1.1.4.. Средства механизации при открытых способах добычи полезных ископаемых.

Применяют 3 технологические схемы:экска­ваторный, гидравлический и комбинированный (их сочетание). Первый способ универсален, он основан на применении различ­ных типов экскаваторов, транспортных средств и способов рыхления пород. Второй способ, основанный на использовании энергии струи воды, применяется на вскрышных работах при породах, легко поддающихся размыву и транспортированию водой. (при нали­чии источников воды, дешевой электроэнергии и больших площадей для размещения гидроотва­лов).

Добытые полезные ископаемые транспортируют на обогатительную фабрику или потребителям, вскрышные породы отвозят в отвалы. От­вал – породная насыпь, образующаяся в результате планомер­ного размещения пустой породы. Отвалы бывают внутренние и внешние. Внутрен­ние отвалы располагаются в выработанном пространстве дан­ного карьера, внешние – за его пределами.

Тема3. Технология добычи полезных ископаемых подземным способом.

Подзем­ные горные выработки – имеют замкнутый контур поперечного сечения, расположен­ны на некоторой глубине от поверхности. Среди подземных выделяют протяженные, очистные выработки и камеры. Протя­женные выработки имеют обычно большую длину и незначи­тельные размеры поперечного сечения. По положению в про­странстве они разделяются на вертикальные, горизонтальные и наклонные.

Формы и размеры поперечного сечения выработок

Они зависит от физико-механических свойств пересекаемых ими пород, срока службы выработки, назначения, а также свойств материала крепи.

Наиболее распространенной формой поперечного сечения вер­тикальных стволов является круглая, редко прямоугольная. Для крепления стволов, имеющих круглую форму применяют монолитный бетон, а прямоугольную – дерево.

Формы поперечных сечений горизонтальных и наклонных выработок более разнообразны. При деревянной крепи - форма прямоугольника или трапеции, при бетонной –сводчатая форма с верти­кальными боковыми стенками, при металлической – арочная. В зависимости от величины и направления давления горных пород (бокового или со стороны почвы) выработкам придают круглуюили овальную форму.

Рис. 2. Формы поперечного сечения выработок:

а – прямоугольная; б – трапециевидная; в – сводчатая; г – арочная;

Размеры поперечного сечения выработки определяются га­баритами подъемных сосудов или транспортного оборудования (клети, скипы, вагонетки, электровозы, конвейеры и др.), не­обходимыми зазорами между крепью и указанным оборудова­нием, а также количеством воздуха, который должен проходить по выработке. Минимально допустимая площадь поперечного сечения го­ризонтальных и наклонных выработок составляет 3,7 м². От­дельные выработки имеют площадь сечения 20 - 25 м².

Шахта. Шахтное поле

Промышленное предприятие, предназначенное для разра­ботки или разведки месторождений полезных ископаемых, на­зывают горным предприятием. Горное предприятие, осущест­вляющее добычу угля, руд и нерудных полезных ископаемых подземным способом, называют шахтой.

В понятие шахты как включают наземные сооружения и сово­купность подземных горных выработок. Несколько шахт и поверхностных цехов, объединенных еди­ным административно-хозяйственным управлением, имеющим общее централизованное хозяйство по переработке и отправке поденного ископаемого, образуют шахтоуправление (рудник).

Современная шахта – высокомеханизированное предприятие, оснащенное производительными машинами и механизмами для добычи и транспортирования полезного ископаемого, про­ведения горных выработок, водоотлива и перемещения воздуха по выработкам.

В зависимости от размеров месторождения для его разработки может быть заложена одна или несколько шахт, при этом месторождение делят на части. Часть место­рождения, отделенная для разработки одной шахте, называется шахтным полем.

Границами шахтного поля являются поверхности, ограничивающие его по простиранию и падению. Длина шахтного поля по простиранию может достигать 20 км, по падению 4 - 5 км. Шахтные поля со всеми расположенными в их пределах вы­работками изображают на специальных (маркшейдерских) плана.

Деление шахт на категории по метану

При подземных горных работах из угля и вмещающих пласт пород в горные выработки выделяется метан. Существуют три формы его выделения: обыкновенное, суфлярное и внезапное.

При обыкновенном выделении метан поступает в атмосферу непрерывно сравнительно равномерными порциями со всей открытой площади пласта и пород.

