Подземные горные выработки - открытая горная выработка имеет незамкнутый контур, подземная горная выработка имеет замкнутый контур. Подземные горные выработки - это искусственно образованные техногенные полости в земной коре, имеющие замкнутый контур поперечного сечения. Их разделяют на основные и дополнительные.

Основные выработки имеют непосредственный выход на земную поверхность. Выработки, не имеющие непосредственный выход на земную поверхность, называют дополнительными. Главные выработки - те, которые служат для транспортирования и подъема полезных ископаемых на земную поверхность. По вспомогательным выработкам доставляют людей, породу, материал и т.д. Если выработка пройдена по пласту, то она называется пластовой; по пустым породам - полевой. Выработки, предназначенные для добычи полезных ископаемых, относят к очистным. Различают выработки по углу падения: вертикальные, наклонные, горизонтальные.

Вертикальные горные выработки: ствол, шурф, слепой ствол, гезенк, скважина. Важными характеристиками вертикальных выработок являются геологический и маркшейдерский показатель - глубина, диаметр. Ствол шахтный - вертикальная (или наклонная) многофункциональная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность. Она предназначена для вскрытия месторождений полезных ископаемых и обслуживания подземных работ. Стволы относятся к наиболее ответственным подземным сооружениям, по технологической специфике и функциональному значению они занимают важное место в подъемном комплексе, представляют собой технологический объект горного предприятия. Срок службы вертикальных стволов в горнорудной, горно-химической и угольной промышленности соизмерим со сроком службы всего горнодобывающего предприятия или подземного объекта.

В научно-технической литературе применяют основные термины - шахтные стволы, угольные и рудоподъемные стволы, созданные человеком техногенные полости.

В зависимости от своего назначения стволы также подразделяются на эксплуатационные, строительные и разведочные (при использовании их в дальнейшем - разведочно-эксплуатационные). Эксплуатационные стволы используют в период эксплуатации всего шахтного поля или его части: крыла, блока, горизонта. В зависимости от положения относительно шахтного поля их подразделяют на центральные, фланговые и блоковые, а от основного функционального назначения подразделяют на главные, вспомогательные и вентиляционные (воздухоподающие). Главные и расположенные рядом вспомогательные стволы называются центральными, они выполняют транспортные функции и служат для подачи свежего воздуха.

Главный ствол располагается на центральной площадке шахты и предназначается в основном для подъёма на поверхность полезного ископаемого (угля, руды, калия, соли и т.п.).

Вспомогательный ствол - предназначен для транспортирования людей, пустых пород, оборудования, материалов. Вспомогательный ствол может быть также вентиляционным - для подачи в шахту свежего воздуха (воздухоподающий ствол) или выдачи отработанного воздуха.

Вентиляционная функция ствола для горных работ весьма важна. Такие стволы могут располагаться на центральной промышленной площадке и на флангах шахтного поля (фланговые стволы). Вспомогательные стволы в соответствии с их функциями подразделяются на грузолюдские - для спуска и подъема 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). Если вспомогательные стволы предназначены для спуска закладки, то их называют закладочными; для спуска леса - лесоспускными; для водопонижения - дренажными; для прокладки трубопроводов и кабелей различного назначения - трубокабельными для обеспечения запасного выхода - запасными.

Строительные стволы используют для ускорения строительства подземного комплекса горных выработок шахты (рудника) или для углубки существующих основных стволов. Разведочные стволы используют для разведки или доразведки шахтного поля перед строительством шахты (рудника) или в период ее эксплуатации. Шахтный ствол оборудуют скипами, клетями, скипо-клетями (наклонные - рельсовым или конвейерным транспортом), а в период строительства - бадьями. Размеры поперечного сечения стволов обуславливаются их назначением. В горнодобывающей промышленности в основном применяют стволы диаметрами от 5 до 9м в свету и кратными 0,5 м.

В угольной промышленности установлен унифицированный ряд сечений стволов с диаметрами 6,7 и 8м.

В горно-химической промышленности в основном проходят стволы диаметром в свету 6,0-7,5м. При строительстве транспортных и гидротехнических сооружений предусматривают стволы с диаметром в свету 5-6м.

На гидроэлектростанциях шинные и подъемные стволы проектируют диаметром 4,5-5,5м, уравнительные - 10-15м.

В промышленном строительстве проходят стволы диаметром 20-40м, но небольшой глубины. Рекордный диаметр ствола - во Франции - достигает 10,5м, глубина 3-3,5км, иногда больше. Размеры площади поперечного сечения ствола определяются в зависимости от размеров принятых подъемных сосудов, их расположения в стволе с соблюдением необходимых зазоров.

