Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Державний вищий навчальний заклад
«Криворізький національний університет»
Кафедра підземної розробки родовищ корисних копалин
Самостійна робота
з дисципліни
«Техніка і технологія гірництва»
на тему:
«Основи технології гірничого виробництва»
Виконав:
Ст.. гр.. ЗЕД-11
Нечаєв Д.С.
Перевірив:
Кудрявцев М. С.
Кривий Ріг
2014р.
Зміст
1. Відкриті гірничі роботи
Відкритими гірничими роботами - називається комплекс робіт, при якому всі виробничі процеси, необхідні для вилучення корисної копалини із надр Землі, виконуються на поверхні.
При проведенні відкритих гірничих робіт у земній корі утворюються відкриті гірничі виробки, які, на відміну від підземних, безпосередньо примикають до земної поверхні, і тому мають незамкнутий контур поперечного січення.
Сукупність відкритих гірничих виробок, призначених для розробки родовища корисних копалин, називають кар’єром. Також кар’єром називають гірниче підприємство, яке виконує розробку родовища відкритим способом. Перше визначення називається технічним, друге - адміністративно- господарчим.
У вугільній промисловості кар’єр називають розрізом, а на розсипних родовищах - копальнями.
Родовище або його частину, яка розробляється одним кар’єром, називають кар’єрним полем.
У процесі виконання відкритих гірничих робіт поверхня кар’єрного поля повністю порушується і в товщі земної кори утворюється вироблений простір, його глибина може сягати декількох сотень метрів.
Ділянка земної поверхні, яка займається гірничим підприємством, називається гірничим відводом, площина якого в декілька разів перевищує кар’єрне поле.
При сучасній техніці відкритим способом можна розробляти родовища твердих корисних копалин будь- якої міцності і форми, розташованих нижче або вище домінуючого рівня земної поверхні.
Для видобутку корисних копалин відкритим способом необхідно виймати значні об’єми покривних і вміщаючих пустих порід. Тому процес виїмки корисних копалин відкритим способом підрозділяється на розкривні і видобувні роботи.
Розкривні роботи - це сукупність виробничих процесів виїмки і віддалення пустих порід, покриваючих і вміщуючих корисну копалину.
Видобувними роботами називають сукупність виробничих процесів виїмки корисної копалини із надр землі.
Об’єми розкривних робіт на сучасних кар’єрах, як правило, перевищують об’єми видобувних. Річні об’єми пустих порід, що вилучаються, на кар’єрах з горизонтальним або пологим заляганням пласта корисних копалин перевищують об’єми видобутку в 10-30 разів, а при крутопадаючому - в 1,5-5 разів.
Вилучення значних мас вміщуючих і покривних порід є основною технологічною особливістю відкритих розробок.
Таким чином, основною умовою при виборі відкритого способу розробки є можливість одержання кращих техніко-економічних результатів, ніж при підземних роботах.
Розглянемо основні поняття, елементи та параметри кар єру.
Частину товщі гірничих порід у кар’єрі, яка має робочу поверхню у формі сходинки та розробляється самостійними засобами виїмки і транспорту, називають уступом (рис. 1.1, а і б).
Частину уступа по його висоті, яка розробляється самостійними засобами виїмки на загальний для всього уступу транспорт, називають підуступом (рис. 1.1, в).
Площадкою уступу (рис. 1.2) називають горизонтальну поверхню, яка обмежує уступ по висоті. Розрізняють нижню і верхню площадки уступу.
Укісом уступа називають похилу поверхню, яка обмежує уступ зі сторони виробленого простору.
Кут між укосом уступу і горизонтальною площиною називають кутом укосу уступу.
Рис. 1.1. Уступ:
НІ - висота уступа; hi1,hі2 - висота підуступів; 1,2,3 - транспортні площадки
Рис. 1.2. Елементи уступу: 1,5 - нижня і верхня бровки уступу; 2,4 - нижня і верхня площадки уступу; 3 - укіс уступу; 6 - забій; 7 - кут укосу уступу
Лінію перетину укосу уступу з його верхньою і нижньою площадками називають відповідно верхньою і нижньою брівками уступу.
Поверхня уступу, яка є безпосереднім об’єктом гірничих робіт і переміщується в результаті ведення цих робіт називається забоєм уступу.
Уступ розробляється декількома послідовними паралельними полосами, що називаються західками.
Частина західки, яка розробляється по довжині самостійними засобами виїмки, називається блоком.
Площадка уступу, на якій розташоване виїмочне обладнання для його розробки, називається робочою площадкою. Частина уступу по його довжині, підготовлена до розробки називається фронтом робіт уступу.
Підготовка фронту робіт полягає у підведенні доріг і ліній електропередач.
Сумарна протяжність фронтів робіт уступів називається фронтом робіт кар’єру.
Кожному уступу присвоюється висотна відмітка.
Бокові поверхні, що обмежують кар’єр, називають бортами кар’єру. Вони являються сукупністю укосів і площадок окремих уступів (рис. 1.3).
Борт кар’єру, на якому виконуються гірничі роботи, називають робочим бортом кар’єру, а той, на якому гірничі роботи не ведуться, називається неробочим.
Нижню горизонтальну поверхню називають підошвою кар ’єру.
Лінію перетину бортів кар’єру з поверхнею називають верхнім контуром кар’єру, а з підошвою - нижнім контуром.
Контури, досягнуті на момент погашення відкритих гірничих робіт називають кінцевими контурами кар’єру.
