Гірничі виробки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Гірничі виробки, основні положення і класифікація

Роботи, які проводяться для видобутку корисних копалин чи порід, називають гірськими роботами. У результаті ведення гірських робіт у товщині земної кори утворяться порожнечі (штучні порожнини), що називають гірничими виробками. Гірнича виробка - це порожній простір, що утворюється штучно у товщі корисних копалин або пустих порід для розвідки або розробки родовищ корисних копалин.

Гірничі виробки дуже різноманітні за своєю формою, розмірами, призначенням і положенням в просторі. Розрізняють виробки відкриті, розташовані в земній поверхні, які мають незамкнутий контур поперечного перерізу, і підземні - із замкнутим контуром поперечного перерізу, розташовані на деякій глибині від поверхні. Серед підземних виділяють протяжні, очисні вироблення і камери. Протяжні вироблення мають велику довжину і незначні розміри поперечного перерізу. По положенню в просторі вони розділяються на вертикальні, горизонтальні і похилі.

Рис. 1. Схема розташування гірничих виробків: 1 і 2 - стовбури відповідно допоміжний і головний (скіповий); 3 - околоствольний двір; 4 і 12 - квершлаги відповідно відкаточний і вентиляційний; 5 і 11 - штреки відповідно головний відкаточний (польовий) і поверховий вентиляційний; 6 і 8 - ходки відповідно вантажна і людська; 7 - бремсберг; 9 - штрек поверховий транспортний; 10 - розрізна піч; 13 - стовбур вентиляційний; 14 - канал; 15 - камера

Шахтні стовбури - виробки, що мають безпосередній вихід на земну поверхню і призначені для обслуговування підземних робіт. У залежності від призначення стовбури можуть бути головними, допоміжними і вентиляційними. Головний стовбур служить для підйому вугілля і породи на поверхню; допоміжний - використовують для спуску і підйому людей, машин, матеріалів, видачі породи; вентиляційний - призначений для подачі в шахту свіжого чи видачі із шахти забрудненого повітря.

Гезенк - виробки, що не мають безпосереднього виходу на земну поверхню і призначені для спуску вугілля з верхнього обрію на нижній під дією власної ваги, для пересування людей, для каналізації, провітрювання й ін.

Сліпий стовбур - виробки, що також не мають виходу на земну поверхню і призначені для обслуговування підземних робіт: підйому корисної копалини, провітрювання, спуску і підйому людей. Сліпі стовбури проходять при розкритті частини родовища корисної копалини, що розташовані нижче обрію, раніше розкритого пройденими з поверхні виробками.

Шурф - виробки невеликого перетину довжиною до 50-60 м, що має безпосередній вихід на земну поверхню і призначена для розвідки корисних копалини для обслуговування підземних робіт: спуску кріпильного лісу, вентиляції, подачі закладного матеріалу й ін. Шурф, на відміну від стовбура, звичайно не обладнаний механічним підйомом, але має спеціальне відділення з полками і сходами, використовується як запасний вихід.

Свердловина - виробки, пройдені вибурюванням гірських порід, мають круглий перетин діаметром до 2 м і більш.

Штольня - виробки, що мають безпосередній вихід на земну поверхню. Призначені вони, так само як і стовбур, для обслуговування підземних робіт. Штольні звичайно проводять у сильно пересіченій чи гористій місцевості. Тому в залежності від рельєфу поверхні вони можуть розташовуватися по простяганню, (тобто під прямим кутом) чи під деяким кутом до простягання шару. Штольня може бути відкаточною, вентиляційною, водовідливною, розвідницькою.

Штрек - виробки, що не мають безпосереднього виходу на земну поверхню і проведені по простяганню чи шару покладу корисних копалин. При горизонтальному заляганні родовища штрек проводять у будь-якому напрямку, тому що горизонтальні шари чи поклади не мають ні простягання, ні падіння. Штрек, проведений по породах чи по шарі неробочої потужності, називають польовим.

У залежності від призначення штреки підрозділяються на відкаточні і вентиляційні. Відкаточні штреки служать для транспортування корисних копалин, пропуску свіжого повітря, пересування людей, стоку води й ін. Вентиляційні - призначені для відводу вихідної струменя повітря, транспортування вантажів (лісових і інших матеріалів, породи) і пересування людей.

Квершлаг - виробки, що не мають безпосереднього виходу на земну поверхню і проведені по порожніх породах навкрест простягання чи під кутом до простягання родовища. Квершлаги розділяють на відкаточні і вентиляційні; вони виконують ті ж функції, що і штреки.

Просік - виробки, проведені паралельно штреку по шару корисних копалин, іноді з невеликою подривкою порід, що вміщають на тонких шарах. Просік використовується при провітрюванні вибою штреку в період його проведення, а також для транспортування вугілля.

Орт - виробки, що не мають безпосереднього виходу на земну поверхню, проведені в товщі корисної копалини накрест його простягання чи під кутом до нього. Орти необхідні при розробці могутніх покладів для з'єднання штреків, проведених у покрівлі і ґрунту.

Похилі гірські виробки.

Похилий шахтний стовбур - виробки, що мають безпосередній вихід на земну поверхню і призначені для обслуговування підземних робіт.

Бремсберг - виробки, що не мають безпосереднього виходу на земну поверхню, розташовані по падінню чи шару порід, призначені для спуску різних вантажів за допомогою механічних пристроїв.

Ухил - виробки, що не мають безпосереднього виходу на земну поверхню, розташовані по падінню чи шару порід і призначені для підйому різних вантажів з нижніх обріїв на верхній.

Як механічні пристрої для спуску вантажу по бремсбергах, а також для підйому вантажу по ухилах застосовують стрічкові конвеєри, канатний підйом чи у вагонетках скіпах.

Ходок - виробки, призначені переважно для каналізації повітря, перевезення людей і вантажів (породи, матеріалів, устаткування). У зв'язку з цим них поділяють на людські і вантажні. Ходки звичайно проводять паралельно чи бремсбергу ухилу на відстані 20-30 м від них. Ходок - горизонтальні чи похилі виробки, що з'єднують службову камеру з протяжними гірськими виробками.

Схил - виробки, що не мають безпосереднього виходу на земну поверхню, розташовані по падінню чи шару порід і призначені для спуску корисних копалин під дією власної ваги. Схили проводять на родовищах, кут падіння яких достатній для забезпечення руху корисної копалини самопливом.

Перераховані вище похилі вироблення (бремсберги, ухили, ходки й ін.), так само як і штреки, можуть проводитися як по шарі, так і по порожніх породах.

Рудоспуск - похилі (чи вертикальні) гірські виробки, призначені для перепуску руди під дією власної ваги.

Повстаючі - похилі (чи вертикальні) виробки, пройдені по рудному тілу чи по порожнім породам і призначені для підготовки блоків, провітрювання, спуску закладних матеріалів, пересування людей, а також для розвідницьких цілей.

Печі - виробки, проведені по повстанню шару і призначені для провітрювання, пересування людей, а також для транспортування вантажів. Найчастіше печі з'єднує відкаточний штрек із просіком. Піч, проведену по корисній копалині між відкаточними і вентиляційними штреками для підготовки очисного вибою, називають розрізними.

Очисні виробки.

Виробки, призначені для добування корисних копалин, називають очисними. На вугільних шахтах до очисних виробків відносять лави, камери і шпари.

Лава - підземні очисні виробки великої довжини, один бік якої утворений поверхнею масиву корисних копалин (вибоєм лави), а інший - заваленими породами виробленого простору (рідше - закладного масиву). Під вибоєм мається на увазі поверхня корисної копалини, що обмежує лаву і переміщається в результаті ведення гірських робіт.

Лава має мінімум два виходи на обслуговуючі її підготовчі транспортну і вентиляційну вироблення, що розташовані на кінцях вибою.

Очисна камера - виробки з вибоєм невеликої довжини (до 12-16 м), обмежена з боків масивом чи цілинами вугілля. Цілина - частина покладу шару чи корисної копалини, що залишається недоторканою при розробці родовища для охорони гірських виробків, наземних споруджень, керування гірським тиском і для інших цілей.

Від очисних камер варто відрізняти службові камери, що призначені для установки устаткування, а також для виробничих, господарських і санітарних цілей.

Звичайно службові камери розташовують в околостовбурному дворі.

Околоствбурний двір - комплекс виробків (службові камери, ділянки квершлагів, штреків, а також інших протяжних виробків), розташованих біля шахтних стовбурів і призначених для обслуговування підземних гірських робіт.

Гірські виробки, крім розглянутих, класифікуються по основному технологічному призначенню, а саме: для здійснення технологічного зв'язку поверхні з комплексом підземних споруджень; для здійснення технологічного зв'язку усередині комплексу підземних споруджень і, нарешті, для забезпечення технологічних процесів. До першої групи відносяться стовбури, штольні, шурфи і шпари. До другого - гезенки, сліпі стовбури, горизонтальні і похилі виробки, а також сполучення гірських виробків і транспортних ланок; до третього - камери і спорудження різного призначення (вентиляційні, закладного господарства й ін.).

Гірничі виробки за призначенням поділяються на розвідувальні і експлуатаційні та пошукові, технічні та іншого призначення.

Розвідувальні гірничі виробки проводяться для виявлення родовищ, з'ясування характеру залягання та визначення запасів корисних копалин.

Експлуатаційні гірничі виробки проводяться для добування корисних копалин із родовищ відкритим або підземним способами. Експлуатаційні гірничі виробки поділяються на капітальні, підготовчі та очисні. Капітальні виробки проходять для розкриття родовищ і забезпечення транспортним зв'язком родовища з земною поверхнею. В капітальних виробках розміщується стаціонарне гірниче оснащення та машини. Підготовчі виробки розтинають родовища на виїмкові ділянки та блоки й, таким чином, підготовляють їх до очисної виїмки. Очисні виробки утворюються при виїмці корисних копалин із родовища.

Довжина будь-якої гірничої виробки вимірюється за її довгою віссю. Переріз гірничої виробки, перпендикулярний до її довгої осі, називають поперечним перерізом. Розрізняють два види поперечних перерізів: у проходці (начорно) - це поперечний переріз незакріпленої виробки (за породою) й по світлу - переріз закріпленої виробки (за кріпленням).

Гірничі виробки за конструкцією поділяються на відкриті, підземні та комбіновані.

Відкриті виробки проводять просто неба. Ці виробки у своєму поперечному перерізі не з усіх боків оточені гірськими породами.

Підземні виробки проводять під поверхнею землі. Вони у поперечному перерізі з усіх боків оточені гірськими породами.

Комбіновані виробки складаються з комбінації відкритих і підземних.

Відкриті гірничі виробки.

До цієї групи належать копуші, канави, траншеї, розчистки, кар'єри, розрізи, розноси (рис. 2).

Рис. 2. Відкриті гірничі виробки: 1 - канава; 2 - похила траншея; 3 - кар'єр

Копуша - відкрита гірнича виробка невеликого поперечного перерізу 0,6*0,6 м, завглибшки 0,4-0,6 м (іноді до 1 м).

Канава - відкрита гірнича виробка, що має трапецієподібний або прямокутний поперечний переріз і значну довжину при порівняно невеликих розмірах поперечного перерізу та невеликій глибині. Канави існують експлуатаційні та пошуково-розвідкові. До перших належать нагірні, внутрішньокар'єрні, водовідливні та водозбірні (зумпфи), а до других - пошукові та розвідкові канави. Розвідкові поділяють на магістральні, які проходять уперехрест простягання гірських порід для розкриття найбільшої кількості шарів при найменшій довжині канави, й на канави, які простежують рудні тіла по простяганню.

Траншея - ступінчаста канава трапецієподібного поперечного перерізу. Траншеї поділяються на експлуатаційні й розвідкові. До перших належать капітальні, які проводять з метою розкриття родовищ, розрізні - для створення фронту робіт тощо. Розвідкові траншеї використовуються для розвідки родовищ, які залягають на глибині від 3 до 4 м.

Розчистка - виробка, що нагадує канаву або траншею без чітко вираженої довжини осі.

Кар'єр - сукупність відкритих гірничих виробок, які слугують для видобутку корисних копалин.

Рознос (знос) - кар'єр на схилі гори. Уступ кар'єра або траншеї - це частина насипу пустих порід (або корисних копалин), що мають форму великих східців. До елементів уступу належать майданчики (берми), відкос, кут відкосу та бровки.

Підземні гірничі виробки.

Підземні гірничі виробки залежно від розташування осі виробки до горизонту (рис. 3) поділяються на вертикальні, горизонтальні та похилі. Початок підземної виробки, який примикає до денної поверхні або іншої виробки, називають устям, а протилежний кінець, що переміщується в результаті гірських робіт - забоєм (вибоєм).

Рис. 3. Схематичне зображення розташування гірничих виробок: 1 - кар'єр; 2 - шурф; 3 - шурф з розсічками; 4 - канава; 5-штольня з розсічками; б-тунель; 7 - свердловина; 8-камера; 9 - кверпшаги; 10-орт; 11 - шахтний стовбур; 12 - скат; 13 - гезенг; 14 - бремсберг; 15 - штреки; 16 - піднятгєва виробка; 17 - сліпий шахтний стовбур; 18 - зумпф; 19 - польовий штрек; 20 - похил.; 21 - свердловина, що не має виходу на земну поверхню; 22 - межа тіл корисних копалин

Комбіновані гірничі виробки становлять сполучення відкритих і підземних виробок. У ряді випадків родовища, що залягають на великій глибині, розробляють відкритим способом, а доставка корисних копалин на поверхню здійснюється підземними виробками.

Вибір типу гірничорозвідувальних виробок та їхнього типового поперечного перерізу. Вибір типу гірничорозвідувальних виробок залежить від стадії пошуково-розвідувальних робіт, форми та умов залягання родовищ корисних копалин та інших факторів. Копуші широко застосовуються при пошуках корінних родовищ золота, олова, алмазів та інших корисних копалин, які утворюють ареоли розсіювання. Глибина копуші обумовлюється необхідністю отримання проби з достатньою кількістю глинистих частинок (примазки). Канави й траншеї проходять для пошуків, розвідки або картування, а також для опробування. Призначення канав і траншей - розкриття корінних порід під нещільними відкладами. Розвідка канавами й траншеями застосовується при геологічній зйомці, пошуках і попередній розвідці пластових, жильних, штокових та інших родовищ, які залягають на глибині до 8 м, а також при детальній розвідці неглибоко залягаючих родовищ золота, платини, п'єзокварцу тощо. Розвідкові канави завглибшки 3-4 м мають ширину на дні від 0,5 до 0,7 м і більше, а розвідкові траншеї завглибшки до 8 м мають ширину знизу до 3 м. Глибину канави або траншеї А визначають на підставі потужності алювіально-делювіальних відкладів т і величини заглиблення її в корінні породи . Форма поперечного перерізу канав прямокутна в стійких породах і трапецієподібна в нестійких. Крутизна стінок (відкосів) канави залежить від кута натурального відкосу порід і встановлюється в межах від 45 до 70°. Проекція стінок канави на горизонтальну площину С залежить від характеру породи й закріпленості її стінок.

При незакріплених стінках у сипких породах С = h, в суглинках С = h/5 або h/ 6, у щільних глинах С = . При закріплених стінках у сипких породах С становить від до . Закладення стінок траншей встановлюється таким, як і для канав, при цьому траншея розбивається на два-три уступи. Ширина запобіжної площадки уступу траншеї має бути не меншою як 0,5 м. Розчистка застосовується для з'ясування геологічної будови родовища чи його частини, а також для опробування розкритих корисних копалин.

Шурфи й дудки застосовуються в розвідці при наявності потужних насосів для винаходження родовищ. Із шурфів і дудок відбираються проби порід і руд для різних аналізів і технологічних досліджень. Шурфи також застосовуються для спостережень за зміною складу порід або фільтрації води, а при інженерно-геологічних дослідженнях - для отримання породних проб у вибої та на стінках шурфу для вивчення фізико-механічних властивостей грунту. В ряді випадків із глибоких шурфів проходять розсічки та штреки завдовжки 20-30 м і більше. Розсічка слугує для розкриття й простежування рудного тіла навхрест простяганню, штреки - по простяганню. При розвідці крутопадаючих родовищ проходять похилі шурфи за пластом (жилою), причому кут нахилу шурфу береться рівним середньому куту нахилу пласта (жили). Шурфи мають прямокутну, квадратну або еліптичну (при розвідці розсипних родовищ) стандартного розміру форму поперечного перерізу, який залежить від призначення шурфу: 1 м x 1,25 м, 1,25 м х 1,50 м, 1,5 м х 2 м тощо.

Останнім часом у практиці геологорозвідувальних та інженерно-дослідних робіт дудками почали користуватися частіше, незалежно від ступеня стійкості порід та їхньої міцності. Раніше дудка використовувалася лише в стійких породах і без кріплення. Сьогодні вже існують способи кріплення дудок відповідно до властивостей розвідкових порід і часу їх використання. Діаметри дудок становлять 0,9-1,25 м, глибина - до 30 м.

Важкі гірничорозвідувальні виробки (шахти, квершлаги, штреки тощо) застосовують для детальної розвідки на глибину. Глибина розвідки обумовлюється заляганням корисних копалин, зони окиснення та повторного збагачення. Шахти поділяються на вертикальні та похилі. Вертикальні експлуатаційні шахти проходяться в лежачому боці родовища, а розвідувальні - в різних точках родовища згідно з техніко-економічними міркуваннями. Якщо планується перехід розвідувальних шахт в експлуатаційні, то вони закладаються також у лежачому боці родовища. Похилі розвідувальні шахти звичайно проходяться по самому родовищу. На певному горизонті з шахти проходять у бік скупчення пласта або жили корисних копалин квершлаг, а згодом безпосередньо по скупчецню, пласту або жилі штрека, орти. Після розвідування першого горизонту шахту поглиблюють для розвідки другого й таким чином діють далі. Сліпа шахта, гезенк, схил, бремсберг проходять між двома горизонтами підземних гірничорозвідувальних виробок по рудному тілу. Гезенк і сліпа шахта на відміну від нахилу та бремсберга можуть проходити також пустими породами з наступним виходом на рудне тіло горизонтальної виробки на нижньому горизонті.

В умовах гірського рельєфу розвідка проходить горизонтальними або похилими штольнями, переріз і довжина яких відповідають геологічним умовам залягання корисних копалин і власне родовищу.

копалина шахта виробка родовище

Размещено на Allbest.ru