Существуют способы подготовки шахтных полей.

При подготовке одиночного пласта к очистным работам различают

· Пластовый - комплекс подготовительных выработок проводится по пласту (штрек);

· Полевой - если подготовительные выработки проводятся по породе;

· Комбинированный.

1) Штрек

2) Полевой штрек

При подготовки пластов в свите:

1. Индивидуальный

2. Групповой

1) Главный ствол

2) Вспомогательный ствол

3) Квершлаг

4) Пластовые штреки

5) Шурф

Индивидуальный способ подготовки - -это проведение подготовительных выработок для каждого пласта индивидуально.

Групповой способ - проведение подготовительных выработок обсуживающих несколько пластов.

1. Главный ствол

2. Вспомогательный ствол

3. Полевой групповой штрек

4. Квершлаг

От группового полевого штрека к угольным пластам проводятся промежуточные квершлаги.

Схема подготовки.

Существуют четыре схемы подготовки:

1. Панельная;

А, б, с, д - ярусы

1) Квершлаг

2) Штрек

3) Ходки

4) Бремсберг

5) Вентиляционный штрек

6) Конвейерный штрек

7) Монтажная камера

8) Шурф

9) Направление очистного забоя

10) Выемочный столб - наименьшая часть шахтного поля, ограниченная вентиляционным и конвертным штреками по падению, и монтажной камерой и бремсбергом по простиранию.

S больнее 4км. h больше 2,5км. б от 0 до 25⁰

· Этажная;

· Погоризонтная;

· Комбинированная.

Этажная схема подготовки:

1. Квершлаг; 2. Штрек, 3. Бремзберг; 4. Ходки; 5. Вентиляционный этажный штрек; 6.Конвейерный этажный штрек; 7. Монтажная камера; 8. Шурф; 9. Выемочный столб; 10.Направление продвижения очистного забоя; 11. Проведение штреков. 12. Лава.

I-VI этажи

Lбр - длина бремсберговой части шахтного поля;

Lукл - длина уклонная части шахтного поля.

Применение: При углах падения 25-90⁰, но есть случай, когда этажную подготовку можно применить на пластах, при угле от 0-25⁰:

1. При вскрытии шахтного поля наклонными стволами.

2. При размере шахтного поля по простиранию до 4км.

3. При разработке газоносных пластов, когда требуется проводить минимальное количество горных выработок.

Погоризонтная схема:

1. Квершлаг

2. Магистральный главный штрек

3. Вентиляционный бремсберг

4. Конвейерный бремсберг

5. Монтажная камера

6. Вентиляционный штрек

7. Шурф

8. Направление продвигаия ОЗ

9. Выемочный

10. Проведение бремсберга

11. Будующие выемочные столбы

Применение: до 12⁰. Отработка ведется выемочнами толбами вытянутые по падению

Комбинированная схема подготовки:

Эта схема при которой шахтное поле одновременно может делиться на панели и этажи, этажи и горизонты, панели и горизонты.

При отработке панели, этажа или горизонта производится подготовка других частей шахтного поля к очистным работам.

1. Главный ствол

2. Вспомогательный ствол

3. Квершлаг

4. Бремсбегр

5. Ходки

6. Вент штрек

7. Конвеерный штрек

8. Лава

9. Обрушенные породы кровли

10. Конвеерный Штек

11. штрек

12. Выработки околоствольного двора

13. Шурф.

14. Выемочный столб

Движение свежего воздуха: 2-12-3-11-5.4-7-8-6-13

Движение отбитого угля: 8-7-4-11-3-12-1

Очистные работы ведутся в очистных выработках. Поверхность в очистной выработки, с которой уголь отделяется, называется очистным забоем. Очистной забой большой длины 100-300 м - лава. Лава - очистная выработка большой длины 100-300 м.

Технология - <c греч. ТЕХНО - умение мастерство, ЛОГИЯ - изучать> - как наука изучает процессы взаимодействия средств труда с предметом труда и окружающей средой при создании потребительской стоимости. В угольной промышленности предметом труда являются угольные пласты, средством труда - все то, чем добывается уголь. Потребительской стоимостью является добытый уголь. Производственный процесс добычи угля представляет собой сложную динамическую систему, состоящую из двух уровней:

· Уровень рабочих процессов

· Уровень рабочих операций

Процессы и операции четко подразделяются по своей значимости на основные и вспомогательные. Основными процессами технологии угледобычи являются выемка угля (отделение угля от забоя), крепление, транспортирование, управление кровлей и др. А другие все многочисленные работы: вентиляция, водоотлив, энергоснабжение и др. носят вспомогательный характер и имеют целью обеспечение бесперебойного выполнения основных работ.

Рабочий процесс - четко очерченный по своему технологическому содержанию и организации работа, состоящая из последовательно выполняемых операций.

Операция - совокупность однородных по содержанию приемов (действий), выполняемых в строго определенно для данного процесса месте, при этом исполнители операции, применяемое оборудование и приспособления остаются неизменными.

Например, в рабочем процессе бурения шпуров продувка, промывка, очистка от штыба вручную, разметка шпуров - являются операциями.

Основные процессы и операции - вносят изменения в форму, состояние забоя и предмета труда.

