авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования Украины

Донецкий государственный технический университет

Кафедра “Строительство шахт и подземных сооружений”

Н.Р.Шевцов,

Ю.И.Миндюков

Основы специальности

“Шахтное и подземное строительство”

Утверждено на заседании кафедры

“Строительство шахт и подземных

сооружений”, Протокол № 9

от «13» января 2000 года Рекомендовано к изданию методической Комиссией специальности 7.090303, Протокол № 26 от «14» января 2000 года Донецк - 2000 2 УДК 622.235.3(24): 622 (075.3) Шевцов Н.Р., Ю.И.Миндюков Основы специальности: Учебное пособие. Донецк: Новый мир, 2000.- 108 с.

Рассмотрены вопросы организации учебного процесса, краткие сведения о геологии и технологии подземной разработки полезных ископаемых. Приве дены основные сведения о сооружении шахтной поверхности и горных вы работок, системах обеспечения жизнедеятельности и бесперебойной работы горнодобывающих предприятий. Даны основные понятия по открытой раз работке, а также проектированию строительства шахт и подземных сооруже ний. На всех этапах организации строительства подчеркивается роль горного инженера-строителя.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 7. «Шахтное и подземное строительство». Может быть использовано студента ми горных вузов и факультетов, а также учащимися техникумов и училищ горного профиля.

Рецензент: Калиниченко О.И., канд. техн. наук, доц.

Содержание Введениеие ………………………………………………..…………….… 1. Общее сведения о горной науке и специальности.........…...………... 1.1. Общая характеристика специальности.......................................... 1.2. Из истории горной науки ……………………………………….... 1.3 Рекомендации студентам по рациональному использованию времени... ………………………………………………......................... Контрольные вопросы и задания ……………….......……………...... 2. Краткие сведения по геологии месторождений полезных ископаемых ………………………………………………………….... 2.1 Общие сведения о природе образования углей и руд.......…...... 2.2 Формы залегания полезных ископаемых.…………...……......... 2.3 Общая характеристика ископаемого угля …………………….... 2.4 Элементы залегания угольных пластов ……………………….... 2.5 Краткая характеристика Донецкого угольного бассейна …….... Контрольные вопросы и задания ……………………………....... 3. Современное горнодобывающее предприятие ………………........... 3.1 Основные понятия ……………………………………………....... 3.1.1 Горнотехнические понятия ……………………………….... 3.1.2 Общие сведения о зданиях и поверхностных сооружениях............................................................................





......... 3.2 Технологическая схема горнодобывающего предприятия …...... 3.2.1 Поверхностный технологический комплекс...............……...... 3.2.2 Подземный комплекс шахты..............………………………...... Контрольные вопросы и задания …………………………......... 4. Основные положения технологии подземной разработки угольных месторождений …………………………………………...... 4.1 Понятие о шахтном поле и его запасах ………………………..... 4.2 Вскрытие шахтных полей ……………………………………....... 4.2.1 Вскрытие вертикальными стволами …………………......... 4.2.2 Вскрытие наклонными стволами ………………………...... 4.2.3 Вскрытие штольнями ………………………………............. 4.2.4 Комбинированные способы вскрытия …....………….......... 4.3 Подготовка и эксплуатация шахтного поля …………….............. 4.3.1 Подготовка шахтных полей ……………………………....... 4.3.2 Очистные работы ……………………………………............ Контрольные вопросы и задания …………………............... 5. Сооружение горных выработок ………………………………............ 5.1 Формы и размеры поперечных сечений горных выработок........ 5.2 Способы сооружения горных выработок …………………........... 5.3 Проведение горизонтальных горных выработок в крепких породах …………………………………………………….............. 5.4 Проведение горизонтальных горных выработок в мягких породах …………………………………………………….............. 5.5 Проведение горизонтальных горных выработок в разнородных породах ……………………………………………………............. 5.6 Особенности проведения наклонных выработок.......................... 5.7 Сооружение и углубка вертикальных стволов шахт..................... 5.8 Рассечка околоствольных дворов.................................................. Контрольные вопросы и задания................................................... 6. Системы обеспечения жизнедеятельности и бесперебойной работы угольных шахт …………………………................................... 6.1 Вентиляция шахты …………………………………...................... 6.2 Шахтный транспорт ……………………………............................ 6.3 Энергоснабжение …………………………………........................ 6.4 Шахтный водоотлив ……………………………………………... 6.5 Освещение, связь и сигнализация ………………………………. 6.6 Маркшейдерский контроль …………………………………….... 6.7 Обогащение угля …………………………………………………. 6.8 Охрана труда и техника безопасности ………………………….. Контрольные вопросы и задания ………………………………... 7. Основные понятия о разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом ……………………………………. 7.1 Основные элементы карьера …………………………………….. 7.2 Вскрытие и отработка карьерного поля ……………………........ Контрольные вопросы и задания ………………………………... 8. Строительство подземных сооружений ……………………………... 8.1 Общая характеристика подземных сооружений ……………...... 8.2 Способы строительства подземных сооружений …………….... Контрольные вопросы и задания ………………………...……... 9. Основы проектирования строительства горных предприятий …...... 9.1 Требования, предъявляемые к проектной документации …........ 9.2 Порядок проектирования строительства горных предприятий …………………………………………………......... Контрольные вопросы и задания......................................................... 10.Реконструкция, консервация и закрытие шахт................................. Контрольные вопросы и задания........................…...................…...... Список рекомендованной литературы …………...........…………….. Введение В период научно-технической революции горное дело характеризуется большей автоматизацией производственных процессов и широким примене нием быстродействующей вычислительной техники для ее управления. По этому в настоящее время требуется подготовка специалистов нового типа, органически сочетающих широкий научно-технический кругозор, высокий уровень теоретической подготовки с глубоким профессионализмом.





В этом плане специальность «Шахтное и подземное строительство» как составная часть комплекса горных специальностей связана с широким кру гом естественных, общетехнических и социально-экономических наук. Она опирается на знания физики, химии, математики, геологии, теплотехники и термодинамики, экономической теории, социологии.

Что же представляет собой горный инженер-строитель в эпоху научно технической революции? Это специалист, обеспечивающий правильную раз работку недр, рациональную организацию и квалифицированное руководство техническим процессом, грамотную эксплуатацию техники, безопасные и комфортные условия труда. Горный инженер-строитель – это технолог ши рокого профиля. Он выступает в роли дирижера в административно хозяйственном «оркестре» шахты, строительного треста, (объединения), и только он может быть главным организатором и руководителем горно строительного производства. Отраслевые инженеры, в т.ч. горные инженеры строители подобно общевойсковым командирам намечают стратегию и так тику операций в своем хозяйстве и руководят их осуществлением. Горные инженеры-строители реконструируют и строят шахты, готовят новые гори зонты на действующих шахтах, строят метрополитены, подземные торговые и культурные центры, хранилища нефти и газа, военные объекты, межконти нентальные тоннели и многое другое.

Кафедра «Строительство шахт и подземных сооружений» Донецкого государственного технического университета за 70 лет своего существования подготовила 3685 горных инженеров-шахтостроителей, которые внесли сво им трудом большой вклад в развитие угольной промышленности Украины и других стран.

«Основы специальности» - это первая специальная дисциплина, кото рую начинают изучать будущие горные инженеры-строители.

Учебное пособие написано в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Основы специальности». Полагаем, что оно позволит созна тельно, на высоком профессиональном уровне приступить к овладению спе циальностью горного инженера-строителя.

Авторы выражают глубокую благодарность профессору К. Ф. Сапиц кому за ценные замечания и предложения в процессе подготовки к изданию.

Заранее признательны за предложения и замечания по учебному посо бию, направленные на его дальнейшее улучшение.

1. Общие сведения о горной науке и специальности 1.1 Общая характеристика специальности Специальность «Шахтное и подземное строительство» - это древ нейшая и полезнейшая специальность. Лица, получившие ее реконструируют и строят шахты, готовят новые горизонты на действующих шахтах, строят метрополитены, подземные торговые и культурные центры, хранилища неф ти и газа, военные объекты, межконтинентальные тоннели и многое другое.

Для этого они должны иметь высокоразвитое инженерное мышле ние, основными компонентами которого являются: профессиональная ком понентность, умение пользоваться полученными знаниями, собственная точ ка зрения, чувство долга и ответственность, а также обладать такими качест вами, как мужественность, трудолюбие, принципиальность, обязательность, отзывчивость.

Поэтому будущие горные инженеры-строители и магистры должны знать:

- основы общетеоретических дисциплин в объеме, необходимом для решения производственных, проектных и исследовательских задач;

- общеинженерные, геологические, общестроительные, горнотехно логические и специальные дисциплины, включая основы начертательной геометрии, горноинженерную графику, механику горных пород, геодезию и маркшейдерское дело, сопротивление материалов, основы теории упругости и пластичности, строительную механику, строительные материалы, основы электротехники и др.;

- технологию строительного производства, принципы проектиро вания, технику и технологию строительства шахт и подземных сооружений;

- способы проведения и строительства горных выработок, стацио нарные машины и установки, транспортные машины, строительные конст рукции в горном производстве, основы автоматизации производственных процессов;

- экономику отрасли и предприятия, основы организации и управле ния производством и качеством строительства, вопросы охраны труда и ок ружающей среды, основы правоведения, патентоведения, сметное дело и др.

Они должны уметь:

- осуществлять оперативное управление строительными и техноло гическими процессами на участке, выбирать рациональную технологию строительства подземных сооружений и проведения горных выработок, включая составление технологических схем для обычных и сложных гидро геологических условий, определять объемы производимых работ и осущест влять контроль за качеством их выполнения, проводить исследования по профилю своей работы;

организовывать комплекс работ на строительстве и реконструкции шахт и рудников, восстановлении капитальных горных выра боток, наземных горнотехнических зданий и сооружений, выбирать материа лы и определять параметры крепи горных выработок, определять оптималь ные параметры технологии проведения горной выработки, осуществлять конструктивные расчеты и проектировать организацию возведения горно технических зданий и сооружений на поверхности горного предприятия;

- производить анализ геологических и гидрогеологических условий строительства шахты или подземного сооружения, определять состояние по родного массива, рассчитывать нагрузку от горного давления на элементы и всей конструкции, разрабатывать проекты производства работ на строитель ство отдельных объектов;

- составлять и внедрять календарные планы строительства, опреде лять нормы выработки, анализировать технико-экономические показатели, проектную и сметную документацию, разрабатывать мероприятия по вне дрению новой техники, организовывать устранение неисправностей горно строительных машин и оборудования;

- использовать современную вычислительную технику;

- самостоятельно принимать решения, разрабатывать и вести техни ческую документацию, организовывать повышение квалификации рабочих;

- осуществлять мероприятия по предотвращению производственного травматизма и профессиональных заболеваний;

владеть рациональными приемами поиска и использования научно технической информации.

1.2 Из истории горной науки Горная наука изучает процессы, происходящие в недрах Земли при разработке полезных ископаемых, с целью изыскания методов управления ими и создания научных основ совершенствования технологии добычи по лезных ископаемых для повышения производительности и безопасности тру да. Горная наука тесно связанна с фундаментальными науками и использует их достижения для исследования природных явлений при разработке место рождений и создании новой техники. На основе ученых исследований осу ществляется проектирование горных машин, оборудования, приборов, разра батывается технология добычи полезных ископаемых, их переработки и обо гащения. Всему этому предшествовал длинный путь развития горной науки.

Основоположником отечественной горной науки является М.В. Ло моносов. Началом его научной деятельности связанно с горным делом. Так, его диссертация «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном», представленная в 1745 г. на звание профессора, была посвящена вопросам естественного проветривания рудников и шахт. Своим основным научным трудом «Первые основания металлургии или рудных дел» М.В. Ломоносов заложил основы отечественной науки о добычи полезных ископаемых.

Долгие годы горное дело считалось искусством и передавалось из поколения в поколение. Даже после того, как в некоторых странах были соз даны горные учебные заведения (Фрайбергская горная академия в Германии, Петербургская в России) горное дело еще много лет оставалось искусством.

Однако, уже в XIX веке запросы производства в энергетическом и химическом сырье потребовали дальнейшего усиления развития горного производства. В связи с усложнением горнотехнических условий, дальней шее развитие горной техники и технологии стало возможным только на ши рокой научной основе. Все это вызвало необходимость создания горных на учных школ, открытия новых научных направлений.

Реально, развитие горной науки как таковой началось с изучения фи зико-механических свойств горных пород и их изменений с увеличением с увеличением глубины горных работ (рост горного давления). Большая заслу га в исследованиях физико-механических свойств горных пород принадле жит проф. М.М.Протодьяконову. Им были разработаны ряд методик опреде ления физико-механических характеристик горных пород, создана шкала крепости горных пород.

B XX веке начали развиваться сначала аналитические (проф.

В.Д.Слюсарев), а затем и экспериментальные способы изучения горного дав ления, разрабатываются приборы и аппаратура для измерения горного давле ния непосредственно в массиве горных пород (струнные датчики, тензомет рические и гидравлические датчики и т.п.). В это время создаются научные школы:

- в области разработки месторождений открытым способом. под ру ководством акад. Н.В.Мельникова;

- вобласти технологии и механизации производственных процессов, под руководством акад. А.М.Терпигорьева;

в области рудничной аэрологии, под руководством акад.

А.А.Скочинского;

в - области горной механики, под руководством члена-корр. АН А.В.Докукина;

в - области механики горных пород и науки о физико механических свойствах горных пород (проф. Б.В.Бокий, М.М.Протодьяконов, В.Д.Слюсарев).

Существенное влияние на развитие горного дела оказало создание в конце прошлого века врубовых машин, положившее начало механизации горных работ и техническому прогрессу в технологии добычи угля. В 30-е годы уходящего века был создан очистной комбайн, а в 50-е годы – механи зированный очистной комплекс.

Технология добычи угля не могла развиваться без опережающего развития горно-проходческой технологии и механизации горно проходческих работ.и работ по жизнеобеспечению горнодобывающих пред приятий В этот период создаются новые буровые молотки и установки, буро погрузочные машины, проходческие комбайны, совершенствуются сущест вующие и разрабатываются новые крепи капитальных и подготовительных выработок, разрабатываются мощные подъемные установки, средства под земного транспорта и водоотлива.

С увеличением глубины горных работ, протяженности горных выра боток, увеличением температуры горных пород возникли проблемы создания комфортных и безопасных условий труда шахтеров. Для решения этих про блем начинает развиваться аэрология, кондиционирование, создаются мощ ные вентиляторы общего и местного проветривания, холодильные установки (общешахтные и местные, подземные и поверхностные).

История учит, что развитие прикладных наук особен1но заметно в те периоды, когда возникают противоречие между потребностью общества и возможностью производства. Красноречивым подтверждением сказанному могут служить отдельные этапы развития горной науки:

В связи с увеличением горного давления при отработке глубоких го ризонтов, возникла необходимость разработки способов охраны горных вы работок (тампонирование закрепного пространства, проведение выработок под защитой ранее отработанного угольного пласта и др.) Для проведения выработок в условиях больших водопритоков были созданы специальные способы проходки горных выработок (замораживание пород, тампонаж пород и закрепного пространства, водопонижение и др.).

Особенно большие трудности возникли при проведении горных вы работок по выбросоопасным угольным пластам и породам. Для решения этой проблемы в научном плане была создана межведомственная комиссия по борьбе с выбросами угля, породы и газа, которую возглавил академик А.А.Скочинский. В дальнейшем в решении этой проблемы принимали уча стие многие видные ученые: академики С.А.Христианович, В.В.Ржевский Н.С.Поляков, член.корр. А.В.Докукин, проф. В.И.Николин и др. В настоящее время разработана теория выбросов угля, породы и газа, созданы методы прогноза выбросоопасности и борьбы с выбросами. Внедрение разработан ных противовыбросных мероприятий в свою очередь потребовало совершен ствования горных работ, модернизации и создания нового добычного и гор но-проходческого оборудования (проведение выработок комбайнами с обра зованием разгрузочных полостей, образование разгрузочных щелей по длине лавы, создание бурильной установки УЩ-1, комбайнов ;

-4ПП-2Щ, К-80Щ УГВ-1 и др.).

В решении всех этих и других проблем принимали и принимают са мое широкое участие ученые и выпускники нашего университета.

1.3 Рекомендации студентам по рациональному использованию времени Учебный процесс в вузе намного отличается от школьного. Студент гораздно меньше опекается преподавателями и родителями. ведет самостоя тельный образ жизни, должен усваивать значительно больший объем инфор мации. Таким образом, перед первокурсниками стоит трудная и важная зада ча преодоления своеобразного психологического барьера между школьником и студентом. В вузе студент должен проявлять максимум самостоятельности при успешном изучении дисциплин.

Разумное использование своего рабочего времени и времени вообще – одна из главных черт плодотворной научной работы, а следовательно, и ра боты студента. О чем говорят примеры из жизни величайших корифеев нау ки? Прежде всего об огромном трудолюбии, об умении исключительно стро го и чётко организовывать свое время, о чрезвычайной насыщенности каждо го дня, даже каждого часа. Эта непрестанность требования в работе, это во площенное в жизнь утверждение огромной ценности времени и составляет одну из основных черт великих людей науки.

Говоря о бережном и разумном отношении к своему времени, нельзя не процитировать прекрасные слова великого ученого И.П.Павлова:

”Помните, что наука требует от человека всей его жизни. И если у вас было бы две жизни, то и их бы не хватило вам. Большого напряжения и великой страсти требует наука от человека”.

Великие примеры учат нас, что в работе важна ее систематичность и непрерывность, т.е. ежедневность, ежечасность, Именно непрерывность и надо стремиться осуществлять каждому учащемуся. Это значит, что надо ра ботать с первого дня семестра и до его последнего дня. Вялость, инертность в работе в течении семестра и штурмовщина во время сессии, кроме того. мо гут привести и к потере интереса к науке. Наоборот, систематическая работа, порождая интерес и страстность в отношении к науке, приносит глубокую внутреннюю удовлетворенность.

Таким образом, первым признаком правильной, рациональной орга низации своего рабочег1о времени является непрестанность (непрерывность) пребывания в работе в сочетании с величайшей увлеченностью и страстно стью. Чтобы этого добиться, студент при изучении каждой дисциплины обя зательно должен, хотя бы бегло повторить предидущую лекцию, иначе по следующая будет понята им не целиком, а может быть и совсем не понята, и будет восприниматься формально. Мудро говорится в старинном латинском двустишии: “Капля в выдалбливает не силой, а частотой своего падения;

так и человек становится знающим не силой, но непрерывностью своего обуче ния”. Не следует, одноко, думать, что непрерывность работы означает одно временно её однообразие, монотонность. Наоборот, творчество великих дея телей науки непременно сочетает в себе непрестанность труда с величайшей увлеченностью и страстностью.

Деятельность и продуктивная работа нашего интеллекта нуждается в определенной ритмичности. Ни на минуту не отказываясь от постоянства в работе, необходимо в то же время периодически изменять содержание рабо ты. В этом заключается второе важное условие организации своего рабочего времени. Заниматься нужно не исключительно одним каким-либо и почему либо выбранным предметом, а периодически переносить свое внимание с од ной дисциплины на другую. Учащийся должен уметь чередовать свою работу уже и потому, что ему приходится изучать несколько предметов, Следова тельно, ”надо двигать фронт своего наступления” равномерно, чтобы потом, за два дня до экзамена, не пришлось делать разрозненных судорожных “порывов”. Естественно, что переключение с одного предмета на другой должно происходить обдуманно и планомерно. Скажем, если в среду вам предстоит прослушать две лекции и провести одно практическое занятие, то вечером во вторник нужно работать имея в виду завтрашнее расписание По добное распределение работы, если в какой-то мере и неизбежно, не должно единственно определять всего чередования.

Смену тематики в пределах одной научной области можно наблю дать в практике почти всех видных деятелей науки. Один из величайших ма тематиков XVIII века Ленард Эйлер написал за 60 лет своей научной дея тельности свыше 860 работ (в среднем около 15 работ в году). Работу над большинством крупных проблем этот ученый вел всю свою жизнь, т.е. он не решал их последовательно и до конца одну за другой, но сменяя их пооче редно, то оставляя, та снова принимаясь за каждую. Такой характер работы ни в коем случае нельзя назвать разбросанностью, непоследовательностью.

Наоборот, этот метод распределения времени глубоко обоснован и психоло гически вполне оправдан.

Хотя в настоящее время имеется более-менее достаточно учебников по всем традиционным для вузов дисциплинам, большую роль в познава тельной дея тельности играет конспектирование лекций. При этом студент должен по ходу рассказа схватить главное и лаконично его записать. Лекци ям принадлежит ведущая роль в вузовском учебном процессе. Однако, они обеспечивают усвоение знаний только на уровне общей ориентировки, об щего ознакомления с материалом. Будующему специалисту требуется более высокий уровень усвоения. Это достигается практическими и лабораторными занятиями, самостоятильной работой, выполнением домашних и курсовых работ, а также дипломного пректа или работы. Практические занятия и лабо раторные работы выполняются в аудиториях и лабораториях под контролем преподавателя. Курсовые и дипломные проекты выполняются самостоятель но под руководством преподавателей (руководителей проектов).

Для успешного обучения в вузе студентам необходимо выработать в себе дисциплинированность, трудовые навыки, способность правильно рас пределять свое время: во-время вставать, работать, отдыхать, танцевать, хо дить в кино, театры и т.д. Все можно успеть, если следить за собой, если вы работать в себе внутреннюю направленность, целеустремленность, напор.

Пусть житейские обстоятельства и отклоняют вас иногда от прямого пути, никогда не забывайте его, выходите на него всеми силами. Читайте больше книг по философии и истории науки: отечественной, русской, советской, ми ровой;

учитесь думать, мыслить – дело не только в знаниях. Без этого нельзя творить, а вы должны стать творцами в науке и технике.

Контрольные вопросы и задания 1. Какова роль горного инженера-строителя в хозяйстве страны 2. Что должен знать горный инженер-строитель?

3. Что должен уметь горный инженер-строитель?

4. Перечислите основные вехи в развитии горной науки.

5. Как разумно необходимо использовать рабочее время при обуче нии?

2 Краткие сведения о геологии полезных ископаемых 2.1 Общие сведения Возраст земли составляет более 5 млрд лет. На протяжении этого трудно укладывающегося в сознании человека периода изменялись рельеф, климат, растительность и животный мир планеты. Согласно классификации академика А.Е.Ферсмана, первый период продолжительностью 1 млрд лет получил название “космического времени”. В течении этого времени про изошло образование нашей планеты, появилась твердая земная кора.

Затем началось “геологическое время” продолжительностью почти млн лет. Именно в это время образовались в земной коре месторождения по лезных ископаемых, в том числе и угольные пласты.

Вслед за “геологическим временем” в течении почти 800 тысяч лет продолжалось так называемое “доисторическое время”. На каком-то этапе этого периода появляется первобытный человек.

Далее следует “историческое время”, начало которого исчисляется с момента, отдаленного от нашего времени на 4000 лет, т. е. с зарождения еги петской и вавилонской культур.

Каждому периоду истории Земли соответствуют определенные отло жения горных пород, поэтому знание возраста этих пород имеет большое значение с точки зрения поисков и изучения полезных ископаемых. Для удобства классификации различных земных слоев геологи разделяют всю ис торию земли на 4 эры: архейскую, палеозойскую, мезозойскую и кайнозой скую.

В отложениях архейской эры встречаются месторождения железа, ме ди, золота, платины, цинка, свинца, никеля. Залежи угля, нефти, солей, меди, апатитов заключены в толще сомой богатой полезными ископаемыми палео зойской эры. Отложения мезозойской эры сравнительно бедны, однако они содержат фосфориты, мел, горючие сланцы, нефть, бурый уголь, огнеупор ные глины. В слоях современной кайнозойской эры найдены нефть, бурый уголь, торф, соли, рассыпное золото, платина.

Геологические эры в истории Земли подразделяются на периоды.

Например, палеозойская эра включает в себя кембрийский, силурийский, де вонский, каменоугольный, пермский периоды. Для нас найболее интересен каменоугольный период (карбон) и его отложения. Именно в течение этого периода палеозойской эры на нашей планете происходило образование ос новных месторождений угля. Этот период начался 325-345 млн лет назад и продолжался в течении 55-75 млн. лет.

Природные минеральные образования, слагающие Землю в виде са мостоятельных тел, называют горными породами. Они могут состоять как из одного минерала, а так и из их совокупности. Породный массив - это со вокупность горных пород, образовавшихся в определенный геологический период.

Для технологов горного производства наиболее важным качествен ным показателем, характеризующим горные породы, является их крепость.

Этот показатель характеризует способность горной породы подвергаться взрывному и механическому разрушению, а также их способность воспри нимать нагрузки, действующие на горную выработку в период её эксплуата ции. Наиболее признанной количественной оценкой крепости горных пород является коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова. В 1907 году он предложил таблицу классификации горных пород, которой спе циалисты горного дела пользуются до настоящего времени. При составлении таблицы числовые значения коэффициента крепости горной породы (f) автор устанавливал исходя из следующей зависимости:

f = 0,01, (2.1) сж где -временное сопротивление пород относительному сжатию, кг/см.

сж По классификации М.М.Протодьяконова коэффициент крепости может иметь значения от 0,3 до 20 и даже большие.

Горные породы, которые добывают из недр земли для удовлетворения различных нужд человеческого общества, называют полезными ископае мыми.

Горные породы, окружающие полезное ископаемое, а также находя щиеся внутри его, которые по условиям разработки извлекаются вместе с ним но не используются, называют пустыми породами.

Деление горных пород на полезные ископаемые и пустые породы в известной мере является условным. Так, например, известняк, считаемый пустой породой при добыче угля, является полезным ископаемым, так как в определенных условиях его специально добывают для нужд строительства или доменного производства.

Второй пример. Каменная поваренная соль, считаемая пустой породой при добыче калийных удобрений, является, как известно, полезным ископае мым, так как ее специально добывают, например в Артемовском районе, для употребления в пищу.

Полезные ископаемые используют в естественном виде или после со ответствующей переработки.

Естественное скопление полезного ископаемого в земной коре носит название месторождения полезного ископаемого.

В зависимости от практического использования полезные ископае мые разделяют на следующие группы:

- металлические (руды);

- неметаллические (нерудные), в т.ч. строительные (граниты, из вестняки, глины, пески и др.);

- горючие (каменный уголь, нефть, газ).

Руда – горная порода, которую при современном развитии техники и технологии целесообразно разрабатывать с целью извлечения из нее одного или нескольких полезных ископаемых (химических элементов).

Уголь ископаемый – это осадочная твердая горючая горная порода органического происхождения (основа растительного мира).

2.2 Формы залегания полезных ископаемых По форме залегания месторождения полезных ископаемых разде ляют на правильные и неправильные. К первым относят пластовые, пастооб разные и жильные. Ко вторым – штоки, гнезда, линзы и штокверки. Уголь, как правило, залегает пластами.

Пласт – геологическое тело, имеющее значительную протяженность в земной коре и ограниченное двумя примерно параллельными плоскостями.

Породы, в которых залегают угольные пласты, называют вмещающими или боковыми. Обычно это глинистые сланцы, песчанистые сланцы, песчаники, известняки (рис.2.1). Породы, залегающие выше пласта называют его кров лей, а ниже – почвой. При сложном строении пласта отдельные пачки полез ного ископаемого разделены тонкими слоями пустой породы, называемые прослойками. При крутом залегании кровлю пласта называют висячим, а почву - лежачим боком.

Рис. 2.1 Расположение пласта среди вмещающих пород при поло гом залегании без прослойка (а), с прослойком (б) и при кру том залегании (в) 1 – почва пласта;

2 – пласт угля;

3 – прослоек;

4 – кровля пла ста;

5 – висячий бок;

6 – лежачий бок.

Несколько согласно залегающих (параллельно друг другу) пластов одного и того же ископаемого, заключенные в определенной толще пород, составляют свиту пластов.

Угольные пласты в период своего образования имели горизонталь ное положение, но позже, под действием горообразовательных (тектониче ских) процессов, изменили свое положение в пространстве, образовав склад ки. Складки с направлением выпуклости вверх называют антиклиналью, а выпуклостью вниз – синклиналью (рис. 2.2а).

В период движения земной коры угольные пласты подвергались деформациям, называемых геологическими нарушениями (рис. 2.2б,в). На рушения делят на пликативные (без разрыва цельности породной толщи – утолщение, выклинивание и размывание пласта) и дизьюктивные (с разры вами породной толщи – сбросы и взбросы).

Рис. 2.2 Геологические нарушения а – складки;

б – сброс;

в – взброс.

Взброс - это нарушения в массиве, когда одна часть массива пере мещена вверх относительно другой. Площадь, по которой произошло пере мещение массива называется смещением. Чаще всего плоскость смещения и горизонтальная имеют между собой угол в пределах 40…70°. В связи с этим различают висячее и лежачее крылья смещения. При взбросе висячее крыло сдвинулось вверх относительно лежачего крыла.

Сброс - это нарушение в массиве, когда висячее крыло сдвинулось вниз относительно лежачего крыла.

Величину относительного перемещения части пласта называют ам плитудой перемещения.

Пластообразная залежь - это форма залегания полезного ископаемо го, которая имеет ограниченное распространение по простиранию и падению, а также значительные колебания по мощности.

Жилой называется пластообразное геологическое тело, образовав шееся в результате заполнения трещин минеральным веществом. Эта форма характерна для рудных полезных ископаемых. Жильное месторождение мо жет занимать площадь по ширине и длине до 10 км, глубиной от 1 до 2 км.

Шток – это скопление полезного ископаемого, главным образом магматического происхождения, в виде больших тел, иногда до нескольких сотен метров, с весьма неправильными очертаниями. Тектонические штоки возникают вследствии выжимания пластического вещества горной породы при их тектонических деформациях (штоки каменной соли). Магматические штоки образуются при внедрении магматического расплава в горные породы (штоки хромитов, гранитов). Размеры штоков по площади и по глубине до нескольких километров. Если размеры штока менее 1 км, то такая форма на зывается гнездом. Гнезда правильной формы называют линзами.

Штокверк – рудное тело, пронизанное густой сетью мелких (до см) жил и прожилков, содержащих рудные минералы. По площади они могут быть - до 20 км, по глубине – до 3 км (руды меди, молибдена, золота, сереб ра, никеля,и других металлов). Они возникли при отложении металлоносных веществ из гарячих минерализированных растворов, циркулировавших среди трещин горных пород.

2.3 Общая характеристика ископаемого угля Исходным материалом для образования угольных пластов была буй ная растительность каменоугольного периода. Для преобразования расти тельной массы в уголь необходимы определенные условия. Обязательным условием постепенной углефикации растительной массы являются водохра нилища, в которые они попадают. В болотах и заливах каменоугольного пе риода, как и в теперешних болотах, были особые бактерии, которые питают ся кислородом растительных тканей. Вследствии жизнедеятельности этих микроорганизмов в растительной массе содержание кислорода уменьшается, а углерода увеличивается. Растительная ткань утрачивает свою форму, утон чается и преобразуется в торф. В каменноугольном периоде восток Европы был покрыт морем и двумя большими заливами. Первый залив покрывал территорию Подмосковного угольного бассейна, другой – Донбасса. Москов ский залив около берегов был разбит многочисленными озерами, которые покрывали территорию, на которой сейчас добывают бурый уголь.

На протяжении десятков миллионов лет суша, озера и море сменяли друг друга, вследствии чего в Подмосковье складировались пласты глины и песка, а между ними растительный материал каменноугольного леса. Затем, благодаря движению земной коры, дно Московского залива понизилось и на нем начали отлагаться пласты песчаника, глины, песка. Глубина залегания пластов бурого угля здесь невелика и не превышает 80 м.

На территории Донецкого залива угольные пласты образовывались в других условиях. Неглубокий залив многократно заполнялся песком и гли ной, которые приносились древними ручьями. Места обмеления залива забо лачивались, на болотах вырастал лес. Периодически дно залива опускалось и он становился более глубоким. Опускание земной поверхности в Донбассе имело периодический характер, вследствие чего процесс образования угля повторялся, что способствовало отложению большого количества угольных пластов. Между пластами образовались глинистый и песчанистый сланцы, песчаники и известняки. Вначале угольные пласты лежали горизонтально, но потом вследствие горообразовательных процессов в земной коре они смени ли свое положение вплоть до вертикального.

Геологи и химики установили, что сорт угля зависит не от общего его возраста, а от условий углеобразования. В тех местах, где опускание поверх ности было небольшим и осадков сверху накопилось немного, слои сохрани ли горизонтальное положение, а песок и ил остались рыхлыми и малоуплот ненными. Торф в этом случае превращается в бурый уголь, а не в каменный или антрацит. Именно такие условия характерны для подмосковных уголь ных пластов.

В Донбассе угольные пласты, благодаря горообразовательным про цессам, подверглись большому давлению, влиянию высоких температур и глубины. Все это обусловило качественные изменения растительного мате риала (образовывались каменный уголь и антрацит). Установлено также, что сложные процессы углеобразования нельзя свести только к геологическим явлениям. В биографии угольных пластов большое значение имеет деятель ность микроорганизмов. Поэтому каменный уголь имеет большое количество сортов.

Таким образом, ископаемые угли произошли в результате накопленя растительных остатков на дне болот. В состав углей входят органическое ве щество, примеси и влага. Органическое вещество состоит из углерода (55 97%), кислорода (1,5-1,6%), азота (до 1,5%), серы (0,5-4%) и других химиче ских веществ. Горючими веществами угля являются углерод, водород и от части сера. При сгорании угля образуются твердые остатки (зола), в состав которой входят глина, кремний (песок) и другие породы.

В зависимости от содержания углерода и других составных частей ископаемые угли делят на бурые, каменные и антрациты. Энергетический со став углей определяется их теплотворной способностью – количеством тепла, получаемого при сжигании 1 кг топлива, В свою очередь теплотворная спо собность углей зависит от содержания в них углерода.

Бурые угли содержат 55-75% углерода и много влаги. Теплотворная способность их составляет 20000-30000 кДж/кг. При хранении на открытом воздухе, они быстро выветриваются, теряя теплотворную способность. Их используют как энергетическое топливо и для получения различных химиче ских продуктов.

Каменные угли содержат 79-92% углерода, теплотворная способность их равна 30000-38000 кДж/кг. Они более крепче бурых, имеют более чёрный цвет.

Антрациты содержат 92-97% углерода, имея теплотворную способ ность 38000-40000 кДж/кг. Они имеют полуметаллический блеск и ракови стый излом. По теплотворной способности антрациты проигрывают только нефти (40000-60000 кДж/кг).

Каменные угли подразделяются на 10 технологических марок: длинно пламенные - Д, газовые - Г, газовые жирные – ГЖ, жирные – Ж, коксовые жирные – КЖ, коксовые – К, коксовые вторые - К 2, отощенно спекающиеся – ОС, слабоспекающиеся – СС, и тощие –Т. Наиболее ценными являются уг ли марок КЖ, К и К 2. При их обработке в специальных коксовых печах при температуре 750-1100°С без достаточного доступа воздуха образуется очень ценный продукт-кокс, применяемый для выплавки чугуна в доменных печах.

Подвергаются коксованию также угли марок ГЖ, Ж,ОС. Остальные марки каменного угля используются как энергетические, а также для получения различных химических продуктов.

Все бурые угли относятся к одной марке (Б), также в одну марку (А) объединились антрациты.

Торф – горючее полезное ископаемое растительного происхождения, предшественник генетического ряда углей. Образуется в результате естест венного отмирания и неполного распада болотных растений под воздействи ем биохимических процессов в условиях повышенной влажности и недостат ка кислорода. Мощность отложений составляет от 2…5 м до 10…15 м, а в глубоких россыпях доходит до 40…60 м и даже до 100 м.

