Наименование, назначение и характеристика горных выработок.
Г. 1ТЭО-20 (заочное)
Лекция 1. Горные выработки. Их классификация и назначение. Формы и размеры поперечного сечения горных выработок
1. Классификация горных выработок по назначению.
2. Элементы горных выработок.
3. Наименование, назначение и характеристика горных выработок.
4. Формы поперечного сечения горных выработок.
Классификация горных выработок по назначению.
Полости в земной коре, образуемые при извлечении полезных ископаемых, называются горными выработками . Горные выработки проводят как по полезному ископаемому, так и по пустым породам.
Работы, связанные с сооружением горных выработок, содержанием их в исправном состоянии и при необходимости с их ликвидацией, называют горными работами.
Горные выработки разделяются: по назначению (разведочные и эксплуатационные); по положению относительно земной поверхности (открытые, подземные); по положению в пространстве (вертикальные, наклонные, горизонтальные).
К разведочным горным выработкам относятся траншеи, шурфы, штольни, буровые скважины, разведочные квершлаги, штреки, уклоны, орты, гезенки и др. Целью проведения разведочных выработок является определение контуров месторождения полезного ископаемого или определенной его части, числа пластов, установление элементов и условий залегания полезного ископаемого, его качества и запасов и т. п., а также получение сведений о возможности и целесообразности промышленной разработки месторождения.
Большинство разведочных выработок по условиям их проведения, крепления и некоторым другим параметрам в принципе не отличается от соответствующих эксплуатационных выработок.
Эксплуатационные горные выработки — выработки, необходимые для разработки месторождения. Необходимо сказать, что эксплуатационные выработки кроме своего основного назначения выполняют функции детальной разведки, уточняя и дополняя горно-геологическую характеристику разрабатываемого месторождения.
К открытым горным выработкам относятся траншеи (разведочные, въездные, пионерные, водоспускные и др.), экскаваторные заходки на угольных разрезах, нагорные канавы, дорожные выемки, канавы-лотки для пропуска весенних и паводковых вод, котлованы и обвалования для создания отстойников и емкостей для воды.
Подземные эксплуатационные выработки делятся на вскрывающие, подготовительные и очистные. К вскрывающим горным выработкам относятся основные выработки, вскрывающие запасы в шахтном поле (стволы, штольни, главные квершлаги).
Подготовительные выработки — выработки, проводимые при подготовке отдельных частей шахтного поля к очистной выемке. По назначению они подразделяются на выработки главных или основных направлений (этажные квершлаги, основные и полевые штреки, участковые бремсберги и уклоны) и прочие подготовительные выработки.
Очистными называют выработки, служащие для непосредственной выемки полезного ископаемого.
|
|
|
|
|
|
Рис 1. Классификация горных выработок
Элементы горных выработок.
Подземная обслуживающая горная выработка (рис 2) имеет следующие элементы: кровлю 1, забои 2,4,5, бока 3,7, почву 6, устье 8.2
Рис. 2 - 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).
|
|
|
Наименование, назначение и характеристика горных выработок.
Штольня - горизонтальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и обычно предназначенная для добычи полезных ископаемых или обслуживания горных работ. Является основной вскрывающей выработкой при разработке месторождений в районах с гористым рельефом.
Штрек - подземная горная выработка, пройденная в горизонтальной плоскости или с небольшим уклоном параллельно линии простирания пласта не имеющая непосредственного выхода на поверхность, служащая для проветривания и транспорта. Различают полевой (пройденный по вмещающим породам), вентиляционный, конвейерный, основной, промежуточный, откаточный, параллельный, групповой штрека.
Квершлаг - капитальная горизонтальная, реже наклонная, подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и пройденная по вмещающей породе под углом (чаще всего в крест простирания, т.е. перпендикулярно) к рудному телу. Квершлаг предназначается для вскрытия полезного ископаемого, транспортирования грузов (для чего укладываются рельсовые пути, монтируются конвейеры), а также для передвижения людей, вентиляции, стока воды и т. д.
Орт - горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проведённая в сторону кровли или подошвы пласта полезного ископаемого или от кровли до почвы.
Орт предназначен для сбора и перемещения добытых в забоях шахты полезных ископаемых к главной транспортной магистрали.
Орты разрабатываются с применением комплексов из буровых кареток, погрузочных машин, вагонов и электровозов.
Рассечка - проходится из другой выработки под любым углом к телу полезных ископаемых, может выходить за его пределы. Длина обычно небольшая и не превышает 20-30м.
Просек - горизонтальная горная выработка в толще полезного ископаемого для проветривания шахты или соединения выработок.
Просек может использоваться для обслуживания выемочных участков при отработке пластовых месторождений (например, угольных). Обычно проводится параллельно штреку, который охраняется целиками угля (полезного ископаемого).