Умовну поверхню, яка проходить через верхній і нижній контури кар’єру, називають загальним укосом борту кар’єру. Кут між укосом борта кар’єру і горизонтальною площадкою називають кутом укосу борта кар’єру.
Лінію, яка з’єднує нижні бровки нижнього і верхнього уступів, кутом укосу робочого борта кар’єру.
Горизонтальні площадки на неробочому борту називають бермами. Розрізняють транспортні і запобіжні берми.
Транспортні служать для розміщення транспортних шляхів, по яким здійснюється вантажотранспортний зв’язок - поміж робочими площадками і поверхнею.
Запобіжні служать для підвищення стійкості бортів та запобігання скочування обсипаючих кусків породи.
Доступ з поверхні до робочих горизонтів і підготовки окремих уступів до розробки здійснюється шляхом проведення в’їзних і розрізних траншей.
Капітальні траншеї служать для розкриття родовищ або окремих його дільниць з метою утворення вантажо- транспортного доступу (зв’язку) робочих горизонтів з поверхнею. Термін служби капітальних траншей, як правило, відповідає терміну відробки кар’єрного поля або обслуговуючої ним дільниці родовища. Залежно від виду транспорту, який застосовують, і відповідного йому уклону капітальних траншей, їх називають уклінними (при залізничному і автодорожному транспорті) і крутими (при установці конвеєрних і канатних підйомників).
Розрізні траншеї проходять на кожному робочому горизонті з метою утворення початкового фронту гірничих робіт.
Спеціальні траншеї служать для огородження кар’єру від атмосферних вод, дренажу родовища, водовідливу і господарчого обслуговування робочих уступів.
Взагалі траншеї мають трапецієви- дне січення. Якщо траншеї проходять на косогорі із-за неповного їх січення, їх називають напівтраншеями.
Коли капітальною траншеєю розкривається декілька горизонтів, її січення набуває ступінчатої форми.
Основні параметри траншеї: ширина понизу, кути укосів бортів, поздовжній уклін і довжина(рис. 1.4).
Рис. 1.4. Параметри розрізної траншеї: аі - ширина по верху; а2 - ширина по низу; НІ - висота траншеї; а2 - кут укосу борта кар’єра
При розташуванні капітальної (в’їзної) траншеї в середині кар’єра один з її бортів відпрацьовується і траншея набуває форми з’їзду (рис. 1.5).
До основних параметрів кар’єру належать: кінцева глибина, розміри по простиранню, навхрест простяганню, по поверхні і підошві, кути укосів уступів, запаси корисної копалини.
Кінцева глибина для горизонтальних і пологопадаючих родовищ визначається природними умовами - глибиною залягання пласта. Для кру- тоспадних її визначають на основі техніко-економічного аналізу.
Розміри кар’єру по підошві визначають при оконтурюванні покладів напозначці підошви кар’єру. Мінімальна ширина із умов безпеки виїмки береться не менше 20 м, а довжина - 50- 100 м.
Розміри кар’єру по поверхні залежать від глибини, кутів укосів і розмірів кар’єру по підошві.
Кути укосів неробочі« бортів визначаються стійкістю порід, які складають борт, і можливістю розміщення транспортних та запобіжних берм. При зменшенні кута укосу збільшується об’єм розкривних порід.
Запаси корисних копалин і загальний об’єм порід у кар’єрі визначають виробничу потужність кар’єру, термін його дії й основні техніко-економічні показники.
Насипи пустих порід, які формуються при розробці родовища, називають відвалами. Коли вони розташовуються у виробленому просторі, їх називають внутрішніми, а якщо за контурами кар’єру - зовнішніми.
При розкритті нового горизонту спочатку проходять в’їзну траншею 1, яка розташовується, як правило, на неробочому борту кар’єру (рис. 1.5). Параметри траншеї (уклін і ширина понизу) будуть залежати від виду транспорту. Так уклін для автомобільного транспорту, як правило, береться 80 %о, при тепловозній тязі - до ЗО %0, електровозній - до 40 %о і при застосуванні тягових агрегатів - до 60 %. У подальшому в’їзна траншея переходить у розрізну 2, глибина якої дорівнює висоті уступу, а довжина залежить від виду транспорту. Після цього розрізна траншея розширюється в сторону робочого борту кар’єру і в’їзна траншея перетворюється на з’їзд 3. У деяких випадках з’їзд розташовується на робочому борту кар’єра, тоді він називається плаваючим і ділить робочий борт на 2 частини, а ширина плаваючого з’їзду дорівнює ширині робочої площадки.
2. Підземні гірничі роботи
Розробка будь-якого родовища корисної копалини підземним способом вимагає виконання великого обсягу робіт щодо проведення різноманітних гірничих виробок.
Підземна гірнича виробка - порожнина в масиві гірничих порід, утворена в результаті гірничих робіт з метою розвідки, розробки родовища корисної копалини, а також і для якоїсь іншої мети (тунелі метрополітену, каналізаційні підземні колектори в містах, підземні заводи, гаражі, склади, та інше).
При спорудженні гірничовидобув- ного підприємства і в процесі розробки постійно доводиться проходити велику кількість різноманітних гірничих виробок.
Гірничі виробки класифікують за різними ознаками: за співвідношенням розмірів, за стадіями розробки, за положенням їх у просторі, за призначенням.
Загальна класифікація гірничих виробок наведена на рис. 1.6.
До камерних або об’ємних виробок відносять такі, довжина яких сумарна або не набагато більша розмірів поперечного перерізу. Це, як правило, камери для розміщення різноманітного устаткування (водовідливу, підстанцій, підземного бункера, медпункта та інше).