Поперечное сечение шахтных стволов бывает круглым, иногда - прямоугольным, реже - эллиптическим, криволиким. Прямоугольное сечение характерно для стволов небольшой глубины (например, в метрополитене - до 50м). Наклонные стволы имеют прямоугольную, арочную, круглую формы. Стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами; в крепких устойчивых породах - набрызг-бетоном. В шахтном стволе располагают жесткую или канатную армировку, канаты, подъемные сосуды, загрузочные и разгрузочные устройства, коммуникации. Жесткая армировка шахтных стволов включает обычно металлические горизонтальные элементы (расстрелы), элементы крепления и вертикальные элементы (проводники), обеспечивающие плавное движение скипов и клетей. Сооружают стволы с помощью буровзрывных работ, бурильных установок и стволопроходческих агрегатов.

Ствол - вертикальная горная выработка с постоянной крепью, предназначенная для технологической связи подземного сооружения с земной поверхностью. Различают разведочные, шахтные и специальные стволы. В горнодобывающей промышленности, а также при строительстве транспортных и гидротехнических тоннелей и гидроэлектростанций в основном применяют круглую форму поперечного сечения стволов. Это повышает устойчивость породных стен стволов и позволяет применить в качестве материала крепи бетон.

В больших вертикальных выработках на внешние нагрузки лучше работают обделки кругового очертания. Шахтные стволы, используемые при эксплуатации метрополитенов как вентиляционные, находятся в условиях знакопеременных температур, и их обделки требуют особо надежной гидроизоляции. Этим определяется преимущественное применение для шахтных стволов обделок из чугунных тюбингов. Типовой наружный диаметр стволов при строительстве метрополитенов принят равным 6м. Верхняя часть шахтного ствола, выходящая на земную поверхность, называется устьем (иногда форшахтой, воротником) (10-60м); средняя - основной (протяженной) частью, нижняя (ниже горизонта околоствольного двора) - зумпфом. Устье служит фундаментом для башенного копра.

Воротник представляет собой конструкцию кругового очертания из бетона или железобетона, которая надежно закрепляет верхние кольца ствола в грунте и воспринимает часть веса обделки. В воротнике иногда размещают специальное оборудование, используемое при проходке ствола. Он ограждает устье ствола от стока поверхностных вод. Сопряжение ствола с околоствольными выработками выполняют в виде бетонного раструба. Зумпф ствола располагают на 2-3м ниже уровня подошвы околоствольного двора. Он служит временным водосборником. В нем размещаются натяжные устройства канатов.

Диаметр вертикальных шахтных стволов достигает 10,6м, а максимальная глубина - 4200м. Стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами, а в крепких устойчивых породах - набрызг-бетоном. Армировка шахтного ствола включает обычно металлические горизонтальные элементы (расстрелы) и вертикальные элементы (проводники), обеспечивающие плавное движение скипов и клетей. Сооружают шахтные стволы с помощью буровзрывных работ, бурильных установок и стволопроходческих агрегатов.

Разновидность шахтных стволов - слепой ствол. Слепой ствол - вертикальная горная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность и предназначенная в основном для подъёма полезного ископаемого с нижних горизонтов шахты на верхние.

Шурф - выработка имеет небольшой разрез поперечного сечения, небольшую глубину разработки, имеет выход на земную поверхность, но не оборудован механическим подъемом. Служит для вентиляции и др. вспомогательных целей.

Гезенк - вертикальная выработка, не имеющая непосредственно выхода на земную поверхность и служащая для спуска полезного ископаемого с выше лежащих горизонтов на ниже лежащие.

Скважина - вертикальная выработка, пройденная путем выбуривания горных пород обычно диаметром до 2 м. Скважины бывают вентиляционными, лесоспускными, доставочными.

Наклонные горные выработки: наклонный ствол, бремсберг, уклон, ходок, скат восстающий, рудоспуск, печь. Наклонный ствол - выработка, имеющая непосредственный вход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных работ (то же самое, что и вертикальные и наклонные стволы). Наклонные стволы имеют прямоугольную, арочную, круглую формы.

Бремсберг - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная по линии падения пласта и служащая для транспортирования полезного ископаемого сверху вниз. Чаще всего бремсберг проводят по пласту, реже по породам. Параллельно бремсбергу и уклону проводят ходок.

Уклон - то же самое, что и бремсберг, только транспортирование полезного ископаемого осуществляется снизу вверх.

Ходок - наклонная выработка, проводимая параллельно бремсбергу или уклону.

Скат - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по падению пласта и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса.