В энергетическом балансе любого современного государства ископае мый уголь занимает одно из первых мест. Его расходуется обычно вдвое больше, чем всех других видов топлива, благодаря его высокой теплотворной способности (вчетверо большей, чем у дерева и в 1,5 раза большей, чем у торфа. В этом плане, как отмечалось ранее, уголь проигрывает только нефти.

Но нефть выгодно не сжигать, а получать при её переработке бензин, керосин и смазочные материалы.

В настоящее время нас окружают тысячи разнообразных вещей, произведенные промышленностью из угля. Рассмотрим, как получают новые продукты при промышленной переработке угля. Если поместить кусочек уг ля в плотно закрывающийся сосуд (тигель) и нагреть сосуд “до красна”, то уголь в нем сгорать не будет (нет доступа кислорода). Вещество внутри тигля под действием высокой температуры начнет разлагаться на твердый остаток (кокс), газы и бурые пары. Эти газы используют для отопления и получения различных химических продуктов. Бурые пары в тигле после охлаждения превращаются в смолу – густую черную жидкость. В каменноугольной смоле химики обнаружили несколько сот химических соединений. Поэтому она представляет собой материал, из которого изготавливают множество необхо димых для человека вещей.

Все разнообразие продуктов, получаемых из угля человеком, мож но представить в виде фантастического дерева. Его корни уходят в толщу каменного угля, по ветвям вместо растительных соков “ползут” светильный газ, аммиак, кокс, бензол, различные смолы и масла. На широко раскинув шихся многочисленных ветвях раскачиваются плоды, ни один из которых не похож на другой. Один состоит из минерального воска, другой наполнен ис кусственным бензином, третий – удобрением, четвертый – карболовой ки слотой, пятый – нафталином и т. д. Всего можно насчитать почти сорок пло дов, и каждый из них может быть разложен на десятки, а иногда и сотни дру гих.

Если представить себе, что в одно мгновенье исчезнут запасы уг ля, то исчезнут и все изготавливаемые из него продукты. В этом случае на улицах городов Вы увидите людей, одетых в однообразные белые и серые одежды (не будет красок), чернила в ручках будут бесцветными, автомашины не будут иметь никаких покрытий, снизятся урожаи сельскохозяйственных культур, остановятся доменные печи и еще многое и многое потеряет чело вечество, если лишится такого ценного минерального сырья как каменный уголь.

2.4 Элементы залегания угольных пластов Пространственное положение пласта определяется следующими элементами: направлением простирания и падения, углом падения и мощно стью пласта (рис. 2.3).

Линия простирания пласта (АВ) - это линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью. Если в плоскости пласта провести линию пер пендикулярную линии простирания пласта, то направление по этой линии вниз будет называться направлением падения пласта (СД), а вверх – направ лением восстания пласта.

Рис. 2.3 Элементы залегания угольного пласта Угол падения пласта - это пространственный угол между плос кость пласта и горизонтальной плоскостью. По углам падения угольные пла сты подразделяются на пологие (2-18°), наклонные (19-35°), крутонаклонные (36-55°) и крутые (56-90°). Пласты с углом наклона до 2° называют горизон тальными.

Мощность угольного пласта (m) - это расстояние между почвой и кровлей пласта по нормали (толщина пласта). Различают понятия: общая по лезная и вынимаемая мощность пласта. Общая мощность это суммарная толщина угольного пласта вместе с прослойками породы. Полезная мощ ность - это суммарная толщина угольных пачек пласта. Иногда по техноло гическим причинам пласт вынимают не на всю мощностью В этом случае го ворят о вынимаемой мощности пласта. По мощности угольные пласты под разделяются на весьма тонкие (до 0,70 м), тонкие (0,71-1,20 м), средней мощ ности (1,21-3,50 м) и мощные (более 3,50 м). Весьма тонкие пласты (до 0, м), разработка которых является нерентабельной, называют пропластками.

Весьма тонкие и тонкие пласты являются типичными для Донбасса.

В практике горного дела принято ориентировать линии падения и простирания пласта по сторонам света. Пласт угля считается конкретно оп ределен, если сказать, например, что он залегает под углом 10°, простирается с С-В на Ю-З, имеет мощность 1,3 м и выходит под наносы на глубине 40 м.

2.5 Краткая характеристика Донецкого угольного бассейна Бассейном полезного ископаемого называют замкнутую область непрерывного или почти непрерывного распространения пластовых осадоч ных полезных ископаемых (нефтегазоносные, угольные, соляные). Важней шим угольным бассейном Украины является Донбасс.

Открытие угольных пластов в Донбассе исторической наукой да тируется 1721 годом. Первооткрывателем угля в Донбассе является Гриорий Капустин. Во время экспедиции 1721-22 г.г. им и были обнаружены уголь ные пласты в районах нынешних городов Лисичанска (Луганская область) и Шахты (Ростовская область). Наряду с именем Капустина следует помнить и имена Никиты Вепрейского, Семена Чиркова, которые организовали добычу угля в районе Бахмута (Артемовск) для нужд солеваренного дела.

В промышленных масштабах угольные пласты в Донбассе начали разрабатываться в конце 18-го века. 14 ноября 1795 года Екатериной II был издан царский указ “Об устроении литейного завода в Донецком уезде при реке Лугани и об учреждении ломки найденного в той стране каменного угля” Одновременно со строительством завода началось сооружение первой в Донбассе шахты “Петровская”(глубиной 39 м) на правом берегу Северского Донца в Лисичей балке, давшей имя городу Лисичанску. В 1796 году эта шахта стала выдавать уголь и была основным угледобывающим предприятием в Донбассе вплоть до 60-х годов XIX века, когда началось строительство рудников вдоль прокладываемых тогда железных дорог.

К середине XIX века в Донбассе было уже несколько угольных районов: Лисичанский, Щербиновский, Грушевский, Каснодонский. Послед ние 2 района снабжали флот и различные промыслы высококалорийными ан трацитами. В 1840 году добыча угля в Донбассе составила 9,7 тыс. тонн.

В 1868 году Джон Юз, директор Мильвольского завода в Лондоне основал Новороссийское товарищество каменноугольного, железного и рель сового производства. Он получил правительственный заказ на ежедневную выплавку 100 т чугуна и разрешение на открытие угольных шахт с добычей до 2000 т угля в сутки. Одновременно строились шахты и другими промыш ленниками (бельгийскими, английскими и французскими). В 1913 году ино странный капитал контролировал 70% добычи угля в Донбассе. Перед нача лом первой мировой войны Россия добывала 21,9 млн. тонн угля, 90% его приходилось на долю Донбасса.

В настоящее время Донбасс занимает около 60 тыс. км2. В широт ном направлении он вытянут на 650 км при максимальной ширине 200км (в меридиальном направлении).

Суммарные запасы угля в Донбассе до глубины 1800 м оценива ются в 140,8 млрд. т, из них отвечающих кондициям по мощности пластов и зольности угля – 108,5 млрд. т. Разведанные запасы промышленных катего рий угля составляют 57,5 млрд. т и перспективные – 18,3 млрд. т.

Пласты углей располагаются в каменноугольных отложениях че рез 20 – 40 м друг от друга. В недрах Донбасса залегают 320 угольных пла стов и пропластков. Из них 120 имеют рабочую мощность от 0,6 до 1,2 м, из редка до 2,0-2,5 м.

В Донбассе представлены все марки углей от Д до А, а также пе реходные от бурых углей к длиннопламенным. Запасы углей промышленных категорий представлены следующим образом:

- антрациты - 13,8 млрд. т (24%);

- газовые - 27,5 млрд. т (48%);

- коксующиеся - 9,8 млрд. т (17%);

- тощие - 6,3 млрд. т (11%).

Средняя зольность углей в Донбассе составляет 14-17%. Харак терной особенностью пластов в Донбассе является складчатость и разры вы(сбросы, взбросы).

В настоящее время в Донбассе работает порядка 180 шахт. Глуби на разработки составляет от 400 до 1300 м и более. Максимальное количест во угля, добываемое в год составило 194 млн. т (1980 год). В настоящее в время – не более 50 млн. т.

Кроме угля, Донбасс богат другими полезными ископаемыми: ка менной солью (Соледар), цементными мергелями (Амвросиевка), огнеупор ными глинами (Часов-Яр), доломитами (Докучаевск, Комсомольск), мелом (район г. Славянска), сурьмяно-ртутными рудами (Никитовка) и многими другими полезными ископаемыми, Добычу полезных ископаемых в Донбассе ведут производствен ные объединения, холдинговые компании и самостоятельные предприятия.

Строительством новых предприятий и подготовкой новых гори зонтов на действующих шахтах занимаются специализированные шахто строительные предприятия. Развитие горных работ на действующих шахтах ведется самими горнодобывающими предприятиями (углестрой, УПР и т.д.).

Проектированием горных предприятий занимаются специализиро ванные проектные институты (система ГИПРОШАХТа).

Контрольные вопросы и задания 1. Назовите эры и эпохи геологического летоисчисления.

2. Что такое горная порода и горный массив?

3. Коэффициент крепости f=7. Каков предел прочности породы, имеющей коэффициент крепости f=7?

4. Чем отличается полезное ископаемое от пустой породы?

5. Как измеряется мощность пласта?

6. Назовите отличие пласта от жилы.

7. Происхождение угля.

8. Перечислите элементы залегания угольного пласта.

9. Дайте краткую характеристику Донецкого угольного бассейна.

10. Перечислите технологические марки ископаемого угля.

11. Перечислите виды геологических нарушений угольных пластов.

3 Современное горнодобывающее предприятие 3.1 Основные понятия Деятельность человека по извлечению полезных ископаемых и по их первичной переработке называют горным делом.

Добыча – термин в горном деле, имеющий 2 значения:

- производственная мощность предприятия, т.е. количество полезно го ископаемого (в т), извлекаемого из недр в определенный промежуток вре мени (сутки, год);

- извлечение (выемка) полезного ископаемого из недр земли в ре зультате их разработки.

В настоящее время применяют 4 способа выемки полезного иско паемого: ручной, буровзрывной и гидравлический.

Добыча (извлечение) полезного ископаемого связана с ведением горных работ.

Горные работы - это выемка полезного ископаемого, проведение и поддержание горных выработок. Горные работы бывают подземные и откры тые.

Промышленные предприятия, предназначенные для разработки или разведки месторождений полезных ископаемых, называют горным предпри ятием.

Горные предприятия, предназначенные для разработки полезных ис копаемых называют горнодобывающим предприятием. Полезные ископае мые добывают в шахтах, рудниках и карьерах.

Шахта (нем. Schacht) - это горное предприятие по добыче полезного ископаемого и отгрузке его потребителям. Она включает в себя наземные со оружения и подземные горные выработки.

При подземной разработке рудного месторождения горное предпри ятие называется рудником.

Карьер - это горное предприятие по добыче полезного ископаемого открытым способом или совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом. При добыче угля откры тым способом карьер называют разрезом.

3.1.1 Горнотехнические понятия Подземный комплекс подразделяется на отдельные службы (участ ки):

- добычной участок – это участок, который обеспечивает до бычные работы, т.е. комплекс процессов, необходимых для из влечения угля из недр на поверхность (их на шахте несколько);

- ВШТ – участок внутришахтного транспорта и УКТ – участок конвейерного транспорта – это транспортные службы шахты, предназначенные для перемещения по подземным горным вы работкам и на поверхности (в пределах территории шахты) по лезного ископаемого, породы и различного рода грузов (кре пежных и взрывчатых материалов, оборудования и др.), а также для перевозки людей;

- УКР (ОКР) – участок (отдел) капитальных работ, который ве дет строительство горных выработок, в том числе и долговеч ных;

- УПР – участок подготовительных работ – развивает выработки, проводимые в процессе подготовки шахтного поля к очистной выемке;

- РВУ – ремонтно-восстановительный участок или РГВ – уча сток ремонта горных выработок;

- ВТБ – участок вентиляции и безопасности – контролирует со стояние шахтной атмосферы в соответствии с требованиями правил безопасности (ПБ) и соблюдение других требований ПБ, а также участвует в разработке паспортов БВР в части опреде ления времени на проветривание забоя после производства взрывных работ, согласовывает проекты (паспорта) и режимы проведения взрывных работ;

- БВР (ВР) – участок буровзрывных (взрывных) работ обеспечи вает безопасное производство взрывных работ, участвует в со ставлении режимов ведения взрывных работ, осуществляет внедрение мероприятий по совершенствованию взрывного де ла, проводит анализ травматизма.

3.1.2 Общие сведения о зданиях и сооружениях Сооружением называют все то, что возведено человеком для удовле творения материальных и культурных потребностей общества. Здания это сооружения, характеризующиеся наличием помещений, необходимых для деятельности человека. Сооружения, в которых такие помещения отсутству ют, называют инженерными сооружениями или просто сооружениями.

По геометрическому признаку различают объемные сооружения (здания и т.п.), площадочные сооружения (водоотстойник, склад лесных ма териалов, спортплощадки и т.п.) и линейные сооружения (эстакады, дороги, трубопроводы и т. п.).

В зависимости от назначения здания бывают жилыми, обществен ными и производственными. Жилое здание - это квартирные дома, предна значенные для постоянного проживания людей, а также общежития, гости ницы, в которых проживают временно. Общественные здания и сооружения предназначены для социального обслуживания населения и для различных административных учреждений и общественных организаций. Производст венные здания предназначены для размещения промышленных и сельскохо зяйственных производств.

Здания бывают одноэтажными и многоэтажными. Этаж - это часть здания, ограниченная по высоте перекрытием. Этажи бывают подвальные, технические, цокольные, подземные и мансардные. Подвальный этаж (под вал) находится ниже планировочной отметки земли (тротуара, отмостки) бо лее чем на половину расположенных в нем помещений. Технический этаж располагают под зданием, над верхним этажом здания, в одном среднем эта же и используют для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций. Цокольный этаж - это этаж с отметкой пола ниже планируе мой отметки земли, но не более чем на половину высоты, расположенных в нем помещений. Надземный этаж - это этаж с отметкой пола не ниже отмет ки земли. Мансардный этаж (мансарда) располагается внутри свободного чердачного пространства с утеплением ограждающих конструкций чердака и предназначен для различных помещений.

При определении числа этажей учитывают только надземные этажи.

По роду материалов, из которых построено здание, их делят на ка менные, бетонные, деревянные и смешанные.

Каждое здание (сооружение) состоит из взаимосвязанных элементов конструкций, выполняющих определенные функции.

Основными строительными (несущими) конструкциями являются фундаменты, колонны, стены, перекрытия. Они воспринимают нагрузки и обеспечивают прочность и устойчивость здания.

Фундаменты являются подземной конструкцией, предназначенной для передачи и распределения нагрузки от здания на основание – грунт. На фундамент опираются стены, колонны и т.п. Стены бывают несущими, само несущими и навесными;

внутренними и наружными. Перекрытия представ ляют собой горизонтальные конструкции, разделяющие здание на этажи.

Здание завершается покрытием (чердачным помещением и крышей), которое защищает здание от атмосферных воздействий сверху.

В зависимости от вида несущего остова различают следующие кон структивные схемы зданий: полнокаркасные, бескаркасные и неполнокар касные. В зависимости от материала, из которого изготовлен каркас, разли чают железобетонные и металлические каркасы, иногда колонны каркаса де лают из кирпича. Для производственных зданий, как правило, применяют железобетонные каркасы из унифицированных элементов: фундаментов, ко лонн, фундаментальных и подкрановых балок и несущих конструкций крыш.

Для сооружения крыш применяют строительные фермы.

К ограждающим конструкциям относятся стены, перегородки, пере крытия и полы, дверные и оконные заполнения, фонари т.е. все элементы.

Они предназначены для защиты здания от внешних воздействий или изоля ции одного помещения от другого.

Для ограждающих конструкций в производственных каркасных зда ниях применяют кирпич, стеновые блоки и панели, листовые материалы.

В производственных зданиях применяют следующие виды полов:

земляные, глинобитные, щебеночные, асфальтобетонные, бетонные, цемент но-песчаные, мозаичные, шлаковые, ксилитные, мастичные с применением полирвинилацетатной эмульсии. Кроме того, устраивают полы из штучных материалов: каменные из булыжного камня;

из брусчатки, кирпича и плиток (бетонных, керамических, шлакоситаловых, эбонитовых, металлических и т.п.).

3.2 Технологическая схема горнодобывающего предприятия Технологическая схема горнодобывающего предприятия - это сово купность основных и вспомогательных горных процессов в сочетании с не обходимыми для их выполнения горными выработками, поверхностными со оружениями, средствами автоматизации и механизации, обеспечивающих безопасную и эффективную разработку месторождений. К основным процес сам, создающим поток полезного ископаемого, относят его выемку, транс портирование, подъем и отгрузку потребителям. К вспомогательным процес сам относят сооружение горных выработок, вентиляцию, энергоснабжение, вспомогательный транспорт, водоотлив, связь, освещение и т.д.

В этой схеме выделяют поверхностный и подземный технологиче ские комплексы шахты. Они функционально связаны между собой и вклю чают в себя определенные из перечисленных выше технологических звеньев схемы.

3.2.1 Поверхностный технологический комплекс шахты Поверхностный технологический комплекс шахты - это совокуп ность технологических линий и узлов, размещенных в зданиях и сооружени ях на поверхности шахты, обеспечивающих работу ее подземного хозяйства, а также складирование, переработку и отправку потребителям полезных ис копаемых.

Поверхностный комплекс занимает территорию на земной поверхно сти, которую принято называть промышленной площадкой. Он выполняет следующие функции: проветривание шахты, подача в шахту электроэнергии (пневмоэнергии, гидроэнергии), подача в шахту тепла, спуск в шахту обору дования и материалов, спуск и подъем людей, приемка добытого полезного ископаемого, сортировка и обогащение полезного ископаемого, временное хранение и отправка потребителю добытого полезного ископаемого, отвало образование пустых пород, подготовка закладочных материалов, подготовка технической воды(гидрошахты), ремонт горных машин и инструмента, скла дирование материалов и оборудования, обслуживание работников шахты (баня, ламповая, табельная и т.п.), обеспечение работы административно управленческих и инженерно-технических служб и т.д..

На современной шахте поверхностные здания и сооружения, как правило, сгруппированы в три блока: блок главного ствола, блок вспомога тельного ствола и административно-бытовой комбинат. Кроме того, на по верхности шахты располагаются здания и сооружения, не входящие в ука занные блоки.

Блок главного ствола включает в себя: надшахтный копер, надшахт ное здание с секциями угольного и породного комплекса, здания скиповых подъемных машин, электроподстанцию, здание компрессорной установки, здание котельной.

Блок вспомогательного ствола включает в себя: надшахтный копер, надшахтное здание (секция обмена вагонеток), здание клетьевой подъемной машины, здание электромеханической мастерской, материальный склад и др.

Административно-бытовой комбинат (АБК) - это самостоятельное здание, соединенное с блоком вспомогательного ствола подземным тоннелем или утепленной поверхностной галереей. АБК относится к вспомогательным зданиям и в большинстве случаев сосредотачивает в себе ряд производствен ных служб, предназначенных для обслуживания трудящихся шахты. В АБК размещают гардеробные, душевые, ламповые. медпункт. служебные кабине ты и другие помещения.

Рассмотрим характерные особенности и назначение основных объек тов шахтной поверхности.

Надшахтный копер сооружается над устьем каждого ствола. Он представляет собой металлическую или железобетонную конструкцию, предназначенную для установки шкивов подъемной установки, проводников для направления движения подъемных сосудов и устройств для разгрузки уг ля (породы). Высота копров обычно составляет 15-40 м, иногда и более в за висимости от высоты приемной площадки, вида подъема и способа разгрузки подъемных сосудов.

Надшахтное здание расположено над стволом шахты и непосредст венно примыкает к копру, являющегося его составной частью. Здание служит для приемки и распределения грузов из шахты, погрузки материалов, на правляемых в шахту, для размещения путей, опрокидывателей, калорифер ной установки и прочего оборудования. На шахтах, где производится обога щение и сортировка угля, к надшахтному зданию примыкает здание обогати тельной фабрики или сортировки.

Здания подъемных машин сооружают рядом со стволом, иногда их объединяют с надшахтным зданием или располагают на копре, Они служат для размещения подъемных машин, осуществляющих подъем и спуск людей, угля, породы и материалов с помощью подъемных канатов и сосудов (скипы, клети, бадьи).

Котельная предназначена для отопления зданий и сооружений и для обогрева в зимнее время стволов шахты калориферной установкой.

Здание электроподстанции является важнейшим энергетическим объектом шахты. Электроподстанция предназначена для распределения элек троэнергии и понижения напряжения с 3000-6000 В до 660, 380 и 220 В.

Здание компрессорной станции предназначено для размещения ком прессорных установок, питающих по воздухопроводу сжатым воздухом под земные машины и механизмы.

Электро-механическая мастерская служит для мелкого, текущего и среднего ремонта шахтных машин, механизмов и электрооборудования.

Здание шахтного вентилятора служит для размещения вентилятор ных установок, обеспечивающих проветривание горных выработок, Венти лами.

Рис. 3.1 Генеральный план поверхности современной шахты 1 – блок главного и вспомогательного стволов;

2 – обогатительная установка;

3 – котельная;

4 – АБК;

5 – склад крепежных материалов;

6 – элек -троподстанция;

7 – вентиляторная установка;

8 – угольный склад;

9 – углепогрузоный пункт;

10 – по родопогрузочный пункт ляторная установка соединена со стволом подводящими подземными кана Здание холодильной установки предназначено для размещения ста ционарной поверхностной холодильной установки, служащей для охлажде ния воздуха, подаваемого в шахту.

Здание дегазационной установки предназначено для размещения ва куум-насосной станции, с помощью которой производится отсасывание по специальным трубам из угольных пластов и боковых пород метана с целью снижения газообильности шахт, участков, отдельных горных выработок.

Обогатительная фабрика оснащается необходимым оборудованием, машинами, механизмами, предназначенными для обогащения (улучшения качества) угля и распределения его по крупности.

Погрузочные бункера представляют собой емкости определенных размеров, служащие для кратковременного хранения угля и породы. Они со единены с блоком главного ствола конвейерной галереей.

Угольные (аварийные) склады служат для временного хранения угля при возможной задержке с подачей под погрузку железнодорожных вагонов.

Лесной склад и деревообрабатывающие цехи служат для хранения и обработки древесины, а также для заготовки крепежного леса.

Породные отвалы предназначены для складирования породы, выда ваемой из шахты.

Упрощенная схема шахтной поверхности на примере генплана шах ты “Комсомолец Донбасса” приведена на рис. 3.1.

Шахтная поверхность строящейся шахты существенно отличается от эксплуатируемой. В период проходки ствола и примыкающих к нему выра боток шахтостроители стремятся к тому, чтобы в ряде случаев применять пе редвижные здания и сооружения. Это делается для достижения минимальных затрат времени на их сооружение и демонтаж. К таким объектам относятся:

здания подъемных машин и лебедок (в виде вагончиков), компрессорная станция, бытовки рабочих и др.

3.2.2 Подземный комплекс шахты (ПКШ) Он представляет собой очень сложную систему вертикальных, гори зонтальных и наклонных горных выработок, служащую для добычи полезно го ископаемого и доставки его на поверхность.

Горная выработка – это полость, образованная в недрах земли или на ее поверхности в результате ведения горных работ. Горные выработки, со оруженные в недрах земли, независимо от наличия непосредственного выхо да на поверхность называют подземными. Выработки, расположенные на по верхности земли, имеющие незамкнутый контур поперечного сечения, назы вают открытыми.

В зависимости от назначения различают горные выработки разведы вательные, используемые для поисков и разведки МПИ, и эксплуатационные – для целей разработки месторождений, т.е. выемки полезных ископаемых из недр.

Эксплуатационные горные выработки в зависимости от назначения делятся на вскрывающие, подготовительные и очистные. Вскрывающие вы работки служат для вскрытия шахтного поля. Подготовительные выработки сооружаются в процессе подготовки шахтного поля к разработке. Очистные это выработки, в которых ведется добыча полезных ископаемых. Они непре рывно перемещаются в пространстве, а их форма и размеры зависят от мощ ности и угла падения разрабатываемого пласта (рудного тела) и технологии добычи.

В зависимости от соотношения между площадью поперечного сече ния выработки и ее длиной, выработки разделяют на протяженные и объем ные.

Протяженные горные выработки в зависимости от их положения в пространстве в свою очередь делят на вертикальные, горизонтальные и на клонные.

К вертикальным выработкам относят стволы, слепые стволы, гезен ки, шурфы и скважины.

Ствол – это вертикальная горная выработка, имеющая непосредст венный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания подзем ных горных работ. По шахтным стволам поднимают полезные ископаемые, спускают материалы, оборудование, людей и движется воздушная струя. В зависимости от основного назначения шахтные стволы делят на главные и вспомогательные. Главный ствол служит для подъема на поверхность полез ных ископаемых. Вспомогательные стволы в соответствии с их функциями подразделяются на грузолюдские (для спуска и подъема людей, материалов, оборудования), вентиляционные и воздухоподающие (для проветривания) и т.п.

Ствол шахтный слепой - это вертикальная подземная выработка, ко торая не имеет непосредственного выхода на земную поверхность, служащая в первую очередь для подъема полезных ископаемых с нижних горизонтов на верхние. Используют его также для вентиляции, спуска и подъема людей, материалов, оборудования и для водоотлива.

Гезенк - это вертикальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, предназначенная для спуска по лезного ископаемого с верхних горизонтов на нижние под действием собст венного веса или в специальных сосудах механическим способом. Гезенк ис пользуют также для вспомогательных целей: спуска и подъема людей, мате риалов, оборудования и для вентиляции.

Шурф - это вертикальная горная выработка небольшой глубины, со оруженная с поверхности, предназначенная для вспомогательных целей.

Шурфы бывают также разведочные.

Скважина – это горная выработка цилиндрической формы глубиной более 5 м и диаметром более 75 мм. По своему назначению скважины могут быть: разведывательные, которые используются для поисков месторождений, изучения их качества, условий залегания и величины запасов;

эксплуатаци онные, предназначенные для добычи жидких и газообразных полезных иско паемых;

вспомогательные (вентиляционные, тампонажные, замораживаю щие, дегазационные, водоотливные взрывные и т.п.).

К горизонтальным горным выработкам относятся штольня, тоннель, квершлаг, штрек, косовичник, просек, орт. Эти выработки являются или го ризонтальные или с небольшим уклоном (не более 3°).

Штольня – это горизонтальная горная выработка, сооруженная с по верхности земли до полезного ископаемого. Она имеет с одной стороны не посредственный выход на поверхность и служит для всех работ и процессов.

В зависимости от своих функций штольня может быть разведывательной, вентиляционной, откаточной и водоотливной.

Тоннель – это горизонтальная (реже наклонная) горная выработка, имеющая с обоих сторон выход на поверхность и служащая для транспорт ных и других целей в гористой местности.