Содержание основного рабочего процесса «Комбайновая выемка угля в очистном забое» включает в себя основные операции: самозарубка комбайна, непосредственная выемка, включая дробление угля. Погрузка угля на забойный конвейер. Транспортирование угля по лаве и другие.

Если рассмотреть основной рабочий процесс бурения шпуров при проведении выработок по породе большого сечения, с применением взрывных работ, то он будет состоять из следующих операций: разметка шпуров и оборка забоя, забуривание на глубину 0,3-0,5 м. замена забурника на буровые штанги, непосредственно бурение, переход от шпура к шпуру, зачистка почвы для бурения нижних шпуров, устройство подмостей.

Шпур - длина до 5 м диаметр 75 мм.

Вспомогательные процессы и операции не вносят изменения не в форму не в состояние забоя, но без них не возможно выполнение основных процессов. К вспомогательным процессам относятся : доставка материалов и оборудование, наращивание и сокращение конвейеров, навеска вентиляционных труб.

Подготовительно-заключительные операции связаны с началом или окончанием рабочих процессов, подготовкой и уборкой рабочего места и оборудования, завершением работ в течение смены, а также в начале и в конце ее. Прием и сдача смены, осмотр и приведение в рабочее и безопасное состояние оборудования.

Весь производственный цикл добычи угля состоит из отдельных стадий, которые группируются по назначению и месту выполнения. Различают подготовительные, очистные, транспортные и другие работы. Эти работы можно условно изобразить виде взаимного расположения предмета труда (угольный пласт), средств труда и окружающее среды. Такое условное расположение отдельных стадий называют технологической схемой. В связи с тем, что производственный цикл добычи угля состоит из отдельных звеньев, стадий различают технологические схемы подземного транспорта, проведения горных выработок, ведение очистных работ, шахты в целом и др.

Выбор технологических схем зависит от горно-геологических условий, средств механизации и ряда других факторов. Изменение этих факторов ведет к изменению самих схем.

Отдельные процессы группируются по месту их выполнения. По этому признаку можно выделить три уровня производственных процессов шахты:

I. Процессы в выемочном поле. Главными процессами на этом уровне являются очистные работы, транспортные работы в пределах выемочного поля, а вспомогательными процессами являются проведение и поддержание горных выработок, проветривание забоев.

II. Процессы в главных выработках шахты, включая околоствольные дворы и стволы. Главными процессами являются процессы транспортирования по наклонным, горизонтальным выработкам , околоствольном дворе, а также подъем. Вспомогательными процессами являются проветривание, поддержание, водоотлив.

III. Процессы на поверхности шахты. На этом уровне главные процессы это сортировка и погрузка угля, складирование угля, транспортирование и транспортирование породы.

Основные принципы технологии добычи угля на шахтах

1. Мало операционность технологических процессов.Одним из основных требований к любой технологии является уменьшение количества процессов и операций, чем ниже уровень механизации, тем из большего числа операций и процессов состоит технология, будь то очистные или подготовительные работы или другие. Примером мало операционных технологий является гидродобыча угля. При гидродобыче, мало операционность технологии достигается в первую очередь за счет устранения основных трудоемких процессов: крепление забоя, управление кровлей, и все это при отсутствии людей в забое. Выемка угля, т.е. его отделение от массива стала одним основным процессом в забое, включающая в себя отделение, дробление негабаритных кусков струей воды. Смыв угля из забоя, т.е. его транспортирование от забоя и далее по сети горных выработок до центральной камеры гидроподъема. Т.е. технология стала более экономичной и эффективной. Единственной машиной и механизмом стал гидромонитор.

2. Интенсификация и концентрация горных работ.

Стремление к сокращению, устранению и совмещению во времени рабочих процессов и операций необходимо и на других стадиях (звеньях) всего технологического процессов добывания угля. Так, например, нас стадии транспорта перехода от локомотивной откатки на непрерывные виды транспорта (конвейерный, гидравлический) резко повышает эффективность всей технологии на стадии.

2 принцип интенсификации.

Интенсификация процессов производства - ускорение рабочих процессов, сокращение отдельных операций слагающих рабочий процесс, их частичное или полное совмещение. (уплотнение рабочего дня, сокращение простоев людей и оборудования).

Интенсификация горных работ означает - увеличение добычи угля на отдельный забой, выемочное поле.

Интенсификация достигается за счет комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

Не следует путать понятия интенсификация и концентрация, концентрация также характеризуется повышением добычи в единицу времени на отдельный забой, панель, но это достигается путем сосредоточения добычи на отдельных участках, за счет уменьшения числа производственных единиц (очистных забоев, выемочных участков), т.е. концентрация это повышение нагрузки на ограниченном числе очистных забоев.

1.- квершлаг; 2.- штрек; 3.- бремсберг; 4.- ходки; 5.- конвеерный штрек; 6.- вент штрек; 7.- лава; 8.- шурф; 9.-проведение штреков; 10.- этажи;11.- выработанное пространство.12-напровление продвигании поля.

Между концентрацией и Интенсификация существует следующее соотношение - увеличение интенсификации, т.е. повышение добычи в ед времени, приводит к повышению концентрации. Например, повышение концентрации в бремсберговом поле может быть достигнуто, как интенсификации работ (увеличение скорости подвигания лавы) так и увеличением числа этих забоев. Следовательно, интенсификацию можно рассматривать как одно из средств для достижения концентрации.