Протяжні гірничі виробки мають довжину в багато разів більшу від поперечного перерізу.
За стадіями розробки родовищ виробки розрізняють: підготовчі, нарізні та очисні.
Підготовчі та нарізні виробки проходять з метою підготовки родовища або його частини до видобутку корисних копалин.
Очисні виробки - виробки, в яких безпосередньо ведуть видобуток корисних копалин.
За положенням у просторі виробки бувають: вертикальними, горизонтальними та похилими. Необхідно відзначити, що суворо горизонтальних виробок не проводять, їх підошва на всьому простяганні ведеться з деяким нахилом у сторону приствольного двору, що дорівнює 0,003ч-0,007 (перевищення 3^7 м на довжині 1000 м) для стікання води та зменшення опору руху навантажених составів до стволу шахти.
Гірничі виробки проходять для виконання певних функцій: транспортування гірських порід, їх випуску, доставки і навантаження, перепуску руди з одного горизонту на інший, провітрювання, сполучення із забоями тощо (рис. 1.7).
У більшості випадків кожна гірнича виробка виконує декілька функцій. Наприклад, відкотний штрек основного горизонту, крім транспортування гірських порід та матеріалів, використовують для провітрювання, пересування людей, каналізації стиснутого повітря, електроенергії, стікання води.
Деякі гірничі виробки (стволи шахт, штольні, тунелі, шурфи) мають безпосередній вихід на денну поверхню, звідки і починають їх проходку. Інші виробки (квершлаги, штреки, орти, підняттєві та інше) не мають безпосереднього виходу на денну поверхню і їх проходять із будь-якої іншої виробки (наприклад, квершлаг від ствола шахти).
Проведемо визначення деяких гірничих виробок, які найбільш часто зустрічаються при підземній розробці родовищ, схеми розташування яких
показані наочно на (рис. 1.8).
Вертикальні гірничі виробки
Ствол шахти - вертикальна виробка, яка має безпосередній вихід на денну поверхню і призначена для обслуговування підземних робіт у межах шахтного поля (підйом корисних копалин і пустих порід, матеріалів, устаткування, провітрювання, каналізація, енергія і т.і.).
На практиці часто користуються терміном “шахта”, але при цьому необхідно завжди показувати різний зміст цього терміна: одне — гірнича виробка, а інше - гірничовидобувне підприємство, виробнича одиниця.
Відповідно до функцій, які вони виконують, розрізняють стволи шахт: головні та допоміжні.
Головний ствол (головна шахта) той, по якому на поверхню видають видобуті корисні копалини і породу, здійснюють спуск та підйом людей, матеріалів, устаткування.
Допоміжний ствол шахти (допоміжна шахта) призначений для виконання допоміжних функцій: провітрювання (вентиляційна шахта), спуск закладального матеріалу (закладальна шахта) та інше.
Сліпий ствол шахти (сліпа шахта) відрізняється від простого ствола шахти тим, що не має безпосереднього виходу на денну поверхню. Сліпий ствол проходять з одного горизонту на інший, і виконує він ті ж функції, що і ствол шахти.
Шурф - вертикальна гірнича виробка, пройдена з денної поверхні на відносно невелику глибину (декілька десятків метрів) з метою розвідки. Інколи шурфи використовують і при експлуатації для виконання допоміжних функцій (частіше для провітрювання). Як правило, шурфи проходять перерізом прямокутної форми. Рідко шурфи проходять похило.
Горизонтальні гірничі виробки
Штольня - горизонтальна гірнича виробка, пройдена з денної поверхні і призначена для обслуговування підземних гірничих робіт у межах шахтного поля.
Штольні виконують ті ж функції, що і стволи шахт і залежно від виконуваних функцій бувають: головними та допоміжними.
Штольні можна проходити тільки при наявності відповідного гористого рельєфу місцевості.
Кверишаг - горизонтальна гірнича виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню, проведена у вміщаючих породах навхрест простяганню родовища.
Розрізняють квершлаги: головні - проведені на основних горизонтах від головного ствола шахти, допоміжні - проведені до допоміжних шахт.
Залежно від розташування, квершлаги виконують різні функції: транспортування корисних копалин і пустої породи, устаткування та матеріалів, пересування людей, провітрювання, каналізацію електричної та пневматичної енергії і таке інше.
Штрек - горизонтальна гірнича виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню і розташована по простяганню крутих та похилих родовищ та в будь-якому напрямку на горизонтальних родовищах. (Для деяких виробок використовують назви, запозичені з німецької мови. Так штрек - від німецького erstreeken - простягатись, а квершлаг - від німецького Verkehrswege або guerwege - шлях сполучення поперечний (поперек)).
Штрек, який пройдено по родовищу, називається родовищним, а пройдений по породах - польовим.
Штреки, розташовані на рівні основних відкотних горизонтів, називають головними або основними відкотними. Штреки, розташовані між основними горизонтами, називають підповерховими.
Залежно від функцій, які вони виконують, розрізняють штреки: головні, відкотні, вентиляційні, підсічні, доставні, бурові та інші.
Орт - горизонтальна гірнича виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню і пройдена навхрест простяганню в межах родовища.
Звичайно до ортів відносять виробки, основна частина яких по довжині розташована в межах тіла родовища. Наприклад, ортом називають виробку пройдену на довжині 20 м по пустій породі (власне кажучи, квершлаг) і 80 м по родовищу.