Квершлаг – это горизонтальная (реже наклонная) горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, сооруженная вкрест простирания пласта, использующаяся для транспорта, вентиляции передвижения людей и других работ.

Штрек – это горизонтальная горная выработка, не имеющая непо средственного выхода на земную поверхность, сооруженная по простиранию пласта или боковых пород. В первом случае штрек называют пластовым, а во втором полевым. По назначению штреки могут быть транспортными, венти ляционными, бутовыми, главными, коренными и т.п. Транспортный откаточ ный штрек служит для транспортировки грузов, а также для движения све жей струи воздуха. Вентиляционный штрек используется, главным образом, для движения исходящей струи воздуха и вспомогательных процессов. Ко ренной штрек сооружается на уровне главного горизонта (где заканчиваются стволы). Главный штрек – это выработка, по которой движется основной по ток грузов всей шахты. Бутовый штрек – это выработка для получения закла дочного материала (бута). Бутовый штрек проходится в выработанном про странстве.

Просек – горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредст венного выхода на земную поверхность, пройденная в пределах мощности пласта параллельно штреку (по простиранию). Служит для целей проветри вания штрека при его проведении.

Косовичник – это подземная горная выработка, сооружаемая парал лельно штреку, который охраняется бутовой полосой.

Орт – это горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, сооруженная в крест про стирания мощного пласта между его почвой и кровлей (при крутом и на клонном падении пласта).

К наклонным выработкам относятся наклонные стволы, ходки, бремсберги, уклоны, скаты, печи, сбойки.

Наклонный ствол имеет то же назначение, что и вертикальный ствол.

Различие только в его положении в пространстве.

Бремсберг – это наклонная горная выработка, не имеющая непосред ственного выхода на земную поверхность, пройденная по восстанию пласта и служащая для транспортирования угля с верхних горизонтов на нижние (сверху вниз). Вспомогательный бремсберг сооружается параллельно основ ному и служит для транспортировки породы, материалов, оборудования и для воздушной струи.

Уклон – это наклонная горная выработка, не имеющая непосредст венного выхода на поверхность, сооруженная по падению пласта и служащая для подъема полезного ископаемого снизу до откаточного горизонта (снизу вверх). Вспомогательный уклон сооружается параллельно основному и слу жит для вспомогательных процессов и проветривания.

Ходок – это наклонная горная выработка, не имеющая непосредст венного выхода на земную поверхность. Он размещается параллельно бремс бергу или уклону и служит для вспомогательных процессов и механизиро ванной доставки людей (людские ходки).

Скат – это наклонная горная выработка, не имеющая непосредствен ного выхода на земную поверхность и служащая для спуска угля под собст венным весом.

Печь – это подземная горная выработка, не имеющая непосредствен ного выхода на земную поверхность, сооруженная только в пределах мощно сти угольного пласта (соединяет просек со штреком) и служащая для венти ляции, транспортирования угля и т.д.

Печь, которая предназначена для монтажа в ней угледобывающего оборудования, а затем и для начала угледобычи, называют разрезной.

Сбойка – это наклонная (реже горизонтальная) горная выработка, со оруженная для целей вентиляции и сообщения между двумя-тремя парал лельными выработками.

Лава – это очистная наклонная или горизонтальная горная выработ ка, в которой добывают уголь.

Очистной забой – это подвижная стенка разрезной печи.

Схема горных выработок условной шахты приведена на рис. 3.2.

Рис. 3.2 Схема горных выработок условной шахты 1 – главный ствол;

2 – вспомогательный ствол;

3 – венти ляционный ствол;

4 – околоствольный двор основного го ризонта;

5 – околоствольный двор вентиляционного гори зонта;

6 – откаточные квершлаги;

7 – вентиляционные квершлаги;

8 – бремсберг;

9 – уклон;

10 – вентиляцион ный ходок;

11 – вспомогательный бремсберг (уклон) ;

12 – откаточные штреки;

13 – вентиляционные штреки;

14 – разрезная печь;

15 – очистные забои (лавы) На рис 3.2 очень условно изображен околоствольный двор, примы кающий к главному и вспомогательному стволу.

Рис. 3.3 Схема околоствольного двора шахты 1 – скиповой (главный) ствол;

2 – клетьевой (вспомогательный ствол;

3 – камера угольного опрокида;

4 – камера породного опрокида;

5 – камера ожидания;

6 – камера медпункта;

7 – Центральная электроподстанция;

8 – камера главного водоотлива;

9 – водотрубный ходок;

10 – водосборник;

11 – освтляющие резервуары;

12 – камера обезвоживающей установки;

13 – депо противопожарного поезда;

14 – гараж-зарядная;

15 – Ремонтная мастерская;

16 – выпрямительная подстанция;

17- склад ВМ;

18 – стоянка пассажирского поезда;

19 – санузел.

Околоствольный двор представляет собой сложный петлевой ком плекс горных выработок, которые подразделяются на транспортные выра ботки, служебные камеры и прочие выработки и связывают между собой оба шахтных ствола.

В околоствольном дворе выполняются работы по приему и подъему полезного ископаемого и породы на поверхность, приему материалов и обо рудования при транспортировке их в шахту с поверхности. В околостволь ном дворе размещают камеры различного технологического назначения, свя занные с водоотливом, энергоснабжением и т.д.

Камерами называют подземные горные выработки, имеющие значи тельные размеры поперечного сечения при сравнительно небольшой длине и предназначенные для установки в них машин, электрооборудования и для других целей.

Схема околоствольного двора условной шахты приведена на рис. 3.3.

Контрольные вопросы и задания 1. Укажите отличия шахты от карьера.

2. Что такое горная выработка?

3. Чем отличаются между собой вертикальные и наклонные вы работки?

4. Укажите различие между шурфом и гезенком.

5. Что такое околоствольный двор?

6. Что такое шахтные стволы и какие они бывают?

7. Чем отличается скат от уклона?

8. Чем лава отличается от камеры?

9. Что такое штрек?

10. Что такое квершлаг?

11. Что такое бремсберг?

12. Что такое добыча в горном деле?

13. Перечислите основные камеры околоствольного двора.

14. Изобразите схему горных выработок шахты.

15. Что такое шахтный копер?

16. Что такое поверхностное сооружение?

17. Какие вы знаете здания и сооружения шахтной поверхности?

18. Как группируются здания и сооружения шахтной поверхно сти?

19. Что такое здание?

20. Какие бывают здания?

21. Назовите основные несущие конструкции зданий?

22. Что такое ограждающие конструкции зданий?

23. Что такое фундамент зданий?

24. Какие виды стен Вы знаете?

25. Что такое перекрытие здания?

26. Что такое покрытие здания?

4 Основные положения технологии подземной разработки угольных месторождений 4.1 Понятие о шахтном поле Шахтное поле – это часть месторождения, отведенная для разработ ки одной шахтой.

Графически шахтное изображено на рис.4.1.

Рис. 4.1 Изображение шахтного поля на горных чертежах Каждое шахтное поле имеет свои границы, которые определяют его размеры и являются линиями, отделяющими шахтное поле от остальной час ти месторождения. Верхняя граница АВ называется границей по восстанию, а нижняя СД – границей по падению или нижней технической границей. Ли нии АД и ВД являются границами по простиранию или боковыми.

На рис. 4.1 изображено шахтное поле правильной формы, размещен ное на одном пласте, не имеющем геологических нарушений. Такие пласты в природе практически не встречаются. Пласт обычно имеет волнистую по верхность, часто поделенную на отдельные участки тектоническими наруше ниями. Поэтому реальные шахтные поля имеют разнообразные конфигура ции. И все же в процессе проектирования шахт стремятся форму шахтного поля приблизить к прямоугольной. Шахтное поле характеризуется размерами по простиранию и по падению. Наиболее типичные размеры такие: для поло гих пластов от 3 до 10 км по простиранию и от 1.5 до 4.5 км по падению;

для крутых (более 45°) пластов – 2,5 – 7,0 км по простиранию и 0,8 – 1,5 км по падению. Характер залегания угольного пласта достаточно полно отобража ется на схемах изогипсами, т.е. линиями, полученными при пересечении пласта горизонтальными плоскостями. Для изображения формы залегания пласта изогипсы его почвы или кровли проектируют на горизонтальную плоскость при падении от 0 до 60° и на вертикальную плоскость при боль шем угле падения пласта.

Количество угля, содержащееся в недрах участка земли отведенного под шахтное поле, называют его запасами. Запасы, размещенные в границах шахтного поля, по ряду причин не все подлежат выемке. И даже те, что под лежат выемке, не все могут быть выбранными. Часть полезных ископаемых навсегда остаются в недрах земли. Исходя из сказанного запасы, запасы по лезных ископаемых разделяются на геологические, балансовые, забалансо вые и промышленные.

Геологические запасы – это все запасы месторождения (шахтного поля), размещенные в недрах земли.

Балансовые запасы – это запасы, которые экономически целесооб разно разрабатывать и которые удовлетворяют кондиции, установленным для подсчета запасов в недрах Они меньше геологических на величину забалан совых запасов.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.