Интенсификация и концентрация может быть достигнута путем:

1. Внедрение новой техники и технологии

2. Улучшение существующей техники и технологии (переход на поточную организацию труда, замена БВР комбайнами)

3. Уменьшения влияния горно-геологических факторов (пылегазовый режим, выбросы и т.д.).

4. Повышение надежности машин и механизмов

5. Совершенствование организации труда

3. Ритмичность - для достижения высоких ТЭП при производстве горных работ важным технологическим условием является обеспечение ритмичности этих работ.

Ритмичность шахты в целом или отдельных ее звеньях - это строгое соблюдение заранее заданных режимов эксплуатации при получении запланированной добычи (четыре смены в сутки по 6 часов каждая из них одна ремонтно-подготовительная а три добычные рабочие).

Ритмичность позволяет: устранить различного рода остановки из-за неудовлетворительного снабжения материалами, оборудованием и запчастями; в установленные сроки производить ремонт механизмов и оборудования, ликвидируя тем самым возможные аварии в их работе и как следствие повысить безопасность работ.

Ритмичность - это неотъемлемость комплексно механизированных систем, ее особенность, значение возрастает в условиях интенсификации и концентрации горного производства. В общем нормальная работа современной шахты насыщенной сложными комплексами и агрегатами и автоматическими системами немыслима без ритмичной их работы.

Технологическими схемами угледобычи, которые характеризуются частичной механизации процессов, наиболее предлагается цикличная организация труда, т.е. такая организация труда, при которой основные процессы угледобычи осуществляются последовательно во времени со вспомогательными процессами. При этом часто при переходе от одного процесса или операции необходим технологический перерыв. Например от взрывания горной массы к ее погрузки.

Переход на комплексную механизацию и автоматизацию всех процессов угледобычи высоко производительными машинами, объединенные в комплексы непрерывного действия на поточную организацию технологических процессов.

Поточная организация предусмотрена при выемки угля агрегатами, работающих, в длинных или коротких очистных забоя.

Таким образом, ритмичность и поточность являются основным условием осуществления комплексной механизации и автоматизации в целом.

Основной принцип поточного метода - это непрерывность выемки угля в забое. Этод метод может быть охарактеризован коэффициентом непрерывности.

;

Тв- продолжительность выемки одного цикла (мин);

Тц - продолжительность всего технологического цикла в лаве (мин).

Коэффициент непрерывности показывает удельный вес выемки в общей продолжительности цикла, т.е. характеризует использование средств выемки в течении времени предусмотренного режимом работы.

4. Безопасность.

Много операционные схемы угледобычи обусловлены низким уровнем применяемой техники и технологии, и сл-но, не могут обеспечить гигиенические и безопасные условия забоя. Безлопастные условия труда обеспечивают обеспечивает комплексная механизация и автоматизация производственных процессов угледобычи. При этом безопасность достигается полностью или частично отсутствием людей в местах выполнения основных и вспомогательных технологических процессов.

Например, технология добычных работ без постоянного присутствия людей в забое, работа автоматизированных конвейерных линий, автомоневровых работ на поверхности и многие другие автоматизированные технологические процессы и операции, которые обеспечивают надежный контроль за работой машин механизмов и комплексов, что устраняет аварии и неполадки создавая боле безлопастные условия труда.

Автоматическое регулирование работы вентиляторов главного проветривания и автоматическое поддержание состава рудничной атмосферы заданных приделов, автоматизированные подъемные установки в стволах (клетевой, скиповой), различного рода регулирующие устройства на подъеме (шахтный подъем), транспорте, водоотливе, водоотлив и других звеньев технологической схем шахты. Все это показывает какие дополнительные возможности повышения безопасности туда дает внедрение комплексной мезанизации и автоматизации горных работ.

5. Экономичность технологического принципа всего технологического принципа угле добычи .

Оценивается уровнем производительности труда рабочих, занятых в горном производстве (на очистных, подготовительные и других подземных работах и по шахте в целом) величиной себестоимости добываемого угля, необходимыми капиталоавложенями и сроками их окупаемости.

Основные физико-механические и технологические свойства угля и вмещающих горных пород

Главной задачей при производстве горных работ является обеспечение их безопасности. Это достигается путем борьбы с проявлением горного давления.

Факторы влияющие на поведение горных пород весьма разнообразно. Все это многообразие факторов можно разделить на три группы.

1. Горно-геологические факторы:

Угол падения, мощность, глубина ведения горных работ, наличие и характер геологических нарушений, строения пласта, строение пород кровли и почвы, обводненность пород и прочие.

К горно-геологическим факторам можно отнести физико-механические: такие как плотность и пористость (физические), предел прочности на сжатие дсж, на растяжение драст, на изгиб диз и другие (механические). Под приделом прочности следует понимать предельное напряжение, при котором образец гонной породы. Измеряется в Па=Н/м².

физико-механические свойства угля и вмещающих пород являются определяющими (базовыми) при прогнозировании проявлении горного давления и расчетов его параметров. Коэффициент крепости f = д_сж/10.

