- •Загальні питання технології видобутку вугілля
- •Короткі відомості з історія видобутку вугілля
- •Короткі відомості про вугільні родовища України
- •Вуглевидобуток в Україні та перспективи його розвитку
- •Утворення родовищ корисних копалин
- •Утворення вугілля.
- •Елементи залягання вугільних пластів і рудних тіл.
- •Головні технологічні властивості гірничих порід і масивів.
- •Шахта, шахтне поле, запаси
- •Ділення шахт на категорії за метаном.
- •Гірничі виробки
- •Проведення та кріплення гірничих виробок
- •Прояви гірського тиску у одиночній виробці
- •Форми і розміри поперечного перетину виробок. Конструкції кріплення
- •Кріплення виробок
- •Кріплення вертикальних виробок
- •Кріплення похилих виробок
- •Способи і схеми будівництва виробок
- •Проведення горизонтальних виробок буропідривним способом
- •Буропідривні роботи
- •Буріння шпурів.
- •Заряджання та підривання шпурів.
- •Провітрювання вибою.
- •Навантаження породи
- •Допоміжні роботи
- •Зведення постійного кріплення
- •Проведення виробок за допомогою гідромеханізації
- •Проведення виробок за допомогою комбайнів
- •Проведення горизонтальних виробок у неоднорідних породах
- •Способи проведення, розташування підривки бокових порід
- •Проведення виробок вузьким вибоєм
- •Проведення виробок широким вибоєм
- •Особливості будівництва похилих виробок
- •Проведення стволів
- •Технологічний комплекс поверхні шахти
- •Приствольний двір
- •Підготовка шахтних полів
- •Розподіл шахтного поля на основні частини
- •Класифікація способів підготовки
- •Поверховий спосіб підготовки
- •Панельний спосіб підготовки
- •Погоризонтний спосіб підготовки
- •Спосіб підготовки головними штреками
- •Комбінований спосіб підготовки
- •Розкриття шахтних полів
- •Фактори, що впливають на спосіб розкриття. Вимоги до способів розкриття
- •Основні способи розкриття
- •Розкриття вертикальними стволами.
- •Розкриття похилими стволами.
- •Розкриття штольнями.
- •Комбінований спосіб розкриття.
- •Число стволів та їх розміщення в шахтному полі
- •Системи розробки пластових родовищ
- •Загальні відомості
- •Вимоги до систем розробки
- •Фактори, що впливають на вибір системи розробки
- •Класифікація систем розробки вугільних пластів
- •Суцільні системи розробки
- •Суцільна система розробки лава-поверх (ярус) на пологому пласті
- •Суцільна система розробки на крутому пласті
- •Суцільна система розробки з вийманням по повстанню
- •Стовпові системи розробки
- •Стовпова система розробки лава-ярус (поверх) на пологому пласті
- •Стовпова система розробки на крутому пласті
- •Стовпова система розробки з вийманням вугілля по повстанню (падінню)
- •Комбіновані системи розробки
- •Загальні поняття про системи розробки потужних пластів
- •Очисні роботи
- •Виймання вугілля
- •Виймання вугілля комбайнами
- •Виймання вугілля стругами і скреперостругами
- •Гідравлічна відбійка вугілля
- •Доставка вугілля в лавах
- •Кріплення очисних вибоїв
- •Управління гірничим тиском в очисному вибої
- •Загальні відомості про способи управління покрівлею
- •Спосіб управління покрівлею повним обваленням
- •Часткова закладка
- •Плавне опускання покрівлі
- •Закладні матеріали
- •Гідравлічна закладка
- •Пневматична закладка
- •Самотічна закладка
- •Підземний транспорт
- •Рейковий транспорт
- •Канатна відкатка
- •Конвеєрний транспорт
- •Шахтний підйом.
- •Рудникова атмосфера. Способи провітрювання гірничих виробок
- •Шахтне повітря.
- •Атмосферне і шахтне повітря
- •Поняття про газовий режим
- •Шахтний пил
- •Кліматичні умови в гірничих виробках
- •Рух повітря в гірничих виробках. Вентиляційні пристрої. Провітрювання виробок
- •Причини, які обумовлюють рух повітря по виробках
- •Вентиляційні пристрої в підземних виробках
- •Витоки повітря і заходи боротьби з ними
- •Контроль за станом рудникової атмосфери.
