Гірнича геометрія

Похилими стволами для конвеєрного або скипового піднімання розкривають потужні похилі і пологі поклади (з кутом падіння 15-30°). Розкриття похилим стволом по покладу дає змогу відмовитись від проведення квершлагів, що зменшує час на розкриття.

Розкриття штольнею застосовують при відпрацюванні родовищ в гірській місцевості. При цьому штольню розташовують так, щоб її рівень знаходився нижче родовища або його частини. Кожний горизонт розкривають окремою штольнею, інколи проходять капітальні рудоспуски, сліпі стволи для транспортування руди до нижньої штольні. Відносно покладу штольню розміщують зі сторони лежачого, висячого боку паралельно родовищу або по його діагоналі.

Крім головного підіймального ствола на шахтах і рудниках проходять допоміжні стволи, які служать запасними виходами на поверхню і забезпечують нормальні умови для провітрювання. Ці стволи обладнуються допоміжною підіймальною установкою і мають східцеві відділення. По всій довжині шахтний ствол поділяють на декілька відділків (клітковий, скіповий, східцевий та інші).

Поблизу шахтного ствола, часто на кожному горизонті (поверсі), розміщують ряд горизонтальних і камероподібних виробок, які називаються виробками навколоствольного двору. Навколоствольний двір складається з виробок, призначених для розвантаження вагонеток в підземний бункер або завантаження їх в клітку; виробок, призначених дтя розташування порожніх вагонеток; камероподібних виробок, насосної, електропідстанцій, електровозного депо, диспетчерської, медпункту, водозбірника та ін.

Тип навколоствольного двору залежить від кількості корисних копалин і порід, які видаються по стволу, способу їх підіймання (в скіпах або клітках), кількості стволів, які обслуговуються навколоствольним двором, прийнятої схеми провітрювання.

На великих шахтах, що мають велику потужність, як правило, будують кругові навколоствольні двори, що забезпечує потоковість руху транспорту, а в шахтах невеликої потужності - тупикові.

Типова форма поперечного перерізу стволів шахт - кругла. Прямокутна форма дає змогу краще використовувати площу поперечного перерізу стволів шахт, але використовують її дуже рідко, тому що типовим матеріалом кріплення при цьому є дерево, яке не може прийняти на себе великий гірничий тиск.

Стволи круглого перерізу, які укріплюються бетоном і металом, є досить поширеними в промисловості, оскільки кріплення з цих матеріалів запобігає руйнуванню стволів протягом великого терміну служби.

Кількість, тип і розміри підіймальних посудин вибирають залежно від величини вантажу, який підіймають.

Підготовчі роботи передбачають проведення горизонтальних і вертикальних виробок, при допомозі яких розкрита частина родовища розділяється на окремі виймальні дільниці - поверхи, блоки, панелі, стовпи. Такі виробки називаються підготовчими. До них відносяться відкаточні орти і штреки висхідні, які призначені для транспортування гірської маси і обладнання, переміщення людей, вентиляції і т.д.

Для окремого поверху розкриття, підготовка і очисне виймання виконуються послідовно, але в межах шахтного поля ці стадії розробки виконуються паралельно.

Для безперебійної роботи гірничого підприємства необхідно, щоб роботи по розкриттю обов'язково передували підготовці, а підготовка передувала очисному вийманню.

Очисним вийманням називається комплекс виробничих процесів, що проводяться в підготовлених блоках з метою виймання і доставки корисної копалини. Очисне виймання складається з таких процесів: відокремлення корисної копалини від масиву, доставка його до відкаточного горизонту, провітрювання, підтримування відпрацьованого простору, його кріплення або його закладка.

Відповідно до конкретних гірничо-геологічних і виробничих умовами користуються такими формами поперечного перерізу горизонтальних виробок:

· прямокутна - при рамній або комбінованій конструкції кріплення та відсутності бокового тиску;

· трапецієвидна - при рамній конструкції кріплення й незначному боковому тиску;

· полігональна - при кріпленні виробок збірним залізобетонним кріпленням і відсутності бокового тиску;

· арочна - при кріпленні виробок металевим кріпленням в умовах дії гірничого тиску зверху і з боків виробки;

· склеписта - при кріпленні виробок суцільним бетонним або кам'яним кріпленням в умовах значного гірничого тиску зверху і відсутності бокового тиску;

· підковоподібна - за тих же умов, що й склеписта, але при наявності бокового тиску;

· замкнена (кругла або склеписта і підковоподібна зі зворотним склепінням) - у випадку значного всестороннього гірського тиску.