В случае охраны штрека бутовой полосой, используется название косовичник.
Просек, используемый для монтажа очистного оборудования, называется разрезным.
Тоннель - горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, предназначенное для транспорта, пропуска воды, размещения коммуникаций и других целей. Длина тоннеля обычно значительно превышает его поперечные размеры.
По назначению тоннели бывают нескольких видов.
Гидротехнические тоннели предназначены для перемещения больших объемов воды. К ним относят тоннели гидроэлектростанций, подводящие воду к турбинам и отводящие ее после использования; тоннели водоснабжения, подающие воду для населенных пунктов (иногда на расстояние в десятки километров); тоннели, используемые для улучшения земель (ирригационные и мелиоративные).
Транспортные тоннели предназначены для пропуска автомобильного и железнодорожного транспорта, поездов метрополитена и скоростного трамвая, специальных видов транспорта. Существуют также совмещенные тоннели для нескольких видов транспортных средств и пешеходов, судоходные тоннели и др.
Коммунальные тоннели предназначены для прокладки различных инженерных коммуникаций: электрических кабелей, кабелей связи, теплосетей, водостока, водо- и газопроводов, канализации.
Горнопромышленные тоннели обслуживают предприятия, добывающие полезные ископаемые.
К тоннелям специального назначения относят подземные автостоянки и гаражи тоннельного типа, тоннели для научных исследований (например, ускорители заряженных частиц, тоннели для аэродинамических испытаний), тоннели оборонного характера.
Ствол - вертикальная капитальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных работ. Через шахтные стволы осуществляется спуск и подъем полезные ископаемые, породы, материалов, оборудования, людей и осуществляют проветривание шахты.
В зависимости от основного назначения, шахтные стволы разделяют на главные и вспомогательные. Главный ствол служит для подъёма на поверхность полезных ископаемых. Вспомогательные стволы в соответствии с их функциями подразделяются на грузо-людские — для спуска и подъёма людей (клетевые стволы), материалов, оборудования и вентиляционные — для проветривания (часто вентиляционным называют ствол, через который выдается исходящая струя воздуха; ствол для подачи свежей струи называют воздухоподающим). Часто клетевой ствол одновременно является вентиляционным.
Верхняя часть ствола, выходящая на земную поверхность, называется устьем; нижняя (ниже горизонта околоствольного двора) — зумпфом. Поперечное сечение шахтных стволов бывает круглым, иногда — прямоугольным, реже — эллиптическим. Диаметр вертикальных стволов достигает 9 м, глубина 3-3,5 км. Стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами; в крепких устойчивых породах — набрызг-бетоном. Армировка ствола включает обычно металлические горизонтальные элементы (расстрелы) и вертикальные элементы (проводники), обеспечивающие плавное движение скипов и клетей. Сооружают стволы с помощью буровзрывных работ, бурильных установок и стволопроходческих агрегатов.
Шурф - вертикальная (редко наклонная) горная выработка небольшой глубины (до 40 м), проходимая с земной поверхности для разведки полезных ископаемых, вентиляции, водоотлива, транспортирования материалов, спуска и подъёма людей и для других целей. Площадь поперечного сечения шурфа от 0,8—4 кв. м. Форма поперечного сечения подразделяется на круглое либо прямоугольное, редко квадратное (шурфы круглого сечения носят название дудок). Из шурфов нередко проходят горизонтальные выработки: рассечки, квершлаги, штреки.
Имеет типовые размеры в свету и чаще всего прямоугольную форму поперечного сечения. Площадь сечения шурфа в общем случае зависит от его глубины. Шурфы сечением 0,8 и 0,9 м2 проходятся на глубину до 20 м, шурфы сечением 1,3 м2 проходятся на глубину до 30 м, 3,2 м2 предусмотрено проходить на глубину до 40 м. Площадь сечения и размеры шурфа вчерне определяется в зависимости от толщины крепи. Действительная площадь сечения в проходке несколько больше. Допускается увеличение площади в 1,04-1,12 раза.
Слепой шахтный ствол - вертикальная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность, и предназначена для транспортировки полезных ископаемых, людей, грузов с нижележащих горизонтов на более высокие, и ним осуществляют проветривание шахты.
Гезенк - подземная вертикальная или крутая наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность. На некоторых шахтах гезенк называют восстающим.
Гезенк соединяет различные уровни в шахте. Гезенк используется в разных функциях:
· Рудный скат. Гезенк используется для спуска полезного ископаемого на нижележащий горизонт под действием силы тяжести или при помощи механических устройств (в специальных сосудах).
· Ход для спуска или подъёма к забоям. В этом случае в гезенке устанавливается лестница.
· Воздуховод в вентиляционной системе шахты.