2. Горнотехнические

Длинна забоя, вид забоя (длинный или короткий), форма и назначения забоя, срок службы и скорость подвигания забоя, параметров выемки (ширина стружки, уход за цикл), направление выемки, средства и способ выемки, способ управления кровлей и другие.

В свою очередь принятие основных технических решений и окончательный выбор эффективной технологии ведения подготовительных и очистных работ для конкретных условий напрямую зависит от технологических свойств угля и вмещающих пород.

Свойства горных пород возникающих в процессе ведения горных работ называют технологическими.

3. Технологические:

Устойчивость горных пород, трещиноватость, слоистость, обрушаемость, управляемость, размокаемость , склонность к пучению, газообильность и другие фактоторы.

Устойчивость обнажений горных пород - свойства горных пород образовывать устойчивые обнажения при ведения горных работ.

Кровля считается устойчивой если она допускает необходимые для принятой технологии горных работ обнажения. В течении всего времени необходимого всех процессов, предусмотренных циклом работ без вывалов и обрушений. При прочих равных условиях устойчивость определяет средства и способ выемки, тип и плотность крепи и другие параметры.

Строение и слоистость горных пород.

Породы осадочного типа характеризуются наличием переслаивающихся пластов глинистых (аргиллитов) и песчанистых (алевролиты), известняков, песчаников и других пород. Эти породы рассекаются множеством трещин, которые разделяют горный массив на структурные блоки.

Различают ложную, непосредственную и основную кровлю. Различают ложную, непосредственную и основную почвы.

Слоистость - неоднородность осадочных слоев в разрезе. Основная причина слоистости - смена слабых пород крепкими. Расслоение проходит по прослойкам слабых пород. Чем меньше связь между слоями и чем тоньше слои, тем легче они обрушаются небольшими участками (кусками, плитками).

Трещиноватость. Трещиноватостью характеризуются глинистые породы (аргиллиты) в которых расстояние между трещинами часто бывает меньше мощности пластовой отдельности. Пластовая отдельность - это мощность пород между плоскостями ослабления. Наибольшее расслоение пород наблюдается при наличии в них прослойков слюдистого и углистого материала, глинистого сланца и при наличии растительных остатков. По своему происхождению трещины разделяются на:

· Эндогенные, образовавшие в результате физико-химических процессов, метаморфизма и д.р.

· Экзогенные, образовавшиеся в результате тектонических процессов и ведения горных работ.

Устойчивость горных пород зависит от густоты трещин, определяемой числом трещин на один метр квадратный площади массива. В зависимости от трещеноватости различают:

1. Нетрещиноватые породы

2. Слабо трещиноватые

3. Среднетрещиноватые

4. Очень сильно трещиноватые

Обрушаемость. Обрушаемость это способность пород кровли к разрыву оплошности, разламыванию на части и беспорядочному падению в выработанному пространству.

Последовательность и характер развития процессов обрушения пород кровли в очистных забоях, определяются структурными особенностями и механическими свойствами осадочных пород.

Введем понятие связанно с управление кровлей полным обрушение. При этом способе управления кровлей различают следующие понятия: первую посадку, первичную посадку и вторичную посадку кровли. Первая посадка производится после отхода забоя (лавы) от монтажной камеры при этом кровля может не обрушаться, иногда она может начать обрушаться на расстоянии 50-80 метров от монтажной камеры. После первой посадки происходит регулярное обрушение непосредственно кровли в след за продвиганием лавы, которая называется первичная посадка или установившимся шагом обрушения непосредственной кровли, даже после тога как произошла несколько первичных посадок основная кровле все еще нависает в виде консольных плит. По мере продвигания очистного забоя (лавы) эта консольная плита все увеличивается и наконец наступает такой момент, когда она начинает обрушаться. Обрушение консольной плиты основной кровли называется вторичная посадка кровля. Вторичная посадка иногда протекает очень бурно и сопровождается звуковыми эффектами.

Форма и условие залегание пластов.

Горно-геологический фактор. К значительным затруднениям при разработке приводит обиженность пластов. Это вызвано перераспределение напряжений при выемки отдельных пластов, которое охватывает часть свиты или даже всю свиту пластов, осложняю их выемку. Эффективное и безлопасная отработка сближенных пластов особенно мощных требует научного обоснования порядка и очередности их выемки, выбора соответствующих систем разработки и их параметров.

Глубина залегания.

С ростом глубины залегания пластов повышается горное давление, температура, газоносность угольных пластов и боковых пород. С увеличением глубины возрастают число и интенсивность горных ударов, внезапных выбросов угля, породы и газа. Глубина разработки оказывает внимание на вентиляционную сеть шахт, число вентиляционных ветвей, технологическую схему шахты, на средства выемки угля, шахтный подъем, поземный транспорт, шахтный водоотлив и другие показатели. Строительство глубоких шахт требует огромных капиталовложений, отличается длительными сроками ввода в эксплуатацию.

Газоносность.

Большинство угольных пластов и вмещающих пород содержат метан. Различают следующие формы его выделения в рудничную атмосферу:

· Обыкновенное - непрерывное медленное выделение из трещин и пор в угле и породе по всей обнаженной породы.