Найбільш поширеними формами поперечного перерізу горизонтальних виробок є трапецієвидна, арочна або у формі склепіння.

Розміри поперечного перерізу гірничих виробок залежать від їх призначення і габаритів обладнання, яке в них розміщується. Визначаються вони розмірами вагонеток і електровозів, кількістю рейкових колій, віддаллю між кріпленням і частиною потягу, яка найдалі виступає, способом переміщення людей і кількістю повітря, що подається для провітрювання.

На більшості родовищ можна застосовувати різні системи розробки. Але для кожної дільниці родовища або пласта повинна бути вибрана найбільш раціональна система розробки.

Із геологічних факторів, які впливають на вибір тієї чи іншої системи розробки, важливими є умови залягання копалини (кут падіння покладу або пласта, його потужність, властивості корисної копалини і вміщуючих порід).

Із фізико-технічннх властивостей найважливішими є стійкість корисної копалини і вміщуючих порід, яка визначає спосіб управління гірничим тиском, а також розміри очисних забоїв. Одні системи можуть застосовуватись тільки при відпрацюванні тонких рудних тіл або пластів, інші, навпаки - тільки потужних і т.д.

При будь-якій системі розробки очисне виймання ділиться на такі виробничі процеси:

відокремлення корисної копалини від масиву;

ставку - переміщення від забою до відкаточних виробок;

підтримання відпрацьованого простору.

Підземні гірничі виробки можуть бути розташовані в просторі горизонтально, похило, вертикально або зі змінним кутом нахилу. Вони можуть розміщуватися на різних горизонтах, перетинатися,

бути перехресними, знаходитись на одній поздовжній осі. При цьому форма перерізу гірничих виробок може бути різною.

Відносно покладів корисної копалини гірничі виробки розташовуються по простяганню, вхрест простягання і по піднесенню (падінню) пласта. В зв'язку з цим гірничі креслення виконуються у вигляді проекцій на горизонтальні, вертикальні.

Основні особливості підземних гірничих виробок, які необхідно враховувати при їх зображенні, є такі:

Підземні гірничі виробки являють собою не фізичні тіла, а пустоти в товщі гірських порід. При цьому положення, форма і розміри гірничих виробок багато в чому визначаються умовами залягання масиву гірських порід і корисної копалини, призначенням гірничих виробок і способом їх виконання.

Контури гірничих виробок мають неправильну форму внаслідок природного порушення масиву гірських порід і впливу на них гірничих (найчастіше вибухових) робіт.

Гірничі виробки являють собою динамічні об'єкти зображення внаслідок зміни розвитку гірничих робіт в часі й просторі.

Підземні гірничі виробки мають велику протяжність і порівняно (по відношенню до довжини) невеликі поперечні розміри.

Виходячи з першої особливості, зображувати гірничі виробки необхідно спільно з масивом гірських порід, або корисної копалини.

Друга особливість вимагає спрощеного зображення контурів гірничих виробок. Це положення не відноситься до зображення контурів конструктивних елементів.

Відповідно до третьої особливості гірничих виробок креслення повинні забезпечувати можливість поповнення і зміни відображеної на них ситуації.

І, нарешті, четверта особливість підземних гірничих виробок визначає необхідність застосуваня різних масштабів на одному кресленні: малих - для зображення всієї гірничої виробки і великих - для її перерізів. Але ж при виконанні підземних конструкцій, які мають порівняно невеликі розміри, масштаб для всіх проекцій повинен бути єдиним.

При виконанні креслень підземних гірничих виробок слід керуватися такими основними принципами і умовностями:

1. Незакріплені гірничі виробки, а також відпрацьований простір зображують на кресленнях у вигляді спрощених контурів з заміною складних ліній прямими, ламаними і кривими.

2. На кресленнях, виконаних у великих масштабах, капітальні гірничі виробки зображуються по їх контуру з позначенням виду кріплення:

а) внутрішні контури гірничих виробок, закріплених монолітним
бетоном або залізобетоном, виконуються суцільною основною лінією, а
контури виробок в проходці - тонкими суцільними лініями (рис.3.1).

По контуру гірничої виробки необхідно позначати масив гірських порід. У випадках, коли основним елементом зображення є гірничо-будівельна конструкція, або у випадку малого масштабу креслення державним стандартом допускається не позначати масив гірських порід;

б) на маркшейдерсько-геологічних кресленнях вигляд кріплення
зображується кольорами:

оранжевим - цегляне кріплення, сірим - бетонне, фіолетовим - металеве, жовтим - дерев'яне.

Рис. 3.1 Вертикальний переріз капітальної гірничої виробки

На кресленнях, виконаних в малих масштабах, всі гірничі виробки зображуються умовними знаками без визначення вигляду кріплення(рис.3.1.1.).

На поперечних розрізах гірничих виробок і на кресленнях, що виконуються в масштабі 1:500 і менше, перерізи гірничих виробок наполовину (по діагоналі) затушовуються.

Рис. 3.2 Гірничі виробки і вміщуючі гірські породи

На вертикальних, горизонтальних і похилих розрізах при зображенні розкривних, підготовчих і нарізних гірничих виробок, а також систем розробки, коли типи гірських порід або корисних копалин виділяти не потрібно, корисна копалина і вміщуючі породи в перерізах позначають згідно п. 2.

Елемент товщі гірських порід, що вміщує гірничу виробку, на розрізах і перерізах у великих масштабах обмежується хвилястою тонкою лінією або суцільною тонкою з ізломами. Відповідно до ГОСТ 2.306-68 допускається не виділяти елемент масиву гірських порід, вміщуючих гірничу виробку. У цьому випадку масив порід або корисну копалину слід показувати тільки по контурах гірничої виробки або на характерних її дільницях (рис.3.2). На кресленні капітальних гірничих виробок із зображенням будівельних конструкцій масив гірських порід по контуру виробок можна не показувати (див. рис.3.1).

Контур земної поверхні і поверхні відпрацьованого простору на розрізах і перерізах виконується суцільною основною лінією, а границі між породами, а також контури покладів корисної копалини зображуються тонкими суцільними лініями.

3.2 Плани, вертикальні проекції, горизонтальні і вертикальні розрізи та перерізи гірничих виробок

Плани широко застосовуються при зображенні гірничих виробок. На них вказують відмітки точок або горизонтів гірничих робіт.

На планах гірничих виробок зображуються: технічні границі шахти; основні, допоміжні і очисні виробки; контакти корисної копалини з породами; геологічні порушення; лінії січних площин; цілики і т.д. Горизонтальну площину проекцій розташовують зі сторони лежачого боку корисної копалини так, щоб лінія простягання зображеної дільниці була паралельна нижній рамці креслення. В практиці гірничого виробництва зустрічаються такі плани: план гірничих робіт; по горизонтальні (рис.3.3.1.)поверхові (рис.3.3.); зведені плани гірничих робіт; гіпсометричні.

Вертикальні проекції застосовуються для зображення гірничих об'єктів, якщо проектування на горизонтальну площину П, викликає великі спотворення, наприклад, при зображенні гірничих виробок на крутих пластах. Вертикальні площини проекцій П₂ і П₃ розташовують по простяганню і вхрест простягання покладу корисної копалини.

Розрізи і перерізи широко застосовуються для зображення гірничих виробок. При побудові розрізів і перерізів січними площинами можуть бути вертикальні площини, розташовані по простяганню і вхрест простягання покладу або впоперек та вздовж гірничої виробки, а також горизонтальні, похилі і ступінчасто розташовані площини.

На вертикальних проекціях і розрізах зображуються: основні, допоміжні і очисні виробки; контур корисної копалини і геологічні по рушення; лінія виходу корисної копалини на земну поверхню; лінії геологічних розрізів і т.д.

Рис. 3.3.1 Погоризонтні плани гірничих робіт

Рис. 3.3 Система підповерхового обрушення: а - план основного горизонту; б - план 1 підповерху; в - розріз вхрест простягання

Маркшейдерські плани і вертикальні проекції гірничих виробок складаються за координатами точок, одержаних в результаті підземних зйомок. Виробки наносяться за координатами і за результатами замірів контурів.

Складання вертикальних проекцій (розрізів) на маркшейдерських кресленнях розпочинають з перерахунку координат в умовній системі. Початок координат вертикальної площини zoy вибирають в точці перетину будь-яких капітальних виробок. Вісь ординат у орієнтують по простяганню, вісь z - вертикально вверх. Числові значення приростів координат визначають графічно або аналітично, користуючись такими формулами:

де Дх, Ду, Дz - прирости координат в старій системі; Дх', Ду', Дz' - прирости координат в умовній системі; б - кут простягання пласта корисної копалини.

Вибір виду зображення гірничих виробок визначається формою і умовами залягання корисної копалини.

Для горизонтальних, пологих і похилих пластів, пластоподібних покладів, жил, лінз малої і середньої потужності основним видом зображення гірничих виробок є план. Додатковими видами зображення є розрізи, перерізи і профілі.

Для крутих пластів, пластоподібних покладів, жил, лінз малої і середньої потужності основним видом зображення гірничих виробок є план і проекція на вертикальну площину.

Додатковими видами зображень є розрізи вхрест простягання і горизонтальні розрізи, перерізи і профілі.

Для потужних, пологих та похилих пластів основними видами зображення є плани гірничих виробок по пласту і шарах (при пошаровому вийманні). Додатковими видами зображень є горизонтальні і вертикальні розрізи, перерізи і профілі.

Для потужних рудних покладів основним зображенням є план гірничих виробок по горизонтах. Додатковими видами зображень є розрізи вхрест простягання, вертикальні проекції, горизонтальні розрізи, перерізи і профілі.

Для потужних крутих пластів основними видами зображень є: план гірничих виробок по пластах, проекції на вертикальну площину по пластах і вертикальні розрізи по печах, а також план гірничих виробок по кожному шару при вийманні корисної копалини горизонтальними шарами.

Додатковими видами зображень є розрізи вхрест простягання, перерізи і профілі.

3.3 Зображення похилого перерізу (розрізу) гірничих виробок на вертикальну, горизонтальну і похилу площину проекцій

Для зображення гірничих виробок, які проведені по крутих пластах, будують вертикальну проекцію похилого перерізу. Січна площина, як правило, розташовується по простяганню пласта корисної копалини. При зображенні виробок невеликих розмірів можна вважати, що січна площина проходить паралельно пласту корисної копалини. На рис.3.4. наведені розріз вхрест простягання Б-Б і вертикальна проекція січної площини А-А. Виробки при зображенні у ертикальній проекції показують суцільними основними лініями, виробки, які розташовані за січною площиною, - штриховими лініями, а перед січною площиною - штрихпунктирними потовщеними лініями.

Рис. 3.4 Збраження похилого перерізу гірничих виробок на вертикальну площину проекцій

При розробці пологих пластів часто доцільно виконувати горизонтальну проекцію похилого перерізу.

Для зображення системи очисних і підготовчих виробок і при вирішенні деяких технологічних питань часто користуються ортогональними проекціями на похилі площини. Похилу площину проекцій розташовують паралельно площині пласта або основним гірничим виробкам. Часто похилою площиною проекцій користуються як січною і зображення виконують у вигляді розрізу або перерізу. Такі зображення в гірничій практиці інколи називають планами гірничих робіт.

Гірничі виробки, які проводяться по простяганню пласта, на таких похилих проекціях зображуються паралельно нижній рамці креслення, а виробки, які проводяться по підійманню або падінню, креслимо паралельно вертикальній рамці креслення. При додержанні кута падіння і невеликих розмірах покладів корисних копалин гірничі об'єкти проектуються на похилу площину проекцій в натуральну величину. А тому зображення зменшують відповідно з прийнятим масштабом креслення. Такі креслення широко застосовуються при зображенні технологічних схем очисних і підготовчих виробок вугільних родовищ.

При складанні маркшейдерських планів гірничих робіт у випадку змінюваності елементів залягання пласта корисної копалини проекції на похилу площину складаються за координатами точок підземної зйомки. Складання плану гірських робіт в проекції на похилу площину, так само, як і на вертикальну, починають з переобчислення координат точок в умовній системі. Початок координат розташовують на перетині основних гірничих виробок. Вісь абсцис орієнтують по підійманню площини проекції, а вісь ординат - по її простяганню. Числові значення координат визначають графічно або аналітично за формулами:

де Дх, Ду, Дz - прирости координат в старій системі; Дх', Ду', Дz' - прирости координат в новій системі; б - кут простягання похилої площини проекцій в старій системі; д - кут падіння площини проекцій. На рис. 3.5, а показано дільницю гірничих робіт в проекції на горизонтальну площину, а на рис. 3.5, б - та ж дільниця в проекції на похилу площину (б - 63°; д= 74°). Осі нової системи координат х", у" проведені по гірничих виробках. За початок відліку координат прийнята точка 1. За рис. 3,5, б можна визначити, наприклад, дійсну величину похилої виробки 1-2-3, або встановити будь-який інший лінійний розмір.

Рис. 3.5 Зображення дільниці гірничих робіт в проекціях: а - на горизонтальну площину; б - на похилу площину

Размещено на Allbest.ru