- •Особливості розробки рудних родовищ
- •Загальні положення
- •Промислова характеристика рудних родовищ
- •Ділення шахтних полів
- •Стадії розробки рудних родовищ
- •Технологічні схеми основних виробничих процесів при виїмці руди
- •Відбійка руди
- •Вторинне дроблення руди
- •Доставка і завантаження руди
- •Системи розробки рудних родовищ
- •Класифікація систем розробки
- •Системи розробки з відкритим виробленим простором
- •Системи розробки з магазинуванням руди
- •Системи розробки з закладкою
- •Системи розробки з кріпленням
- •Системи розробки з обвалюванням руди і бокових порід
- •Про спеціальні способи підземного видобутку руди
- •Поняття про розробку корисних копалин відкритим способом
- •Принцип відкритої розробки.
- •Елементи уступу.
- •Етапи відкритої розробки.
- •Розкриття кар'єрних полів.
- •Розкривні і видобувні роботи.
- •Переміщення кар'єрних вантажів.
- •Переваги і недоліки відкритого способу розробки.
- •Збагачування вугілля
- •Загальні відомості про копальневі вугілля
- •Основні аналітичні показники
- •Класифікація і маркірування вугілля
- •Вуглезбагачувальні фабрики
- •Загальні відомості
- •Технологічні операції при збагаченні вугілля
- •Вуглеприйом і підготування вугілля до збагачення
- •Загальні відомості
- •Доставка вугілля на фабрику і його прийом
- •Видалення з вугілля сторонніх предметів
- •Попередня класифікація і дробіння
- •Акумулювання рядового вугілля у бункерах
- •Грохочення вугілля
- •Гранулометричний склад вугілля
- •Ситовий аналіз
- •Призначення і види грохочення
- •Порядок виділення класів при грохоченні
- •Решета і сита
- •Основні фактори, що впливають на процес грохочення
- •Визначення ефективності процесу грохочення
- •Класифікація грохотів
- •Роздрібнення вугілля
- •Загальні відомості
- •Класифікація дробарок
- •Падіння твердих тіл у середовищі
- •Вільне падіння тіл у середовищі
- •Щільне падіння тіл у середовищі
- •Гідравлічна класифікація
- •Основи гідравлічної класифікації
- •Гідравлічні класифікатори
- •Фракційний аналіз і збагаченність вугілля
- •Проведення фракційного аналізу
- •Збагачуваність вугілля
- •Криві збагачення
- •Основи гравітаційного збагачення вугілля
- •Основні поняття
- •Збагачення у важких середовищах
- •Загальні відомості
- •Властивості мінеральних суспензій
- •Сепаратори для збагачення у важких середовищах
- •Регенерація суспензій
- •Технологічні схеми збагачення вугілля у важких середовищах і регенерації магнетитових суспензій
- •Збагачення вугілля відсадженням
- •Сутність процесу відсадження
- •Теоретичні основи процесу відсадки
- •Технологічні параметри відсадки
- •Відсадні машини
- •Збагачення вугілля у протитечних гравітаційних апаратах
- •Шнекові сепаратори
- •Флотація вугілля
- •Загальні відомості
- •Теоретичні основи флотації
- •Флотаційні реагенти
- •Класифікація флотаційних машин
- •Флотаційні машини
- •Схеми флотації
- •Звезводнювання продуктів збагачення
- •Загальні відомості
- •Звезводнювання в елеваторах
- •Звезводнювання на грохотах
- •Звезводнювання в центрифугах
- •Фільтрування продуктів флотації і шлама
- •Загальні відомості
- •Дискові вакуум-фільтри
- •Стрічкові вакуум-фільтри
- •Фільтр-преси
- •Сгущення шламів і освітлення оборотної води
- •Шлам і його характеристика
- •Водно-шламове господарство вуглезбагачувальних фабрик
- •Флокуляція шламів
- •Водно-шламові схеми
- •Знепилювання, знешламування і пиловловлення
- •Освітлення підземних виробок
- •Охорона праці і техніка безпеки
- •Відомості про правила охорони і техніки безпеки на підземних гірничих роботах.
- •Засоби індивідуального захисту робітників, що працюють на підземних роботах.
- •Правила поводження з електроустаткуванням.
- •Поведінка людей під час аварії.
- •Література
- •Предметний покажчик
ЗМІСТ
ВСТУП 2
Розділ 1. Загальні питання технології видобутку вугілля 3
Розділ 2. Проведення та кріплення гірничих виробок 32
Розділ 3. Технологічний комплекс поверхні шахти 70
Розділ 4. Приствольний двір 74
Розділ 5. Підготовка шахтних полів 79
Розділ 6. Розкриття шахтних полів 91
Розділ 7. Системи розробки пластових родовищ 107
Розділ 8. Очисні роботи 128
Розділ 9. Підземний транспорт 152
Розділ 10. Шахтний підйом. 160
Розділ 11. Рудникова атмосфера. Способи провітрювання гірничих виробок 165
Розділ 12. Особливості розробки рудних родовищ 183
Розділ 13. Поняття про розробку корисних копалин відкритим способом 210
Розділ 14. Збагачування вугілля 226
Розділ 15. Освітлення підземних виробок 285
Розділ 16. Охорона праці і техніка безпеки 288
Література 294
Предметний покажчик 295
ВСТУП
Курс «Основи гірничого виробництва» ставить перед собою мету зобразити студентові молодших курсів ескізну панораму складної схеми підземного видобутку вугілля шахтою від розкриття пластів, їхньої підготовки і видобутку вугілля до видачі його на поверхню, збагачення і відправлення його споживачеві.
Ця ескізна панорама на старших курсах буде поповнена вивченням п'ятнадцяти спеціальних дисциплін, що цілком завершать підготовку гірського інженера-технолога або гірського електромеханіка.
Таким чином, курс «Основи гірничого виробництва» є абеткою гірської справи, фундаментом для наступного вивчення спеціальних дисциплін і складається з їхніх основ. Цим порозумівається його складність, як у викладенні, так і в освоєнні.
Основою для підготовки даного навчального посібника послужили лекції, що читаються викладачами кафедри розробки пластових родовищ Красноармійської філії Донецького національного технічного університету.
Посібник підготовлений під загальною редакцією доц. Носача О. К.
Окремі глави і частини посібника підготовлені:
Носач Олександр Костянтинович, доцент, к.т.н. – вступ, 6
Костоманов Панас Іванович, професор, к.т.н. – 1, 3, 4, 9, 10 та 13
Ляшок Ярослав Олександрович, доцент, к.т.н. – 8
Нестеренко Василь Миколайович, доцент, к.т.н. – 11
Булава Юрій Іванович, доцент, к.т.н. – 12
Попов Юрій Іванович, доцент, к.т.н. – 15
Присяжний Дмитро Миколайович – 5, 7
Ісаєнков Олександр Олександрович – 13, 14
Рязанцева Надія Арсентіївна – 1
Бачурін Леонід Леонідович – 2, оформлення і верстка
Загальні питання технології видобутку вугілля
Короткі відомості з історія видобутку вугілля
У більшості країн вугілля є основною енергетичною сировиною.
Згадування про вугілля знаходимо у Аристотеля (340 рік до н. е.); про використання «гірничої речовини» в ковальській справі писали Теофраст і Пліній (320 рік до н. е.). Скоріш всього це було буре вугілля, що видобувається на півночі Греції або в Італії (в Лігурії). В Китаї про вугілля знали ще раніше. У II віці до н. е. китаєць Лю Ан описав застосування вугілля для виплавлювання міді, випалювання фарфору, випарювання солі і окалювання. Китайське вугільне родовище Фушунь розроблялося вже за 1000 років до н. е.
В середні віки перші згадки про вугілля відносяться до X сторіччя у зв’язку з видобутком його у Саксонії. У 1113 році згадується про розробки родовища у Аквізграні, а з 1183 року – у Шефілді (Англія). В XIII сторіччі почато видобуток вугілля у Бельгії. Початок експлуатації родовища у Сілезії відноситься до кінця XV сторіччя.
За відомостями археологів, населення на території нинішнього Донбасу було знайоме з властивостями кам’яного вугілля ще в бронзовому віці (кінець VI – початок I тисячоліття до н. е.). У процесі розкопок на місці мідних розробок біля Артемівська було знайдено куски вугілля.
Перші офіційні відомості про наявність вугілля в Росії надійшли в XVII віці з Якутії і України. Щодо донецького вугілля відомий вислів Петра I (1696 рік): «Сей минерал, если не нам, то нашим потомкам зело полезен будет».
У 1721 році піддячий Г. Капустін підтвердив наявність промислових скупчень кам’яного вугілля поблизу річки Сіверський Донець.
Перші розробки вугілля в Росії для промислових цілей розпочато за наказом Петра I у Донбасі. В районі урочища Скелевате (25 км на північний схід від Артемівська) і річки Білинка 50—60 км на північний схід від Артемівська) у 1723 році було споруджено шахти. Гірничі роботи виконувались під керівництвом М. Вепрейського і С. Чиркова. Вугілля використовувалось для випарювання солі з ропи і в ковадлах.
У 80-90-х роках XVIII сторіччя гірничий чиновник М. Аврамов відкрив нові чисельні скупчення кам’яного вугілля, у тому числі і в районі Лисячої балки (Лисичанськ). З цього часу почалося інтенсивне промислове освоювання Донбасу, яке було обумовлене необхідністю забезпечення вугіллям Чорноморського флоту (з 1789 року) і Луганського ливарного заводу (з 1796 року).
У XVIII сторіччі почали розроблятись також Кузнецький, Кизеловський басейни, у XIX віці – родовища Підмосков’я, Грузії, Сахаліну, Караганди, Челябінську, Дальнього Сходу, Іркутського і Ленського басейнів.
Загальні ресурси вугілля в світі становлять 9440 млрд. т. Переважна частина вугілля зосереджена в Азії (54 %) та Америці (30 %), 90 % загальних ресурсів твердого палива зосереджено в п’яти країнах: колишній СРСР – 6806 млрд. т., США – 3600 млрд. т., Китай – 1465 млрд. т., Австралія – 783 млрд. т., Канада – 582 млрд. т, Україна – 115 млрд. т.
Всього в світі відомо понад 2900 вугільних басейнів і родовищ.
На 1.01.2003 року видобуток вугілля в Донбасі здійснюють 38 структурних підрозділів, які об’єднують 169 шахт і 3 розрізи з виробничою потужністю 98,835 млн. т вугілля на рік. З них 62 шахти видобувають коксівне вугілля з виробничою потужністю 39,34 млн. т. Антрацити відробляє 41 шахта з загальною потужністю 22,815 млн. т.
Промислові запаси по діючим шахтам – 7247 млн. т, розкриті – 2222 млн. т, підготовлені – 248 млн. т. На більшості шахт розкриті запаси відроблено.
В державних підприємствах «Укрвуглереструктуризація», «Луганськвуглебудреструктуризація» і в «Углеторфреструктуризація» налічується 119 технічних одиниць без виробничих потужностей, що будуть закриті в найближчий час (112 шахт і 7 розрізів). З них шахти, що видобували кам’яне вугілля – 106, в тому числі антрацити – 34; буре вугілля – 13 (6 шахт і 7 розрізів). більшість шахт, що закривається (98), розташовані в Донбасі. в роботі залишається 154 шахти. При цьому шахт з виробничою потужністю 1 млн. т на рік і більше – всього 30.
Таким чином, забезпеченість промисловими запасами діючих шахт у Донбасі відносно невисока (особливо по Донецькій області).
На 2000 рік практично відробили свої запаси 91 шахта з загальною виробничою потужністю 44 млн. т. В основному це невеликі, нетипові шахти з середньою потужністю 500 тис. т вугілля на рік.
Найбільшими запасами володіють «Донецьквугілля», «Добропіллявугілля», «Красноармійськвугілля» (4,38; 3,3; 1,7 млрд. т), причому розкриті запаси складають більше 30 %, а відроблені – менше 50 % (крім «Донецьквугілля»). Більше 1 млрд. т запасів мають також «Селидіввугілля», «Макіїввугілля», «Торезантрацит» (разом з «Сніжнянськантрацит»), але менше 50 % запасів з підготовлених відроблено лише у «Макіїввугіллі» і «Торезантрациті». Решта регіонів («Селидіввугілля», «Совєтськвугілля», «Артемвугілля», «Дзержинськвугілля», «Орджонікідзевугілля», «Жовтеньвугілля», Шахтарськантрацит») розкриті і підготовлені запаси практично відробили і без будівництва нових шахт, або реконструкції старих з прирізкою запасів, видобуток вугілля в цих регіонах згасає. в 2003 році в цілому по Донбасу вибуває 98 (40 %) шахт, в тому числі по Донецькій області – 57 (40 %), по Луганській області – 41 (41 %). Найбільш вибуває антрацитових шахт (45 %). Крім того на антрацитових шахтах практично відсутній резерв для нового шахтного будівництва.
Значні можливості будівництва шахт і підготовки нових ділянок мають по газовому коксівному вугіллю виробничі об’єднання: «Павлоградвугілля», «Донецьквугілля», «Красноармійськвугілля».
Найбільші перспективи розвитку вуглевидобутку пов’язані з енергетичним вугіллям марок Д і Г (Петриківський, Новомосковський, Лозовський, Старобельський вугленосні райони).