· Суфлярное - бурное выделение газа из трещин шпуров и скважин происходяших продолжительное время при значительном дебите.

· Внезапное - это местное интенсивное выделение больших количеств газа в течении короткрого промежутка времени сопровождающиеся разрушением угольного пласта или пород и в особых условиях способно вызвать выброс угля.

Газоносность пластов оказывает влияние на топологию сети горных выработок. Схему вскрытия систему разработки. И порядок отработки выемочных столбов. Газобильность шахты принято оценивать: отношением общего метановыделения в шахте к средней ее добыче тонн за сутки и называемой относительной метанообильностью. (М3/т- суточной добычи) (q)

В России правилами безопасности в угольных шахтах если встречается то шахта называется газовой.

До 5 м3/т I

5-10

10 - 15

Сверхкатегорние (суфлярное)>15

Опастная по внезапным выбрасам

В Росси правилами безопасности установлены предельно допустимые концентрации метана в атмосфере подземных горных выработок:

· Исходящая струя лавы или тупиковой выработки (камеры) не более 1%

· Общая исходящая струя не более 0,75%

· Поступающая струя в очистной или подготовительный забой не более 0,5%

· Местные скопления не более 2%

Наибольшеа опастность метана заключается в том, что газовоздушная смесь воздуха при содержании метана 5,5-14,5 % взрывчато, при соединении в рудничной атмосфере метана с угольной пылью в определенных соотношений сила взрыва увеличивается.

Склонность угля к самовозгоранию. Угли всех марок в разной степени склонен к самовозгорании. Эндогенные пожары в шахте. При этом возникают опастность остановки работы горного предприятия. Наиболее часто они возникают в выработонном пространсве деформированных под действие горного давления угольных целиках в местах геологических нарушений. Для предотврашения опасных эндогенных пожаров необходима по возможности угольной выемкиугля, как по мощности так и плошади пласта (бесцеликовая) и полная изоляция выработонных пространств за счет использования полевой подготовки (проведение подготовительной выработки по пустым породам), применение систем разработки с закладкой выработонного пространства. И специальных технических средств (установой подземного получения азота и подачи его в выработанное пространство) в соответствии правил безопастности вскрытие подготовка и разработка пластов угля склонных к самовозгоранию должны проводиться через полевые выробатки.

Горные удары с ростом глубины разработки увеличивается наприженное состояние в массиве горных пород. И как следствие повышается опасность возникновения горных ударов, особенно на пластах с углем обладающих высокоми упругими свойствами и способностью хрупкому разрушению. В связи с тем что горные удары происходят в местах концентрации напряжения для безлопастной разработки таких зон. Это достигается путем отработки пластов без оставления целиков, использование управления кровли с закладкой вырабботонного пространства, применением систем разработки с минимальным числом провощдимых горных выработок.

Обводненность. Сильно обводненные породы менее устойчивы, допускают меньшие обнажения, приобретают склоноость к пучению. Особую опастность для ведения нужных горных работ представляют плывуны и каосты, заполненные водой или имеющие связь с водоемом. Все это влияет на всрытие и подготовку местороджение. Применяемые системы разработки и средства механизации горных работ, а также крепления горных выработок.

Очистные работы в угольных шахтах

Очитсные работы являются третей стадией разработки полезных ископаемых.

Очистные работы - выему полезных ископаемых, крепление забоя и управление кровлей. Очистные работы ведутся в очитстных горных работах.

Очистная выемка - совокупность процессов отбойки погрузки на забойный конвейер и доставки угля до ближайшей транспортной выработки (выемочной - конвеерной штрек, бремсберг, уклон),

выемочная выработка - выработка которая примыкает к очистному забою.

Названные процессы характерны для наклонных и пологих пластов, где широко применяется комплексная механизация (ЭТО ВЫСШАЯ СТЕПЕНЬ механизации, когда ручной труд на основных и вспомогательных операциях заменяется на работу машин и устройств, а ручной труд есть только для управления процессов производва). В других условиях могут отсутсвовать такие процессы как крепление и управление кровлей, погрузка и механизированная доставка угля в забой.

Очистная выемка является основным процессом очитсных забоев.

Очистной забой - поверхность очистной выработке с которой осуществляется отделение полезного ископаемого. По технологическому поринципу очистные забои могут быть:

· Длинные

· Короткие, до 20 метров. Технологии выемки угля сушественно различаются. Для них созданы принципиально различные способы механизации. Организации транспорта и крепления

В длинных очистных забоях, которые называют лавы, применяют две схемы выемки:

Фланговая - отделение угля от массива осуществляется выемочной машиной, перемещающейся вдоль забоя, перпендикулярно к его подвиганию. Ширина захвата шнека составляет 0,5-0,8 м. (глубина вруба, ширина стружки). В зависимости от ширины захвата комбайна различают:

1. Широкозахватная выемка более 1 м.

2. Узкозахватная выемка 0,5, 0,8, 0,63.

3. Струговая выемка 0, 05-0,15

В настоящее, время ввиду своей большой трудоемкости и стоимости работ, широкозахватная выемка не применяется в настоящее время. Основными выемочными машинами в длинных очистных забоях являются узкозахватные комбайны. Струговая выемка широкого распространения не получила (при мощности пласта менее 2 м.)