Відзначаються орти: головні відкотні, розташовані на відкотному горизонті, які називають ортами-заїздами, і підповерхові, які проходять з різноманітною метою (бурові, підсічні, вентиляційні, ходові та інше) між основними горизонтами.
Приствольний двір - комплекс гірничих виробок, що примикають до ствола шахти та розташованих у районі ствола шахти, призначених для обслуговування розвантаження корисних копалин і породи в підземний бункер, всіх спуско-підйомних операцій. Як правило, це виробки збільшених у поперечному перерізі розмірів, старанно закріплені. У приствольному дворі розташовують серію головних камер з відповідним устаткуванням: водовідливу з водозбірником, електропідстанції, підземного бункера, камер чекання, медпункту, диспетчерської та інших.
Похилі гірничі виробки
Похилий ствол шахти (похила шахта) - те ж саме, що і вертикальний ствол шахти, але пройдений під деяким кутом до горизонту.
Розрізняють похилі шахти зі скіповим та конвеєрним підйомом. Перші проходять під кутом 30°-50°, а другі - під кутами 15°-18°.
Підняттєвий — похила або вертикальна гірнича виробка, яка не має безпосереднього виходу на денну поверхню і пройдена між горизонтами з метою пересування людей, провітрювання, перепуску корисних копалин або породи, доставки матеріалів та устаткування на підповерх та інше. (На шахтах часто підняттєві називають гезенками, що зовсім не відповідає дійсності.
Гезенк (від німецького senken або gesenken - опускатися) - це виробка, яка проходиться зверху вниз. Підняттєвий, як правило, проходять знизу- вгору.).
Залежно від функцій, які вони виконують, підняттєві називають: ходовими, вентиляційними, перепускними, відрізними, матеріальними. Часто один підняттєвий виконує декілька функцій: пересування людей, провітрювання, доставка матеріалів тощо.
Підняттєві звичайно проходять прямокутної або круглої форми у поперечному перерізі і, залежно від функцій, які вони виконують, відповідним чином устатковують. Наприклад, у ходовому підняттєвому роблять запобіжні помости і драбини, верхню частину перепускного перекривають грохотною решіткою з метою безпеки і запобігання попадання крупних кусків, а в нижній частині будують вантажний пристрій - люк.
У блоках із великими запасами корисних копалин матеріальні підняттєві устатковують ліфтовими підйомниками для підйому та спуску людей, доставки матеріалів та устаткування.
У гірничих виробках розрізняють такі елементи: устя - початок виробки, вибій - кінець виробки.
У горизонтальних виробках називають: бокові вертикальні стінки - боками, низ виробки - підошвою, а верх - покрівлею.
Гірничі виробки проходять різної форми поперечного перерізу: прямокутного, трапецієвидного, куполоподібного (склепіння), підковоподібного, круглого і рідко елиптичного.
Форму поперечного перерізу виробки вибирають залежно від напрямку і величини гірничого тиску і типу кріплення, яке застосовується. Наприклад, дерев’яне кріплення потребує прямокутної або трапецієвидної форми поперечного перерізу, а бетонне кріплення - круглої або у вигляди склепіння.
Розміри поперечного перерізу гірничих виробок визначають, виходячи з умов розміщення устаткування, пристроїв, які б могли працювати без порушень правил безпеки.
На рис. 1.9 наведено приклад вин значення розмірів відкотної виробки. При цьому мінімальні розміри: вільного проходу людей, зазори між від- котними посудинами і кріпленням, висота підвіски контактного проводу визначені, виходячи з вимог “Правил безпеки”.
Розміри бурових виробок визначають, враховуючи розташування бурового устаткування (бурових установок) і безпечне його обслуговування.
З метою уніфікації і зручності на сучасних гірничих підприємствах розробляють типові перерізи розповсюджених гірничих виробок залежно від характеристики порід, типу кріплення і призначення.
У загальному вигляді розмір виробки визначається так:
Ширина “B”
В1=b1+b2+bЗ, м (одноколійної); (1.1)
В1=b1+2b2+bЗ+b4, м (двоколійної), де b1 - зазор для проходу людей (правила вимагають b1 > 0,7 м на рівні 1,8 м від підошви); b2 - ширина рухомого складу (вагона, електровоза), м; bЗ - зазор між рухомим складом (вагоном, електровозом) та кріпленням, м (правила вимагають 0,2 м при бетонному кріпленні та 0,25 м - при дерев’яному); b4 - зазор між рухомим складом (між вагонами чи електровозами, b4 > 0,2 м).
Висота виробки “H1”
НІ =h1 +h2 + h3, м (1.2) де h1 — висота баластного шару (від підошви до головки рейки), м; h2 - відстань від головки рейки до контактного проводу (не <1,8 м); h3 - відстань між підвіскою контактного проводу та покрівлею.
3. Переміщення гірських порід скіпами, шнеками та іншими видами транспорту
Підйом на поверхню гірничої маси, спуск-підйом гірників, матеріалів, устаткування по стволах шахт виконують підйомними установками, кожна з яких складається з підйомної машини, підйомних посудин, підйомних канатів, копра, шківів, засобів сигналізації та управління.
За родом підйомних посудин розрізняють клітьові та скіпові підйомні установки (рис. 4.13), а за призначенням та операціями, що виконуються - вантажно-людські та вантажні. За кількістю підйомних канатів - одно- канатні та багатоканатні.
Підйомні машини на рудних шахтах застосовують барабанні одноканатні та багатоканатні з приводними шківами тертя. За родом застосовуваних машин розрізняють і відповідні системи підйому.
