По назначению различают разведочные и эксплуатационные выработки (вскрывающие, подготовительные, очистные и специальные). Однако более правильное - деление их на классы (очистные и обслуживающие выработки), группы, подгруппы и виды. Так, обслуживающие состоят из трех групп (вскрывающие, подготовительные и специальные), вскрывающие из двух подгрупп (главные и вспомогательные), а вспомогательные - из многих видов (вентиляционные, людские, породные и т.д.).

2.1 ПОДЗЕМНАЯ ОБСЛУЖИВАЮЩАЯ ГОРНАЯ ВЫРАБОТКА

Подземная обслуживающая горная выработка (рис 1) имеет следующие элементы: кровлю 1, забои 2, 4, 5, бока 3, 7, почву 6, устье 8.

рис. 1. Подземная горная выработка

Устье выработки - место примыкания её к земной поверхности или другой выработке гораздо большего поперечного сечения.

Забой - поверхность горных пород или полезного ископаемого, на которую воздействуют орудиями труда с целью направленной выемки (отбойки), в результате чего он перемещается, а выработка удлиняется. Это основной процесс при подземной добыче угля.

Форма забоя зависит от размеров выработки, горно-геологических условий, физико-механических свойств пересекаемых пород, применяемых орудий труда и конкретных задач. Чаще он плоский, но может быть ступенчатым, уступным и т.д. Если осуществляется раздельная (селективная) выемка угля и породы, то забои приобретают уступную конфигурацию: на рис. 1 - плоский опережающий угольный забой 4 и два отстающих уступных породных 2, 5 (по кровле и почве пласта). Если же вести совместную выемку угля и породы, то забои будут иметь плоскую форму по всему сечению выработки. Встречаются и более сложные их конструкции.

Когда выработка достигнет своей проектной длины, её забой закрепляют (консервируют), и он прекращает своё существование, преобразуясь в торец (стенку).

Забой и устье, следовательно, не могут быть постоянными элементами обслуживающих горных выработок.

Сопряжения - характерный элемент всех выработок, за исключением тех, которые имеют малый размер поперечного сечения (шпуры, скважины и др.).

Постоянными элементами обслуживающих горизонтальных и наклонных горных выработок являются бока (стенки - у вертикальных), почва и кровля, а действующих очистных - забой, рабочее и выработанное пространство, почва кровля и сопряжения. Бока имеют короткие очистные выработки и полосы (реже).

На устройстве элементов лав остановимся подробнее (рис. 2). Лава 8 подготовлена двумя горизонтальными выработками 13 и 15 для подачи соответственно свежей и отвода отработанной струи воздуха (насыщенной газами, влагой и другими примесями). Фронт 9 перемещается по простиранию пласта в направлении двойной стрелки. С противоположной стороны остается выработанное пространство 1, которое постепенно заполняется породами 20 кровли, обрушающимися под действием сил горного давления Q. Рабочее пространство поддерживается крепью 22 и 23.

Как видим, лава имеет два сопряжения (7, 10), почву 19, кровлю 18, забой 11 и выработанное пространство 1. боков нет. В качестве таковых условно принимают: в одном случае - фронт 9 и обрушившиеся породы 20, в другом - сопряжения 7 и 10, которые именуются здесь бортами - левым и правым либо верхним и нижним (разрез А - А). Эти два случая различают в зависимости от применяемых орудий труда по способу извлечения угля и направлению продвигания забоя. Первый из них характерен для работы добычных комбайнов, вынимающих полезное ископаемое не по всему фронту сразу, а заходками шириной (глубиной) 0,5 м и более, которая обуславливает длину забоя 11, перемещающегося вдоль лавы по восстанию пласта.

Именно направление выемки определяет (ориентирует) элементы лавы. Тогда её правым боком можно принять фронт 9, а левым крепь 22 либо обрушившиеся породы 20. перемещение же работ происходит по простиранию пласта скачкообразно (циклично) на шаг, равный ширине захвата комбайна.

Таким образом, фронт лавы, её бока и борта не являются постоянными элементами, а определяются конкретными условиями разработки и, прежде всего, применяемыми орудиями труда.

Правильный выбор способа и направления выемки полезного ископаемого, базирующийся на детальной геологической разведке месторождения, во многом предрешает экономические показатели деятельности горных предприятий. Это задача - важнейшая функция органов управления угольной промышленности.

Но вернёмся к нашему примеру. По мере выемки угля передвигают крепь 23 и 22, а следовательно, перемещается вся лава. Позади остается выработанное пространство 1, в которое попадает часть подготовительных выработок 6 и 13. из них заблаговременно извлекают всё ценное и необходимое для повторного использования (оборудование транспортные сооружения и устройства, средства связи, энергоснабжения и т.д.). Участки 2 погашают и тщательно изолируют, чтобы там случайно не оказались люди и не проник туда воздух. Требования правил безопасности в данном случае должны соблюдаться неукоснительно.

рис. 2. Основные элементы лавы:

1, 4 - выработанные пространства лавы и верхнего яруса, 2 - погашенный участок вентиляционного штрека, 3 - погашенный целик, 5, 14 - охранные целики вентиляционного и откаточного штрека, 6, 15 - штреки (вентиляционный и откаточный), 7, 10 - сопряжения лавы с вентиляционным штреком и просеком, 8 - лава, 9 - фронт лавы, 11 - забой заходки, 12 - ниша, 13 - просек, 16 - печь, 17 - вентиляционная перемычка, 18, 19 - кровля и почва лавы, 20 - обрушенные породы, 21 - верхняк, 22, 23 - крепи (специальная и призабойная)

рис. 3. Открытая горная выработка

2.2 ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ

3.3 НАКЛОННЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ

К наклонным горным выработкам относят бремсберг, уклон, скат, печь, ходок, лаву, сбойку, а также наклонный ствол, имеющий непосредственный выход на поверхность.

Наклонный ствол 2 отличается от вертикального только своим расположением (под углом к горизонту). В большинстве случаев его (с поперечным сечением прямоугольной формы) проводят по пласту полезного ископаемого. В нашей угольной промышленности такие стволы используются редко, поскольку горные работы перешли на более глубокие горизонты.

Бремсберг 21 - выработка, пройденная, как правило, по полезному ископаемому в направлении падения и предназначена для спусков грузов на основной (откаточный) горизонт. Обычно бремсберг оснащен конвейерной установкой, реже - канатной (в вагонетках или скипах). В зависимости от расположения в шахтном поле он носит конкретные наименования - панельный, этажный промежуточный и т. д. Есть также вспомогательные бремсберги, проведенные параллельно основному и служащие для спуска породы, материалов, оборудования, подачи свежего воздуха.

Уклон 10 - горная выработка, используемая для подъёма полезных ископаемых. Его разновидности бывают такие же, как и бремсбергов.

Скат 6 - выработка, предназначенная для спуска различных грузов под действием гравитационных сил. Свои наименования скаты получают по типу спускаемых грузов.

Печь 16 (см. рис. 2) - выработка, проводимая по направлению восстания пласта или залежи непосредственно по полезному ископаемому и служащая для проветривания, транспортирования грузов и передвижения людей. Печь, из которой начинают добычу, называют разрезной. В качестве таковой может быть и просек (при отработке пласта по восстанию или падению).

Лава 8 (очистная выработка) сооружается по пласту либо залежи полезного ископаемого для его добычи (как правило, без подрывки боковых пород).

Ходок 23 (см. рис. 4) - горизонтальная или наклонная горная выработка, оборудованная трапами (лестницами) и предназначенная преимущественно для передвижения людей. Большей частью его проводят рядом с уклоном и бремсбергом либо из эксплуатационных штреков в очистные камеры.

Сбойка 19 проводится в процессе вскрытия шахтного поля (его части) между двумя главными выработками (стволами или штольнями, шурфами либо слепыми стволами) и служит, в основном, для проветривания. По этому признаку (прямоточное проветривание в период осуществления работ) на практике сбойками часто называют печи и просеки, соединяющие две близко расположенные выработки.

3.4 СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ

К специальным горным выработкам относят камеры, скважины, шпуры и ниши, которые могут располагаться под любым углом к горизонту, в том числе горизонтально и вертикально.

Камера 11 - выработка незначительной длины при сравнительно больших поперечных сечениях, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для различных целей: размещение оборудования (насосная, лебедочная и трансформаторная камеры, подстанция, гараж), материалов и инвентаря (запасных частей, ВВ - взрывчатых веществ и т.д.), санитарных служб и др. Камера используется также в качестве очистной или взрывной выработки.

Ниша 12 (см. рис. 2) - углубление в очистном забое или стенке горной выработки, необходимое для вспомогательных целей, в частности для начала выемки, монтажа комбайна и его ремонта. На откаточных горизонтах оборудуются ниши для укрытия людей при движении подземного поезда.

Скважины - выработки (цилиндрической формы, глубиной 5 м и свыше, диаметром более 75 мм), пройденные в горной породе или полезном ископаемом способом бурения. По назначению их различают как разведочные, эксплуатационные, вспомогательные, взрывные, водопонизительные и водяные. Эксплуатационные служат для добычи газов, нефти и растворенных минеральных веществ, взрывные - размещения в них заряда ВВ, две последние - для откачки воды; вспомогательные делят на лесоспускные, вентиляционные, породопропускные, дегазационные, замораживающие, тампонажные и т.д.

Шпур - цилиндрическая полость в горной породе или полезном ископаемом, имеющая глубину и диаметр соответственно до 5 м и 75 мм. Предназначается в основном для размещения заряда взрывчатого вещества, используется также для установки анкерной крепи, нагнетания растворов и других целей.

3.5 ОКОЛОСТВОЛЬНЫЙ ДВОР

Околоствольный двор - совокупность образующих его горных выработок (по назначению и конструкции составляющих особую, специальную группу), которые служат для соединения шахтного ствола (стволов) со всеми остальными выработками, а также размещения важных производственных служб (электроподстанции, гаража, водоотлива и др.).

Основная функция околоствольного двора - обеспечить бесперебойную работу подъёма и очистных выработок. Это - подземная станция, где осуществляются перевалочные процессы со всеми грузопотоками, и происходит спуск подъём людей.

Околоствольные дворы различают по типу подъёмных сосудов (клетевые и скипо-клетевые), количеству въездов (односторонние и двусторонние), расположению выработок (прямолинейные, круговые и тупиковые), числу рельсовых путей в одной выработке (одно, двух и многопутевые), по характеру движения составов (кольцевые, челноковые или смешанные).

В качестве околоствольных выработок (см. рис. 4) чаще всего используют квершлаги 12, камеры 11 и полевые штреки 14.

рис. 4. Виды подземных горных выработок:

1, 2, 16 - стволы (вертикальный, наклонный и слепой), 3 - штольня, 4, 7, 9, 14 - штреки (вентиляционный, откаточный, промежуточный и полевой), 5 - орт, 6 - скат, 8, 12, 15 - квершлаги (восточный, околоствольный и западный), 10 - уклон, 11 - камера, 13 - зумпф, 17, 23 - ходки (камерный и бремсберговый), 18 - гезенк, 19 - сбойка, 20 - шурф, 21 - бремсберг, 22 - просек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все выработки можно подразделить на подготовительные, технологические, транспортные и прочие. Производственный процесс можно выделить схемой, рис. 5:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

рис. 5 - Схема производственного процесса

здесь: З - заготовительные процессы - прохождение всех подготовительных выработок;

Т - технологические процессы по добыванию полезного ископаемого - это процессы разрушения полезного ископаемого или его отделения;

Тр - транспортные процессы - предназначены для транспортировки полезного ископаемого;

Х - процессы, связанные с хранением полезного ископаемого.

Прежде чем приступить к разработке месторождений полезного ископаемого или его части, необходимо провести ряд выработок, открывающих доступ с поверхности земли к месторождению. Такие выработки называются вскрывающими (штольни, стволы).

Применяется большое количество схем вскрытия месторождений полезного ископаемого. Основными факторами, влияющими на выбор схем вскрытия, являются мощность и угол падения пласта (жилы). Выбор схемы вскрытия месторождения осуществляют на основе технико-экологического сравнения нескольких вариантов.

После вскрытия месторождения полезного ископаемого проводят ряд капитальных выработок.

Сооружение угольного предприятия, включая все объекты под землей, на поверхности, а также монтаж оборудования и различных коммуникаций, завершается, как правило, проведением подготовительных и очистных горных выработок. После этого приступают к эксплуатации месторождения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондаренко А.Д., Паршиков А.М. Технология угольной промышленности. - Киев-Донецк, Вища школа, 1978 г. - 176 с.

2. Горобец И.А., Михайлов А.Н. Системы технологий. - Донецк: Технополис, 2003 г. - 303 с.

3. Основы технологии важнейших отраслей промышленности. Под ред. И.А. Сидорова. Учебник для экономических специальностей вузов. - Москва: Высшая школа, 1971 г. - 592 с.

Размещено на Allbest.ru