При суфлярном выделении газ поступает из разломов по­род, шпуров и скважин в пласте. Продолжительность суфляров – различна – от не­скольких дней до нескольких лет.

Под внезапным выделением следует понимать такое дина­мическое явление, при котором происходит быстрое разруше­ние части угольного пласта с почти мгновенным выбросом боль­шого количества газа, выносом измельченного угля в приле­гающую выработку и образованием характерной полости.

Запасы шахтного поля. Потери

В пределах шахтного поля заключены определенные запасы полезного ископаемого. Различают геологические, балансовые и забалансовые запасы (рис. 3).

Геологическими называют общее количество запасов полез­ного ископаемого месторождения или его части.

Балансовыми называют такие запасы, разработка которых экономически целесообразна; по качеству полезного ископае­мого они отвечают требованиям их промышленного использова­ния, а по количеству и условиям залегания пригодны для до­бывания при современном уровне техники.

Забалансовые запасы не отвечают действующим кондициям по мощности и качеству, однако их следует рассматривать как объект освоения в будущем, по мере развития техники, техно­логии добычи и переработки полезных ископаемых.

Рис.3. Классификация запасов и потерь угля

Балансовые запасы равны геологическим за вычетом заба­лансовых запасов.

К забалансовым относят запасы, которые сосредоточены в пластах нерабочей мощности или уголь имеет высокую золь­ность сверхлимитное содержание серы, или залегают на глу­бине, недоступной для разработки с использованием сущест­вующей технологии.

Запасы полезного ископаемого в зависимости от их изучен­ности подразделяются на четыре категории: А, В, С₁ и С₂.

К категории А относятся запасы, детально изученные с помощью горных выработок; имеются полные дан­ные о качестве полезного ископаемого.

К категории В относятся запасы, которые разведаны и изу­чены в меньшей степени, чем запасы категории А.

К категории С₁ относятся запасы, которые установлены на основании данных отдельных разведочных выработок, геологи­ческих и геофизических съемок; условия залегания и качество полезного ископаемого изучены в общих чертах.

К категории С₂ относятся запасы, оцененные только по гео­логическим данным.

Строительство новой шахты допускается в том случае, когда запасы категории А+В составляют более 50% общих запасов шахтного поля, а остальная часть относится к категории С₁.

Потери балансовых запасов. При разработке шахтного поля не все балансовые запасы могут быть выданы на поверхность. Часть их остается в нед­рах и составляет потери. Величина потерь выражается в виде коэффициента потерь, представ­ляющего отношение количества потерянного полезного ископаемого к его балансовым запасам. Кпот=Qпотери иск./Q баланс. запасы.

Потери полезного ископаемого принято разделять на три группы.

1. Потери в барьерных целиках, называемые общешахтными. Барьерные це­лики изолируют шахтные поля, предохраняют действующие горные выработки от прорыва в них поверхностных или под­земных вод или ликвидированных горных выра­боток.

2. Потери, связанные с геологическими нарушениями пла­стов и окружающих пород не позволяющими вести нормальную отработку участков.

3. Потери эксплуатационные, которые включают:

- потери по площади (не вынимаемые части целиков);

- и по мощности пласта (пачки угля, оставленные в кровле, почве или между слоями пласта);

-потери от неправильного ведения горных работ;

-потери отбивного угля в результате неполной выдачи его из очистного за­боя, при взрывных работах, при транспортировании по выра­боткам.

Промышленные запасы. Часть балансовых запасов, которая может быть выдана на поверхность при разработке месторождения, называется про­мышленными запасами; они равны балансовым за вычетом потерь. Потери угля, %, определяются по формуле .

гдеZ- промышленные запасы шахтного поля, т;

Zб -балансовые запасы шахтного поля, т.

Количество полезного ископаемого, добываемого из место­рождения, оценивается коэффициентом извлечения С, который показывает, какую часть балансовых запасов выдают на по­верхность. .

По степени подготовленности к добыче промышленные за­пасы разделяются на

Вскрытые запасы – часть промышленных запасов, для раз­работки которых не требуется дополнительного проведения ка­питальных горных выработок (стволов, штолен, капитальных квершлагов, бремсбергов), т. е. выработок, проводимых за счет капитальных вложений и зачисленных на баланс основных фондов предприятия.

Подготовленные запасы – часть вскрытых запасов, которые оконтурены основными выработками и не требуют для даль­нейшей их подготовки к очистной выемке проведения дополни­тельных подготовительных выработок.

Готовыми к выемке запасами считают часть подготовлен­ных запасов, для извлечения которых проведены все подготови­тельные и нарезные выработки и закончены работы по подго­товке очистных забоев.

Основные параметры шахты

Различают производственную и проектную мощности шахты.

Производственная мощность шахты – максимально воз­можная в реальных условиях добыча полезного ископаемого установленного качества в единицу времени (сутки, год), опре­деляемая исходя из условий производства в рассматриваемом периоде на основе наиболее полного использования оборудо­вания, рационального режима работы, эффективной технологии и организации производства при соблюдении требований без­опасности и правил технической эксплуатации.

Проектная мощность А – потенциально возможный объем до­бычи угля, предусмотренный утвержденным проектом и соот­ветствующий заложенным решениям по технике, технологии и организации работ, измеряется в т/год или т/сут.

Срок службы Т предприятия – время, в течение которого будут извлекаться промышленные запасы.

Следовательно, между основными параметрами угольной шахты существует следующая зависимость:

т. е. при постоянных запасах с увеличением проектной мощно­сти шахты срок службы ее уменьшается.

С увеличением проектной мощности шахты объем капитало­вложений при ее строительстве, отнесенных к 1 т промышлен­ных запасов, возрастает, эксплуатационные же затраты, кото­рые связаны с обслуживанием подъема, водоотлива, содержа­нием административно-хозяйственного аппарата, из-за сокра­щения срока службы шахты, наоборот, уменьшаются.

Срок службы шахт получается как производная величина при обосновании мощности шахты и запасов ее поля.

На протяжении всего срока службы предприятия выделя­ются следующие этапы:

-строительство и ввод в эксплуатацию;

-освоение проектной мощности, стабильная ра­бота;

-подготовка новых горизонтов (или реконструкция);

-зату­хание добычи и выбытие мощности.

Производственная мощность шахты не является величиной постоянной. Под влиянием изменения горно-геологических ус­ловий, технического прогресса, возможной реконструкции она меняется во времени.

Стадии разработки месторождения

Полезное ископаемое чаще всего залегает глубоко под зем­лей. Вскрытием называют обеспечение доступа с поверхности земли к месторождению путем проведения гор­ных выработок для создания условий подготовки полезного ис­копаемого к выемке.

Вскрывающие выработки делятся на главные ((имеющие выход на поверхность (стволы, штольни)), и вспомога­тельные (не имеющие выхода на поверх­ность (квершлаги, слепые стволы, гезенки)).

Подготовкой называют проведение подготовительных выра­боток после вскрытия шахтного поля, обеспечивающих условия для ведения очистной выемки.

Очистная выемка – комплекс работ по извлечению (добы­ванию) полезного ископаемого в очистном забое, она составляет сущность (цель) подземной разработки.

Главной из особенностей технологии добычи-перемещения рабочего места, которое обеспечивается систематическим воспроизводством фронта очистных забоев путем проведения подготовительных и нарезных выработок.

Совокупность работ по вскрытию, подготовке месторожде­ния и выемке полезных иско­паемых называют подземной разработкой месторождения.

При этом должны быть обеспечены такие основные требования:

1. применение наиболее рациональных и эффективных методов добычи основных и совместно с ними залегающих полез­ных ископаемых, недопущение сверхнормативных потерь и сверхнормативного разубоживания полезных ископаемых, а также выборочной отработки богатых участков месторожде­ний, приводящей к необоснованным потерям балансовых запа­сов полезных ископаемых;

2. осуществление доразведки месторождений полезных ис­копаемых и иных геологических работ, проведение маркшейдер­ских работ, а также ведение предусмотренной технической до­кументации;

3. учет состояния и движения запасов, потерь и разубоживание полезных ископаемых;

4. недопущение порчи разрабатываемых и соседних с ними месторождений полезных ископаемых в результате проводи­мых горных работ, а также сохранение запасов полезных ис­копаемых, консервируемых в недрах;

5. сохранение и учет попутно добываемых, временно не ис­пользуемых полезных ископаемых, а также отходов производ­ства, содержащих полезные компоненты;

6. рациональное использование вскрышных пород и отхо­дов производства, а также правильное их размещение;

7. безопасность для жизни и здоровья работников и насе­ления, охрана недр и других объектов окружающей природной среды, зданий и сооружений; разработка и утверждение пла­нов ликвидации аварий.