Одноканатні машини мають барабан циліндричної (тип Ц) або біциліндричної (тип БЦК) форми, на які навиваються і звиваються підйомні канати.
Машини з циліндричними барабанами застосовують на шахтах з невеликою річною продуктивністю при глибині робіт до 600/700 м.
Ці машини випускають з барабанами діаметром від 4 до 6 м та шириною від 1,7 до 4,7 м.
При збільшенні глибини робіт від 500 до 1500 м застосовують підйомні машини типу БЦК з діаметрами великого і малого циліндрів відповідно 8/9 та 4,5/5 м. Барабани зі змінним діаметром дозволяють краще врівноважити систему і піднімати вантаж з великої глибини.
Барабанні підйомні машини встановлюють у спеціальних будівлях поблизу стволів шахт.
Багатоканатні підйомні машини застосовують при глибині підйому від 700 м до 2000 м з кінцевим навантаженням 40/120 тонн.
Підйомна посудина навішується на декілька (парна кількість 4, 6, 8) канатів порівняно невеликого діаметра, при цьому половина повинна мати праву звивку, а друга половина - ліву.
Вантажні канати охоплюють приводний шків тертя підйомної машини. Для зрівноваження системи застосовують плоский хвостовий канат.
Багатоканатні машини встановлюють у верхній частині баштових копрів над стволом шахти. Всі підйомні машини мають електричний привод, систему робочого та аварійного гальмування. систему автоматизації управління та сигналізації.
Підйомні посудини Для вантажного підйому на шахтах продуктивністю більше 1 млн. тонн застосовують скіпи - металічні ящики місткістю 2/20 м3 прямокутної форми і висотою 3/8 м, які встановлюють на рамах.
Скіпи невеликої місткості роблять перекидними, а великої місткості - такими, щоб відхилялися від осі з розвантаженням через дно.
При вантажному скіповому підйомі корисна копалина із вагонів у приствольному дворі розвантажується в прийомну ємкісну частину підземного бункера (рис. 4.13), а звідти порціями, рівними місткості дозатора, потрапляє в дозатор. Коли скіп підходить до лотока дозатора, відкривається засув і скіп завантажується рудою.
На поверхні корисна копалина із скіпів розвантажується в прийомний бункер. Місткість і кількість скіпів у шахті визначається річною продуктивністю та глибиною підйому.
Кліть являє собою металеву платформу на каркасній рамі і застосовується для вантажного і в основному для допоміжного підйому. Розмір кліті визначається розміром вагонів, які застосовуються на шахті. Кліті бувають одно- і двоповерхові.
Всі кліті повинні мати парашутний пристрій, який служить для зупинки кліті на випадок обриву каната, який кожної доби повинен оглядатися, а раз на півроку встановлюється на відкидні посадочні кулаки.
Всі підйомні посудини підвішують до канатів за допомогою причіпних пристроїв з великим запасом міцності (10/1З кратне).
Підйомні канати - на підйомних установках застосовують стальні дротяні канати діаметром 0/35 мм. До канатів пред’являються жорсткі вимоги.
Мінімальний запас міцності береться таким, який дорівнює: для людських підйомів - 9, для вантажо- людських - 7,5, для вантажних - 6,5 та для багатоканатного вантажо- людського - 8. Канати щоденно оглядають і перевіряють, через кожні півроку проводиться їх випробування, раз на тиждень їх змазують спеціальним канатним мастилом.
Скіповий підйом використовується і на кар’єрах. Основні елементи кар’єрного скіпового підйомника (рис. 4.14): рейко-шпалова дорожня решітка, скіпи, підйомна машина, тягові канати, перевантажувальні пристрої в кар’єрі і на поверхні.
Скіпові шляхи розташовують у крутій траншеї з прямолінійним або ломаним профілем (кут нахилу 20-45°) на постійно або тимчасово неробочому борту кар’єру. Використовують дерев’яні і залізобетонні шпали, що укладаються на шар баласту, або стальну рамну основу дороги (з залізобетонним фундаментом, до якого прикріплюють або приварюють рейки). Верхня частина доріг частіше звичайна, а при скіпах вантажопідйомністю 50-80 т для забезпечення їх ходової стійкості ширина рейкової колії складає 3-5 м, маса рейок 88-75 кг/м.
Скіп складається з кузова, рами, колісних пар з механізмом підресору- вання та підвісного пристрою для тягового каната. Стійкість його руху досягається за рахунок великої ширини (2,5-4,5 м) підвіски кузова до рами візка в трьох точках (дві по вісі в середині і одна ззаду) і низької посадки. Звичайно, для переміщення крупнопі- дірваних порід використовують перекидні скіпи вантажопідйомністю 20- 80 т з коефіцієнтом тари 0,4-0,5. При розвантажуванні гірської маси з автомашин безпосередньо в скіпи потрібно дотримуватися кратності ємкостей скіпа, автосамоскида і ковша екскаватора.
Розвантажуються скіпи перекиданням кузова вперед або назад. Поворот кузова проводиться при русі скіпа в профільованих направляючих кривих. Можливе також перекидання кузова за допомогою стаціонарного або встановленого на рамі скіпа гідроперекидача.
Похилі підйомні установки можуть бути одноканатними або багато- канатними. Канати приєднуються до підйомних посудин (скіпи та ін.) жорстко (проста схема підйому) або через закріплені на посудинах блоки (блокова схема підйому). Переважно поширені одноканатні двоскіпові підйомники з двобарабанними підйомними машинами (рис. 4.14); вантажопідйомність скіпів при цьому не перевищує 30-45 т. При вантажопідйомності скіпів > 65-90 т ефективні двоскіпові багатоканатні бобінні і блокові підйомні установки.