Уклон - наклонная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность проходиться по падению пласта полезного ископаемого. При добыче полезного ископаемого используется обычно для подъема грузов с нижнего горизонта на верхний.
Бремсберг - подземная наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, как правило пройденная по пласту полезного ископаемого (по линии падения) и служащая для спуска полезного ископаемого в вагонетках или конвейерами с вышележащего на нижележащий горизонт. В том случае, когда бремсберг пройден по пустой породе его называют "полевым" (полевой бремсберг).
Восстающий - это выработка, которая не имеет выхода на дневную поверхность и проходиться снизу вверх под любым углом.
Наклонный ствол - наклонная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для тех же целей, что и вертикальный ствол. Наклонный ствол в большинстве случаев проводят по пласту, реже - по породам.
Ствол оборудуется канатным подъёмом для выдачи полезного ископаемого в вагонетках или скипах либо конвейерами. Применение рельсового транспорта практикуется при углах наклона до 35°. При больших углах наклона применяют скиповой подъём. На крупных шахтах стволы с углом наклона до 18° оборудуют конвейерами.
Достоинства наклонных стволов для вскрытия шахтного поля: возможность полной конвейеризации для выдачи полезного ископаемого от очистного забоя до поверхности, большая производительность ствола, сокращение сроков строительства шахты и меньшие по сравнению с вертикальными стволами капитальные затраты. Недостатки: большая длина ствола по сравнению с вертикальными при вскрытии одного и того же пласта, большая стоимость поддержания и обслуживания.
Скат - наклонная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная по пласту или по породе и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса. Скаты проводят обычно при разработке крутых пластов.
Ходок - горная выработка, проводимая параллельно бремсбергу и уклону и служащая для передвижения людей и доставки грузов, проветривания и других целей. В зависимости от назначения их делят на людские и грузовые.
Печь - наклонная подземная горная выработка, пройденная по пласту и предназначенная для транспортирования угля, грузов, проветривания, передвижения людей и т. д. Печь, проводимую по полезному ископаемому между откаточным и вентиляционным штреками для подготовки очистной выработки, называют разрезной.
Лава - подземная очистная горная выработка значительной протяжённости (от нескольких десятков до нескольких сот метров), один бок которой образован массивом угля (забоем лавы), а другой - закладочным материалом или обрушенной породой выработанного пространства. Имеет выходы на транспортный и вентиляционный выемочные штреки или на просеки.
Элементы лавы:
· выработанное пространство (вынутая часть массива)
· площадь между плоскостью забоя и выработанным пространством
· призабойное пространство (прилегает непосредственно к забою)
Скважина - горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или с подземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту, диаметром не более 2 метров. Бурение скважин проводят с помощью специального бурового оборудования По назначению скважины подразделяются на: разведочные, эксплуатационные, вспомогательные, специальные, взрывные, опорные, параметрические, поисковые. Средняя глубина добывающих скважин на данный момент в различных нефтегазовых провинциях Российской Федерации составляет 1500 - 3000 м, в перспективе из-за выработанности существующей ресурсной базы углеводородов России она может достигнуть значения 4000 - 6000 м, что повлечёт удорожание себестоимости добычи 1 условной тонны нефти (1000 условных кубометров газа) в 2 раза.
Сбойка - подземная горная выработка (горизонтальная или наклонная), соединяющая две близко расположенные выработки, например, штрек и просек.
Камера - горная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину и предназначенная для размещения оборудования, материалов и инвентаря или для санитарных и других целей. В зависимости от назначения камеры бывают насосные, подземной электроподстанции, подземного бункера и т.д
Околоствольный двор - совокупность выработок, служащих для соединения шахтного ствола (стволов) со всеми остальными выработками шахты и для размещения некоторых общешахтных производственных служб (водоотлива, электроподстанции, электровозного гаража, склада противопожарного инвентаря и т.д.).
Подземное сооружение - объект промышленного, культурного, оборонного и коммунального назначения, создаваемый в массиве горных пород под дневной поверхностью.
Камерная выработка - горная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину.
По назначению камерные выработки бывают: хозяйственные (аграрные предприятия, хранилища, склады, гаражи, автостоянки); объектов гидроэнергетики (машинные залы, насосные станции); социального назначения (библиотеки, спортзалы, кинозалы, бассейны, больницы, музеи, научные центры); экологического назначения (хранилища-могильники для радиоактивных отходов и вредных веществ, опасные производства); оборонного назначения.
Угольная шахта в разрезе: 1 — штреки; 2 — угольный пласт;3 — бремсберг; 4 — ходки; 5 — надшахтные здания стволов;6 — административно-бытовой комбинат; 7 — склад; 8 — ;9 — террикон.
Рис. 3 - 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
Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 4725; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!