Фронтальная - отделение угля от массива осуществляется выемочным агрегатом, одновременно по свей длине очистного забоя. Такая технология позволяет осуществлять добычу угля без постоянного присутствия людей в очистном забое.

Выемку угля короткими очистными забоями применяют в частности при гидродобыче. В России основную добычу дают при подземном способе разработке дают длинные очистные забои. Они могут быть различно ориентированы, относительно элементов залегания пласта.

Комбайнами, стругами, гидромониторами, агрегатами, механогидравлическими машинами и буровзрывными работами. Наиболее распространена в длинных очистных забоях выемка угля комбайнами. Основным процессом при добыче твердых, полезных ископаемых является разрушение, т.е. отделение от массива кусков определенной крупности, т.е. кондиционных для погрузки и транспортирования.

Три основных способа разрушения:

· Механический

· Взрывчатыми веществами

· Гидравлический

В зависимости от применяемых средств выемки и поддержания обнаженных пород выделяют следующие способы выемки при подземной добыче:

1. Комплект оборудования -

2. Очистной механизированный комплекс

3. Очистной агрегат

4. Отбойные молотки

5. Взрывчатые вещества

Конвейер

Скребковые конвейеры должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Производительность должна быть выше максимальной производительности комбайна

2. Обеспечение нормальной погрузки угля на штрековый перегружатель, минимальная высота става конвейера со стороны забоя, высокая надежность работы (Время без отказной работы должно быть максимально)

Достоинства скребковых конвейеров:

1. Высокая прочность конструкции,

2. Возможность движения комбайна по ставу конвейера

3. Передвижка конвейера гидро-домкратами без разборки

4. Возможность изменения направления грузопотока

Гидро домкрат (гидроцединдр)

1. Гидгодокмкрат

2. Шток - подвижная часть гидродомкрата

3. Поршневая полость

4. Штоковая полость

Стрелками - направление движения рабочей жидкости (эмульсия)

Широкое распространение в РФ при отработке пологих и наклонных пластов длинными очистными забоями получили скребковые конвейеры завода «АнжероМаш»

Основные технические характеристики скребковых конвейеров завода Анжромаш.

Механизированная гидрофицированная крепь.

Передвигающаяся механически гидрофицированная крепь, состоящая из кинематические связанных между собой, несущих, опорных поддерживающих и оградительных элементов. Она предназначена для механизированного крепления кровли. Она состоит из секций.

Крепление очистного забоя - это процесс установки поддерживающих кровлю (почву) специальных конструкций обеспечивающих условие для безопастного труда людей и эффективной эксплуатации горного оборудования

Типы мех. крепей.

1. - гидродомкрат (несущие) , 2. - поддерживающий элемент , 3. - опорный элемент , 4. - ограждающий элемент, - соединение элементов между собой.

Характеристики крепей

2М144 предназначена для крепления и управления кровлей способом полного обрушения, ограждения рабочего пространства при отжиме угля из забоя, передвижения скребкового конвейера, лавы на наклонных пластах с мощностью 3 - 5,3 метров. Углами падения до 25⁰, в составе механизированного комплекса 2КМ144.

2М142 применяется пластах с мощностью 3 - 5,4 метров. Углами падения до 30⁰, кровли трудно обрушаемые, крепь состоит из 4 гидродомкратов.

М138 предназначена для работы с узко захватным комбаеном и передвижным скребковым конвееером на пластах мощностью 1,4 - 3,5 метров, до 30⁰, секции крепи четырех стоечные.

Угольный комбайн как выемочная машина состоит из электродвигателей, механизма поддачи (передвижения), исполнительных органов (для отделения угля), погрузочного устройства и систем управления, и систем пылеподавления. Действие исполнительных органов большинства комбайнов, основано на принципе механического разрушения угля. Наиболее эффективные являются такие исполнительные органы, при работе которых в угле возникают растягивающие напряжение без образования объемного напряженного состояния.

Исполнительные органы комбайны должны удовлетворять ряду требований:

1. Высокая производительность;

2. Малая удельная энергоемкость процесса разрушения;

3. Высокий КПД;

4. Простота конструкции;

5. Высокая стойкость инструмента;

6. Высокая надежность работы;

7. Возможность автоматизации режимов работы;

8. Выполнение функции отбойки и погрузки угля;

9. Способность самозарубаться в пласт;

Наибольшее распространения получили шнековые исполнительные органы, которыми оснащаются узкозахватные комбайны (0,5;0,63;0,8)

Основное достоинство шнеков, заключается в том, что шнекам осуществляется погрузка угля на конвейер.

Принцип разрушения угля шнеками, осуществляется путем резанья с открытой поверхности забоя с получением стружки.

Обычно узко захватные комбайны оснащены двумя шнеками, положение шнеков легко регулируется по высоте гидгодомкратами, что позволяет осуществлять, осуществлять выемку угля при различной мощности пласта. Комбайн перемешается вдоль забоя по раме скребкового конвейера.

В настоящее время промышленностью выпускаются различные типы узкозахваточных комбайнов, предназначенные для работы в разнообразных горно-геологических условиях, применяемые с механизированными крепями при угла падения пласта до 35⁰.

Характеристики комбайнов.

Кузбасс500Ю

Применяется на пластах мощностью 1,6 - 4,0

Углом падения до 30⁰

С суммарной номинальной мощностью двигателя 500кВт

Диаметр шнека 1,4; 1,6; 1,8;

Производительность т/мин - 8.

При напряжении 1140 В.

Масса 32000 кг.

Максимальная скорость подачи до 6 м/мин

Борьба с пылью - высоконапорное орошение.

2КШУ

Применяется на пластах мощностью 2 - 4,7 м.

Углом падения до 30⁰

Может применяться в составе мех комплексом КМ142, КМ144Б, 2КМ700, КМ-174, КМ-138/2

С суммарной номинальной мощностью двигателя 2*250 кВт

Диаметр шнека 1,8; 2,0.

Ширина захвата 0,63; 0,8

Производительность до т/мин 20.

При напряжении 1140 В.

Масса 42000 кг.

Максимальная скорость подачи до 10 м/мин

Борьба с пылью - высоконапорное орошение.

KSW 475

Применяется на пластах мощностью до 4 м.

Углом падения до 35⁰

Без сцепная система передвижения

С суммарной номинальной мощностью двигателя 2*200 кВт

Диаметр шнека 2,0.

Ширина захвата 0,75.

При напряжении 1140 В.

Масса 46000 кг.

Максимальная скорость подачи до 11 м/мин

Борьба с пылью - высоконапорное орошение.

EL 3000 (DBT)

Применяется на пластах средней и большой мощности 2,2 6,0 м.

Углом падения до 30⁰

С суммарной номинальной мощностью двигателя 1940 кВт

Диаметр шнека 2,5м. ;1,9м.

Ширина захвата 0,8.

При напряжении 3000 В, 4160В.

Масса 100000 кг.

Длина 14,6 м.

Максимальная скорость подачи до 45 м/мин

Борьба с пылью - высоконапорное орошение.

EL 600 (DBT)

Применяется на пластах средней и большой мощности 1,4 - 3,5 м.

Углом падения до 30⁰

С суммарной номинальной мощностью двигателя 869кВт

Диаметр шнека 1,1 м. 2,2м.

Ширина захвата 0,8.

При напряжении 1000 В - 4160В.

Масса 50000 кг.

Длина 11,6 м.

Максимальная скорость подачи до 20 м/мин

Борьба с пылью - высоконапорное орошение.

Кроме комбайнов выемка угля в длинных очистных забоях может осуществляться струговыми установками.

Струговая установка - выемочная машина, предназначенная для механической отбойки, погрузки и доставки угля в очистных забоях. (r = 0,03-0,15м.)

Струговая выемка является одной из самых прогрессивных способов добычи угля

Она имеет ряд преимуществ перед комбайном:

1. Улучшается сортность добываемого угля.

2. Уменьшается пылевыделение.

3. Более простое оборудование

4. Низкая энергоемкость процесса разрушения и погрузки угля на конвейер.

5. Простой способ погрузки угля

6. Возможность применения на весьма тонких пластах.

7. Возможность и наибольшая пригодность для полной автоматизации технологического процесса выемки угля в лаве.

При движении вдоль забоя, прижимаемого к нему струга снимается стружка угля толщиной 15см. отбитый уголь корпусом струга грузится на конвейер.



Системы разработки месторождения полезных ископаемых

Системы разработки пластовых угольных месторождений подземным способом.

Началу очистных работ всегда предшествует проведение сложной сети подготовительных выработок. Эта подготовка ведется в строгой последовательности по специально разработанным проектам и паспортам.

Основой стабильной работы выемочных участков на которых производится выемка угля в лавах является безусловное выполнение следующего неравенства

Где - общее количество подготовленных запасов, - общее количество извлеченных запасов.

При соблюдении этого условия не будет разрывов в очистном фронте, т.е. очистная выемка не прекратится из-за отсутствия подготовленных очистных забоев.

Это условие выполняется в основном правильным выбором для данных условий залегания пласта системы его разработки.

Система разработки - это установленный для данных горно-геологических условий залегания пласта увязанный во времени и в пространстве определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах этажа, яруса или горизонта.

К любой системе разработки предъявляются следующие основные требования:

1. Безопасность ведения работ

2. Экономичность;

3. Эффективность;

4. Полнота извлечения;

5. Обеспечение сохранности недр и окружающей среды.

Безопасность - это обеспечение очистного забоя надежным и устойчивым проветриванием, наличием не менее двух запасных выходов из забоя, надежного крепления забоя, проведения различных мероприятий по дегазации, пылеподавлению и т.д., т.е. соблюдение правил безопасности.

Экономичность достигается минимальными затратами труда и материалов на одну тонну добываемого угля

Эффективность обеспечивается высокой нагрузкой на очистной забой (тонн в сутки) при соблюдении условии экономичности.

Потери должны быть минимальными и экономически обоснованны и уменьшают срок службы шахты.

Система разработки должна обеспечивать условия для комплексной механизации и автоматизации, производственных процессов выемки и надежность работы.

Классификация систем разработки.

Существует множество классификаций систем разработки. Наиболее признанной является классификация в основе, которой положено одно основное, наиболее характерное условие, которое выделяет ее среди всех других. Этим условием является - определенный порядок и последовательность ведения подготовительных и очистных работ в пределах этажах, яруса или горизонта.

На основе этого принципа все системы делятся на три большие группы:

1. Сплошная

2. Столбовая

3. Комбинированная

При применении длинных очистных забоев и коротких очистных забоев (камера, заходка), это основное отличие дополняется тремя признаками, которые характеризуют не только системы разработки, но и их различные варианты:

1. Применяемая технология выемки.

1.1 Система разработки с длинными очистными забоями. Длинный очистной забой - это очистная выработка, большой протяженности, границами которой с одной стороны граница забоя, а с другой обрушенный породы.

1.1.1 Выемка пласта на полную мощность (мощностью до 6 м.)

1.1.2 Выемка пласта слоями. Когда пласт условными плоскостями делится на слои одинаковой или разной мощности. Слои могут быть:

Наклонные, каждый слой отрабатывается как отдельный пласт.

Горизонтальные.

Поперечно-наклонные

1.2 Система разработки с короткими очистными забоями. Короткий очистной забой - это очистная выработка, небольшой протяженности (до 20м.), отличающаяся от длинного очистного забоя способом и средствами выемки, транспортированием отбитого угля, проявления горного давления и характером управления и обрушения кровли.

2. Общее направления подвигание очистного забоя относительно элементов залегания пласта

2.1 Подвигания по простиранию пласта

2.2 по падению пласта.

2.3 По диагонали пласта

3. Технологические схемы подготовки этажей, ярусов и горизонтов. Они могут быть, например, с делением этажа на под этажи, ярусов на под ярусы, с пластовой или полевой подготовкой пластов с индивдуальным или групповым способом подготовки, и другие. Основного признака и допллнительных достаточно для полной характеристики системы разработки и ее варианта. Факторы влияющие на выбор системы разработки три группы факторов:

1. Горно-геологические, включая физико-механические.

· Мощность пласта, этот элемент решающим образом влияет на выбор системы разработки (на технологии)проведения подготовительных и очистных выработок и технических средств. Так на пологом падении при мощности пласта более 3,5 метров выработки можно проводить без подрывши боковых пород.

Пласты с мощностью 4-5м. могут отрабатываться на полную мощность, а более мощные пласты отрабатываются частями, и они в свою очередь пожароопасные, требуют полевой подготовки. больших углах собственный вес отбитого угля, т.е. самотеком.

· Угол падения пласта Для разной мощности требуются разный подход к их подготовке и отработке. Он влияет на выбор способа и средств, транспорта до 25-30 градусов в качестве транспорта можно использовать механические средства. Также на крутом падении нужно одинаково учитывать средства как кровли и почвы. Кроме того угол падения влияет на конструкцию средств механизации очистных работ. Наличие и характер геологических нарушений. Они должны учитываться при выборе схем подготовки, и средств механизации с учетом прохождения этих нарушений.

· Газоносность пласта. Влияет на выбор длины лавы. Чем выше газоносность, тем длина лавы и нагрузка на очистной забой меньше. На угольных пластах с высокой газоносностью, склонных к внезапным выбросам и суфлярным выделением. Проветривание должно быть обособленно. Для этого приходится дополнительно проводить горны выработки и вентилиляционные сооружения. Обособленно значит каждый забой (очистной или подготовительный) должен проветриваться отдельно, т.е. исходящая струя не должна попадать из одного забоя в другой.

· Обводненность - наличие воды снижает производительность снижает производительность и надежность машин и механизмов. Плохо влияет на размокаемую почву. Это создает дискомфорт в забои и т.д.

Кроме этого на выбор системы разработки влияют также глубина разработки гипсометрия почвы, наличие пережимов и вздутий пласта и д.р.

2. Горнотехнические

Длинна лавы, вид забоя (КОЗ и ДОЗ) в средства выемки, направление подвигания, способ управления кровлей и другие

3. Технологические.

Устойчивость пород кровли, обрушаемость пород кровли, управляемость пород кровли, размокаемость пород почвы, и д.р.

Сплошные системы разработки

Система разработки при которой очистные работы в пределах этажа или яруса ведутся одновременно и в одном направлении с проведением подготовительных выработок называются сплошной.

При этом подготовительные работы очень незначительно опережают очистной забой.

Эта система разработки предусматривает прямой порядок отработки выемочных участков, т.е. от транспортных выработок (бремсберга или уклона) к границам этажа или панели.

Она применяется при этажной или панельной схемах подготовки.

Область применения данной системы разработки: на пластах с любым углом падения и мощностью до 1,5 м; на пластах опасных по горным ударам и внезапным выбросам; на больших глубинах, где горное давление не дает предварительно оконтурить выемочный столб.

При этой системе разработки поддерживается строгое соответствие между скоростями подвигания очистного и подготовительного забоя. При этой системе разработке поддержание выработок осуществляется позади очистного забоя в отработанном пространстве. Если размешается один очистной забой этажа или яруса, то такой вариант системы разработки называется лава-этаж или лава-ярус, если больше одного очистного забоя, то этаж и ярус делят на подэтажи и подъярусы.