В існуючих скіпових установках висота підйому складає 60-240 м, швидкість підйому 4-10,2 м/с, тривалість циклу підйому 57-70 с, вантажопідйомність скіпа 20-40 т, продуктивність 650-2000 т/год. Зі збільшенням висоти скіпового підйому продуктивність його поступово зменшується.
Основні переваги скіпових підйомників: великий кут підйому і найко- ротша віддаль переміщення, мінімум капітальних робіт для спорудження траншей, підйом крупно підірваних порід без попереднього подрібнення, простота конструкції, нескладний ремонт, можливість повної автоматизації, мала енергоємкість, надійність роботи в будь-яких кліматичних умовах, можливість роздільного підйому розкривних порід різних типів і сортів корисної копалини.
Недоліки: перепідйом вантажу на поверхні, високі трудоємкість і витрати на будівництво підйомника і переноску перевантажувальних пунктів, велика металоємкість (0,6-1 т на 1000 т вантажу). Область раціонального використання - кар’єри глибиною, більшою 150-200 м, з обмеженими розмірами в плані, на яких розробляються скельні породи і корисні копалини при стійких вміщаючих породах.
Клітьові канатні підйомники призначені для підйому і спуску в спеціальних клітях з платформами одиночних залізничних вагонів або автосамоскидів. Однокінцеві підйомники (з противагою) споруджують з двосторонніми прийомними площадками, а двокінцеві - з одно- і двосторонніми. Підйом і спуск клітьовими підйомниками проводиться як з кінцевих станцій, так і з проміжних горизонтів. Кут нахилу дороги до 40-45°, раціональна висота підйому 120-180 м, вантажопідйомність до 50-60 т. Через складну організацію робіт (особливо при розформуванні поїздів), громіздкість вагона, метало- й енергоємкість для важких клітей, великі капітальні витрати і трудоємкість, а також через невисоку продуктивність підйому перспективи використання клітьових підйомників надто обмежені.
Канатно-автомобільні підйомники, як і клітьові, забезпечують підйом гірської маси з кар’єру без перевантаження, вони менш складні і громіздкі, ніж клітьові, не допускають меншого підйому (звичайно 20-30°), який визначається стійким кутом укосу породи в кузові автосамоскида. Кут нахилу можна збільшити на 5-7°, якщо для запобігання розсипання по роди припідняти задній борт. Швидкість підйому і спуску автосамоскида з водієм за умовами безпеки береться не більшою, ніж 5 м/с.
У тролейвозних підйомниках підйомна установка відсутня, а навантажений і порожній тролейвози з’єднані (через візки) пропущеним через (крізь) шків канатом, що дозволяє використати навантаженим тролейвозам зусилля, що розвивається двигуном порожнього тролейвоза.
Переваги автомобільних підйомників: відсутність розриву вантажопотоку, порівняно високий підйом, відносно невеликі капітальні витрати. Недоліки: обмежена продуктивність і порівняно високі експлуатаційні витрати. Область можливого використання - кар’єри невеликої виробничої потужності глибиною 100-200 м з обмеженими розмірами в плані.
Канатні підвісні дороги (рис. 4.15) складаються з навантажувальної і розвантажувальної станції (бункери (1,2), живильники, дозатор, рейкові кругові обгонні шляхи (7), приводні механізми або кільцеві шківи тягового каната (3,4), механізми приєднання і від’єднання вагонеток до тягового каната), лінійних опор (9) для несучого і тягового канатів (5,6), рухомого состава (вагонетки (10)), приводних і натяжних пристроїв (8,11), проміжних і кутових станцій. Як правило, використовуються двоканатні підвісні дороги з кільцевим рухом вагонеток.
Лінійні металічні або бетонні опори консольного типу з направляючими шківами у верхній частині мають висоту 15-50 м (іноді 75 м). Від. стань між опорами, як правило, 100- 300 м; при різко перерізаному рельєфі іноді досягає 500-1000 м. Похил канатно-підвісних доріг досягає 50-60 %. Діаметр тягових канатів 20-40 мм, а несучих 30-80 мм. Довжина канатних доріг змінюється в межах 0,5-20 км.
Цінна корисна копалина може перевозитися в спеціальних контейнерах вертольотами. Контейнери завантажують екскаватором при відкинутому причіпному пристрої, а розвантажують у прийомний бункер. Для обслуговування екскаватора досить два вертольоти при спареній установці контейнерів у вибої. Основний показник вертольотів - їх корисна вантажопідйомність, яка не перевищує 35-40 % маси, що піднімається.
Для кар’єрів необхідні вертольоти з корисною вантажопідйомністю не меншою 5-7 т. Вертольоти можуть використовуватися на важко доступ них нагірних кар’єрах малої потужності, а також іноді в кар’єрах глибинного типу (200 м і більше) при вийманні окремих рудних тіл, коли недоцільний рознос бортів для прокладки наземних транспортних комунікацій. Вертольоти можуть використовуватися на допоміжних роботах (монтаж і демонтаж ЛЕП, перенос ланок залізничних шляхів, ремонт обладнання та інш.).
Для важкодоступних районів з суворими кліматичними умовами економічніше використовувати спеціалізовані дирижаблі, наприклад безбаластний термодирижабль. Посадочна система такого дирижабля вантажопідйомністю 15 т не вимагає улаштування причальних щогол або спеціальних якорів.
4 Способи і схеми провітрювання шахт
Схеми провітрювання шахт приймають відповідними схемами розкриття родовищ та підготовки основних горизонтів. При підземній розробці рудних родовищ в основному приймають діагональну або флангову схему провітрювання, при якій свіже повітря надходить по центральному головному стволу шахти і, пройшовши через вентиляційну сітку, викидається в атмосферу по флангових вентиляційних стволах. Основною перевагою цієї схеми є приблизна постійність опору вентиляційної сітки при відпрацюванні запасів корисної копалини в поверсі. На практиці застосовують в основному два різновиди цієї схеми провітрювання, які показано на рис. 6.10.
Перша - з використанням відкот- ного штреку верхнього горизонту як вентиляційного (рис. 6.10, а). Вона характеризується відносною простотою і невеликою вартістю. Важливим її недоліком є складність виконання очисних робіт на двох суміжних горизонтах. Такий різновид застосовують на родовищах відносно невеликої потужності і простягання.
Особливість другого різновиду є наявність спеціального вентиляційного штреку-колектора, пройденого на 8-Й 5 м вище відкотного. Тут свіже повітря також подається по головному центральному стволу шахти. Свіже повітря, пройшовши по виробках очисних блоків, по вентиляційних виробках спрямовується на збиральний цітрек-колектор і далі - до вентиляційних шахт. Вентиляційний штрек колектор, як правило, обслуговує два горизонти.
Наявність штреку-колектора суттєво покращує провітрювання і дає змогу без будь-яких складностей виконувати очисні роботи на двох суміжних горизонтах, але вимагає додаткових витрат на його проходку.
Таку схему застосовують на родовищах великої потужності з великими запасами корисних копалин у поверхах.
У процесі відпрацювання запасів у поверсі гірничі роботи поступово переміщуються і по простяганню від блоку до блоку, і в межах блоку, що викликає необхідність регулювання розподілу повітря і за кількістю (дебіт) і за напрямком руху (направляючи в інші виробки).
Способи регулювання дебіту головними вентиляційними установками вказано нижче. Регулювання розподілу повітря по виробках, блоках здійснюється за допомогою вентиляційних споруджень (перемичок, дверей, вікон та інше), перекриваючи виробки або змінюючи їх опір установкою вікон. Часто для збільшення кількості повітря, яке проходить по виробці, в ній установлюють вибійний допоміжний вентилятор.
У процесі проведення всі розвідувальні виробки за умова провітрювання належать до тупикових, тобто у них виключається наскрізний рух вентиляційного струменя. Залежно від довжини або глибини виробок, з урахуванням конкретних гірничо- геологічних і гірничотехнічних умов вентиляція таких виробок здійснюється за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання і вентиляційних труб, а в деяких випадках шляхом використання турбулентної дифузії і поздовжніх перегородок.
За рахунок дифузії дозволяється провітрювання горизонтальних виробок (рис. 6.11, а) протяжністю не більше 10 м, а вертикальних - глибиною не більше 5 м.
Розвідувальні виробки нерідко мають значну довжину, вимірювану декількома кілометрами.
Провітрювання таких протяжних виробок здійснюється за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання, трубопроводу, прокладеного по всій виробці, допоміжної паралельної виробки і вентиляційних свердловин (шурфів).
Застосування вентиляційних перегородок не знайшло використання в практиці розвідувальних робіт, оскільки в цьому випадку збільшується площа поперечного перерізу виробок, затруднюється транспортування вантажів, виникає необхідність у забезпеченні хорошої герметизації перегородок.
Нагнітальний спосіб провітрювання (рис. 6.11, б). Цей спосіб має найбільше поширення. Він особливо ефективний при довжині (глибині) виробок до 300 м, і лише цей спосіб використовується для провітрювання виробок, небезпечних щодо вибухів газу або пилу.
При нагнітальному способі свіже повітря подається вентиляційним трубопроводом, що прокладається по всій виробці, а забруднене повітря витісняється безпосередньо виробкою. Відповідно до ПБ трубопровід повинен відставати від вибою в горизонтальній виробці не більше, ніж на 8 м, а у вертикальній - не більше, ніж на 5 м. Основним достоїнством способу є те, що свіже повітря з трубопроводу надходить безпосередньо у вибій, де працюють люди. Трубопровід працює з надлишковим внутрішнім тиском, через що при нагнітальному способі можуть використовуватися як жорсткі, так і м’які вентиляційні труби.
Далекобійність струменя повітря, що виходить біля вибою виробки з трубопроводу, залежить від його швидкості руху в трубопроводі і площі перерізу виробки. Для збільшення далекобійності струменя повітря на кінці трубопроводу доцільно використовувати конусну насадку. Нагнітальний вентилятор встановлюється на відстані не меншій, ніж 10 м від устя провітрюваної виробки. Якщо цю вимогу не виконати, то частина повітря вихідного струменя на усті виробки може знову потрапити у вентилятор, і буде відбуватися рециркуляція.
Якщо нагнітальний вентилятор встановлюється на наскрізному струмені основної виробки, то для виключення рециркуляції необхідно також, щоб подача вентилятора не перевищувала 70% подачі повітря по основній виробці за рахунок загальношахт- ної депресії.
Недоліком нагнітального способу є те, що видавлювані з привибійної частини виробки гази, які утворюються при вибухових роботах, поширюються по всій довжині виробки. Це виключає виконання яких-небудь робіт у виробці до закінчення и провітрювання.
Всмоктуючий спосіб провітрювання. При провітрюванні цим способом свіже повітря надходить безпосередньо по виробці, а забруднене видаляється трубопроводом. Всмоктуючий спосіб доцільний для провітрювання протяжних виробок, оскільки незалежно від довжини, виробка не забруднюється, за винятком привибійної частини, отруйними продуктами вибуху.
Основний недолік способу полягає у тому, що в ході провітрювання у вибої не відбувається інтенсивного перемішування повітря. Зона розрідження, з якої вентилятором засмоктується повітря, має невелику глибину. Внаслідок цього у вибої можуть утворюватися області застою з високою концентрацією отруйних газів. У зв’язку з цим недоліком, всмоктуючий спосіб не ефективний у виробках з великою площею поперечного перерізу.
Крім того, при всмоктуючому способі вентиляційний трубопровід на дільниці від вибою виробки до вентилятора працює під недостатнім тиском. Значить, тут виключається використання “м’яких” труб. Спосіб не можна використовувати у виробках, небезпечних щодо вибуху газу і пилу.
Комбінований спосіб провітрювання. При використанні цього способу по всій виробці прокладається тільки трубопровід, по якому з вибою відсмоктується забруднене повітря, а в привибійний частині - додатково трубопровід для подачі до вибою свіжого повітря. Таким чином, при комбінованому способі узгоджуються переваги нагнітального і всмоктуючого.
Нагнітальний вентилятор встановлюється за межами зони, забрудненої шкідливими газами і пилом при вибухових роботах. Протяжність цієї зони визначається розрахунком залежно від маси ВР, що підриваються, їх властивостей і площі поперечного перерізу виробки. У середньому ця величина складає близько 50 м.
Комбінований спосіб особливо доцільний для провітрювання протяжних виробок з великою площею поперечного перерізу. Однак, як і всмоктуючий, він не може використовуватися у виробках, небезпечних щодо вибуху газу і пилу.
Кількість свіжого повітря, яке подається в окремі виробки та в шахту в цілому, повинна забезпечити нормальні атмосферні умови в них в суворій відповідності до вимог “Правил безпеки”. Виходячи з цього, необхідну і достатню кількість повітря для провітрювання визначають за такими факторами: за числом людей в шахті, за розрідженням до допустимих концентрацій отруйних газів, за виносом дисперсного пилу, а в разі виділення із порід газів (вуглекислого, метану та інших) за розрідженням і видаленням фактично виділяючих газів. Кількість повітря “по людях” визначають за максимально можливою кількістю людей, які одночасно знаходяться в шахті, із розрахунку подачі на одну людину повітря 6 м3 за хвилину.
За фактором розрідження отруйних газів кількість повітря для провітрювання визначають за максимальною кількістю ВР, які підриваються, як головного джерела утворення цих газів. Для спрощення розрахунки виконують за умовним окисом вуглецю, прирівнюючи літр окису азоту до 6,5 літрів окису вуглецю. Гранично допустима концентрація умовного окису вуглецю дорівнює 0,008 %.
Дослідження показують, що дисперсний пил виноситься вентиляційною течією при швидкості її руху по виробках не менше, ніж 0,13-Я),25 м/с. Для ефективного виносу пилу необхідно забезпечити швидкість руху повітря не менше, ніж 0,5 м/с у виробках з викидом пилу (прохідницькі, очисні вибої, виробки випуску та доставки руди та інші). За річною (добовою) продуктивністю шахти кількість повітря визначають на основі аналізу та узагальнення даних практики з урахуванням особливостей технології видобутку корисних копалин.
Так, для шахт Кривого Рогу встановлено, що ефективне провітрювання їх забезпечується при подачі в шахти повітря 60-80 м3/с на кожний мільйон тонн річної продуктивності. Із визначеної за всіма факторами кількості повітря беруть найбільше значення. Для рудних шахт найбільшу кількість повітря для провітрювання одержують переважно за фактором виносу пилу і за кількістю ВР, які підриваються. Остаточно необхідна кількість повітря береться з урахуванням неминучих втрат на усьому шляху його руху через вентиляційну сітку (мережу).
Втрати повітря у вигляді витікання, підсосів складають: у вентиляторних установках - 10-15 %; через перемички - 8-10%; через зони обвалення - 16-30 % від кількості поступаючого повітря.
Зниження витікання - одне із головних напрямків підвищення ефективності провітрювання. Звичайно при встановленні кількості повітря для провітрювання враховують коефіцієнт резерву, величину якого беруть у межах 1,4-2,0 залежно від умов розробки.
5. Паспорти провітрювання гірничих виробок
Провітрювання підземної виробки проводиться в суворій відповідності до паспорта провітрювання. Цей обов’язковий документ складається для проведення всіх підземних виробок, виключаючи шурфи без розсічок, для яких параметри і режим провітрювання вказуються в паспорті буровибухових робіт.
Паспорт провітрювання складається керівником гірничих робіт і затверджується головним інженером, з паспортом повинні бути ознайомлені під розписку робітники і технічний персонал, зв’язані з виконанням гірничих робіт.
Паспорт провітрювання має схему вентиляції, зображену на плані і поперечному перерізі виробки, характеристики виробки, системи вентиляції, вентилятора, вентиляційних труб, а також містить необхідні додаткові відомості про засоби і способи провітрювання.
Форма паспорта провітрювання та інструкція щодо його складання наведені, як одне з доповнень, у Правилах безпеки.
15
15