Печь - выработка, проводимая по восстанию пласта и предназначенная для проветривания, передвижения людей, транспортирования грузов. Чаще всего печь соединяет откаточный штрек с просеком.

Горизонтальные выработки: штрек, квершлаг, штольня, просек, орт.

Штрек (основная горная выработка) - горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная по простиранию пласта полезного ископаемого. Если штрек пройден по пустым породам, то он называется полевым. Штреки бывают главными, откаточными, конвейерными, этажными, панельными и т.д.

Квершлаг - горизонтальная горная выработка, пройденная вкрест простирания пласта.

Орт - горизонтальная горная выработка, пройденная по пласту вкрест его простирания, обычно соединяет штреки, расположенные у почвы и кровли пласта (при крутом и наклонном падении).

Околоствольный двор - совокупность выработок (включая служебные камеры, участки квершлагов или штреков), расположенных около шахтных стволов и предназначенных для обслуживания подземного хозяйства. Околоствольный двор является своего рода станцией, принимающей весь груз, подлежащий выдаче на поверхность, и отправляющей от стволов шахты составы порожных вагонеток, материалы, оборудование к рабочим участкам. Существует несколько типов околоствольных дворов.

Так по схеме движения груженых и порожных составов они делятся на круговые (перпендикулярные и параллельные) и челноковые. Камера околоствольного двора - горная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину и предназначенная для размещения оборудования: аккумулирующие бункеры и разгрузочные ямы, депо локомотивов, зарядная камера для аккумулирующих электровозов, камера ожидания, камера медпункта, депо противопожарного поезда, склад взрывчатых веществ, насосная камера.

Вскрытие месторождения полезных ископаемых штольней. Если пласт выходит на дневную поверхность на склоне горы, то к нему проводится горизонтальный туннель, называемый штольней. Штольню, как правило, ведут по падению (наклону) пласта. Если пласт почти горизонтален, то начинают разработку немного ниже его уровня и, уже дойдя до пласта, следуют по его падению. Если мощность пласта невелика, то извлекают часть его почвы (пород, залегающих ниже пласта) или кровли. Для определения самой низкой и наиболее удобной точки входа в штольню бурят мелкие скважины и проводят короткие штольни, в которых осуществляются маркшейдерские измерения. Боковые стороны и верх устья штольни бетонируют, особенно вблизи поверхности. Если штольня рассчитана на несколько лет, то ограничиваются установкой деревянной крепи.

Стоимость строительства и эксплуатации шахтного ствола выше, чем штольни, но когда подземные водотоки пересекают угольный пласт в разных направлениях, суммарные расходы по эксплуатации месторождения могут оказаться ниже. Этот способ позволяет более рационально планировать горные работы; кроме того, шахтный ствол служит дольше, чем разрозненные штольни. Однако вентиляция и дренаж обходятся дороже, и приходится идти на затраты, связанные с подъемом угля. Вскрытие угольных пластов шахтным стволом применяется при глубине их залегания более 45 м. Так, в Криворожском регионе для реализации технологии подземной разработки задействовано 103 шахтных ствола, из них 24 - глубиной свыше 1000 м. При этом используются 126 подъемных комплексов и 72 главные вентиляторные установки. От подземной разработки месторождений железной руды в Кривбассе образовалось около 10 млн. м3 пустот. Глубина стволов определяется глубиной залегания полезного ископаемого, схемой вскрытия шахтного поля.

Технологический комплекс на поверхности шахты - комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенных для подъема, приема, переработки и отправления потребителям полезного ископаемого; приема и складирования породы, проветривания подземных выработок, обеспечение механизмов энергией и бытового обслуживания трудящихся. Технологический комплекс состоит из 3-х основных комплексов: блок главного ствола, блок вспомогательного ствола и административно бытовой комбинат. На шахтной поверхности сооружаются: вентиляторная установка, открытая электроподстанция, резервуары с водой, аварийный склад для временного хранения угля.

Блок главного ствола включает в себя: копер, помещение технологического комплекса по приему угля, пункт погрузки угля в железнодорожные вагоны, котельную, помещение подвижных установок. Блок вспомогательного ствола предназначен для спуска и подъема людей, материала и оборудования. Он включает в себя: копер, ремонтные мастерские, материальные склады, склад металлокрепи, калориферную, здание подъемных машин.

Административно бытовой комбинат включает в себя различные помещения по бытовому обслуживанию шахтеров, а также административно конторские помещения, нарядные, телефонные станции, здравпункт, бани.




Теги: шахта, ископаемое, выработка, ствол, пласт. Просмотров: 1797
Другие новости по теме: