Файл: Горные машины и оборудование вв е де н ие в с пе ци а льн о с ть.pdf

30
Бытовые – гардеробная, душевая, сушилка для мокрой спецодеж- ды, дезинфекционная камера и др.
Рис. 2.2. Эстакада (слева) и бункер (справа)
Рис. 2.3. Административно-бытовой комплекс
Административные – кабинеты руководства шахты, различных служб и др. структурные подразделения.
Производственные – ламповая.
2.3.1. Горные выработки и их назначение
Чтобы добыть полезное ископаемое, залегающее в недрах, необ- ходимо открыть доступ к нему, отделить от массива горных пород и выдать на поверхность. Работы по подготовке полезного ископаемого к выемке и непосредственно выемку полезного ископаемого называют

31
горными. В результате проведения горных работ в полезном ископае- мом или вмещающих его горных породах образуются полости – горные
выработки.
Различают горные выработки разведочные, проводимые с целью поисков или разведки месторождений полезных ископаемых, и экс-
плуатационные, необходимые при разработке месторождения полез- ных ископаемых.
В зависимости от назначения эксплуатационные горные выра- ботки разделяют на:
вскрывающие, служащие для вскрытия шахтного поля;
подготовительные, проводимые при подготовке шахтного поля или отдельных его частей к очистной выемке;.
очистные, служащие для непосредственной выемки полезного ископаемого.
Поверхности горных пород, ограничивающие подземные выра- ботки сверху и снизу, называют соответственно кровлей и почвой, с боков – боками. Поверхность горных пород, ограничивающую горные выработки и перемещающуюся в результате ведения горных работ на- зывают забоем. Начало горных выработок (место выхода ее на поверх- ность или место примыкания к другой горной выработке) – устьем.
По углу наклона горные выработки разделяются на вертикальные, наклонные и горизонтальные.
Рис. 2.4. Схема расположения горных выработок:
1,2 – шахтные вертикальные
стволы; 3 – главный транспортный штрек; 4 – гезенк; 5 – уклон; 6 – ходок при ук-
лоне; 7 – транспортные штреки; 8 – лавы; 9 - вентиляционные штреки; 10 – ходок
при бремсберге; 11 – бремсберг, 12 – сбойка; 13 – разрезные печи (монтажные ка-
меры); 14 – просек; 15 – шурф

32
Вертикальные горные выработки
Шахтный ствол – вертикальная выработка, имеющая непосред- ственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля и его крыла. В зависимости от назначения шахтные стволы могут быть главными и вспомогатель- ными.
Главный ствол служит для подъема полезного ископаемого на поверхность. Главные стволы, предназначенные для подъема угля в ва- гонетках называются клетевыми, а в скипах – скиповыми.
Вспомогательный ствол – для спуска материалов и оборудова- ния, спуска-подъема людей, а также для проветривания подземных вы- работок (вентиляционный), для откачки воды (водоотливной) и т.д.
Слепой шахтный ствол в отличие от шахтного ствола не имеет выхода на поверхность и предназначен, прежде всего, для подъема по- лезных ископаемых с нижних горизонтов на верхние.
Гезенк – вертикальная горная выработка, не имеющая непосред- ственного выхода на поверхность и предназначенная для спуска угля с верхнего горизонта ни нижний, передвижения людей, проветривания и др.
Шурф – неглубокая вертикальная (реже наклонная) выработка, пройденная с земной поверхности. Шурфы служат для проветривания
(вентиляционные), спуска лесных (лесоспускные) и закладочных (за- кладочные) материалов и как запасной выход из шахты на поверхность.
Наклонные горные выработки.
Наклонный ствол – наклонная выработка, имеющая непосредст- венный выход на поверхность и служащая для тех же целей, что и вер- тикальный ствол.
Бремсберг – проведенная по падению пласта наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для транспортировки полезных ископаемых с верхнего горизонта на нижний с помощью механических транспортных средств.
Уклон – проведенная по падению пласта наклонная горная выра- ботка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предна- значенная для транспортировки полезных ископаемых с нижнего гори- зонта на верхний с помощью механических транспортных средств.
Горизонт – часть шахтного поля, одной из границ которого по падению является главный транспортный штрек, а другой – верхняя или нижняя граница шахтного поля. Боковыми границами горизонта служат границы шахтного поля по простиранию.
Ходок (при бремсберге или уклоне) – проведенная по падению пласта наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного

33 выхода на поверхность и служащая для передвижения людей (людской ходок), проветривания и других целей (вспомогательный ходок).
Скат – наклонная горная выработка, не имеющая непосредствен- ного выхода на поверхность и служащая для спуска различных грузов под действием собственного веса (гравитационный транспорт).
Печь – наклонная горная выработка, проведенная в толще полез- ных ископаемых по восстанию или падению пласта и служащая для вен- тиляции, транспортирования угля, передвижения людей и др. Печь про- водимую для подготовки очистной выработки называют разрезной.
Горизонтальные горные выработки
Штольня – горизонтальная горная выработка, которая имеет вы- ход на поверхность и предназначена для обслуживания подземных ра- бот. Штольни проводят по простиранию или вкрест простирания пласта.
Они бывают откаточными, вентиляционными и водоотливными.
Квершлаг – горизонтальная (реже наклонная) горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проводимая по породам вкрест простирания месторождения. Квершлаги служат для транспортировки грузов, вентиляции, передвижения людей и др. целей.
Штрек – горизонтальная горная выработка, с углом наклона не более 3, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и про- веденная по простиранию пласта. Штреки, проведенные по пласту или пустым породам называют соответственно пластовыми и полевыми.
Они делятся на: транспортные (откаточные) и вентиляционные. Транс- портные служат для транспортировки угля, подачи свежего воздуха, пе- редвижения людей, доставки материалов и пр., вентиляционные – для отвода отработанной струи воздуха и вспомогательных целей.
Орт – горизонтальная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность и проведенная вкрест простирания пласта или залежи меж- ду ее висячим и лежачим боком (по мощности). Служат для проветри- вания, транспортирования грузов и т.д.
Просек – вспомогательная выработка, проводимая по простира- нию пласта без подрывки боковых пород. Обычно он располагается па- раллельно штреку и предназначен для проветривания, передвижения людей и грузов.
Сбойка – горизонтальная или наклонная выработка, соединяющая параллельно пройденные горные выработки и служащая для целей вен- тиляции при их проведении.
Выработки околоствольного двора.
Совокупность камер и горных выработок, расположенных у ство- лов и предназначенных для обслуживания отдельных горизонтов шахты называют околоствольным двором. Выработки околоствольного двора

34 в основном представлены камерами. Название камер определяет их на- значение (электровозный гараж, насосная, электроподстанция, водо- сборник, медпункт, камера ожидания).
Очистные выработки.
Очистными называют выработки, проводимые по пласту или за- лежи полезного ископаемого и предназначенные для его выемки. Забои очистных выработок непрерывно или периодически передвигаются в пространстве. В угольных шахтах к очистным выработкам относят лавы и камеры.
Лава – очистная выработка значительной протяженности (от не- скольких десятков до сотен метров) один бок которой образован масси- вом полезного ископаемого, а другой – обрушенными породами или за- кладочным массивом. Лава имеет выходы в транспортный и вентиляци- онный штреки или на просеки.
Очистная камера – очистная выработка небольшой длины (до
1216 м) по сравнению с поперечным сечением. Служит для размеще- ния в ней машин, оборудования и пр.
2.3.2. Вскрытие и подготовка шахтного поля
Шахтным полем называют месторождение или его часть, отво- димую для разработки одной шахтой. Обычно шахтное поле имеет форму прямоугольника, ориентированного длинной стороной по про- стиранию месторождения или пласта. Верхнюю границу поля называют
границей шахтного поля по восстанию, нижнюю – границей шахт-
ного поля по падению, боковые границы – границами по простира-
нию.
Вскрытие шахтного поля – проведение комплекса вскрывающих выработок, которые открывают доступ с поверхности к полезному ис- копаемому и обеспечивают возможность проведения подготовительных выработок.
Горные выработки, используемые для вскрытия шахтных полей делятся на основные и дополнительные. К основным вскрывающим выработкам относят выработки, проводимые с поверхности (вертикаль- ные и наклонные стволы, штольни и шурфы). Основные вскрывающие выработки, по которым осуществляется выдача полезного ископаемого на поверхность называют главными, а предназначенные для других целей (спуск-подъём людей, материалов и оборудования и др.) – вспо-
могательными (квершлаги, слепые стволы, гезенки, шурфы).
Большинство шахтных полей вскрывается вертикальными ство- лами (рис. 2.5.). Наклонные стволы применяются в основном при

35 вскрытии шахты полей с пологими пластами, залегающими на неболь- шой глубине, штольни – при вскрытии шахты полей в гористой и хол- мистой местности.
Рис. 2.5. Вскрытие шахтного поля вертикальными стволами:
1 – главный
ствол; 2 – вспомогательный ствол; 3 – шурф; 4 – квершлаг; 5 – штрек
После вскрытия приступают к подготовке шахтного поля, под ко- торой понимают проведение подготовительных выработок, обеспечи- вающих условия для подготовки выемочных полей (столбов).
В зависимости от расположения подготовительных выработок различают три схемы подготовки шахтных полей: этажную, панельную и погоризонтную (рис. 2.6).
При этажной подготовке от капитального бремсберга или уклона, располагаемого примерно в середине шахтного поля по простиранию, проводят до границ поля этажные транспортные и вентиляционные штреки, которые делят шахтное поле на вытянутые прямоугольники, называемые этажами. Иногда этажи делят промежуточными или подэ- тажными штреками на подэтажи. Этажная подготовка применяется при разработке пластов различной мощности с любыми углами падения.
Отработка этажей ведётся в прямом (от ствола к границам шахтного по- ля) и обратном (от границ шахтного поля к стволу) порядке.

36
Рис. 2.6. Схемы подготовки шахтного поля:
а) этажная, б) панельная, в) пого-
ризонтная;
1 – ствол; 2 – главный транспортный штрек; 3 – бремсберг; 4 – ходок; 5 -
этажный штрек; 6 – ярусный штрек; 7 – этажный вентиляционный штрек; 8 – ярусный
вентиляционный штрек; 9 – главный вентиляционный штрек; 10 – шурф

37
Панельную подготовку применяют при горизонтальном и пологом залегании пластов, а также при разработке нарушенных месторождений.
Порядок обработки ярусов в панели принимается, как правило, обрат- ный (от границ панели к бремсбергам или уклонам), а панелей в шахт- ном поле- прямой.
Сущность погоризонтной подготовки заключается в том, что пласт между горизонтами шахтного поля делят на выемочные поля, вы- тянутые по падению (восстанию). Погоризонтная подготовка применя- ется на пластах любой мощности с углами падения до 10.
2.3.3. Системы разработки
После вскрытия и подготовки шахтного поля приступают к очи- стным работам – комплексу процессов, имеющих целью извлечение полезного ископаемого из недр. Очистные работы ведут с применением той или иной системы разработки. Системой разработки называют оп- ределённый порядок проведения подготовленных и очистных вырабо- ток в пределах выемочного поля, увязанный в пространстве и времени.
В практике эксплуатации угольных и сланцевых месторождений встречаются самые разнообразные системы разработки. В каждом кон- кретном случае выбор той или иной системы определяется комплексом горно-геологических и производственно-технических факторов (мощ- ность и угол падения пласта, крепости угля и пароды, газоносность и водоносность месторождения, склонность к внезапным выбросам угля и газа, глубина разработки, способы и средства механизации производст- венных процессов в очистных и подготовленных выработках и др.).
На шахтах страны получили распространение в основном сле- дующие системы разработки: сплошная, столбовая и комбинированная.
Сплошная система разработки (рис. 2.7) предполагает одновре- менное ведение очистных и подготовительных работ в выемочном поле.
При этом лава и забой подготовительных выработок движутся в одном направлении (как правило, от бремсбергов или уклонов к границам вы- емочного или шахтного поля), а подготовительные выработки поддер- живаются в выработанном пространстве или на границе угольный мас- сив – выработанное пространство. Сплошную систему разработки при- меняют в основном на тонких пластах и реже на пластах средней мощ- ности с любыми углами падения.

38
Рис. 2.7. Сплошная система разработки:
а) – с охраной штреков целиками угля:
1 – бремсберг, 2 – ходок, 3 – транспортный штрек, 4 – просек, 5 – лава, 6 – вентиляцион-
ный штрек, 7 – погашенная разрезная печь;
б) – с охраной штреков бутовыми полоса-
ми:
1 – транспортный штрек, 2 – раскоска, 3 – лава, 4 – вентиляционный штрек
Столбовую систему разработки (рис. 2.8) отличает независимое ведение очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля. На момент начала очистной выемки в выемочном участке (столбе) все подготовительные выработки должны быть пройдены на всю длину.
Отработка оконтуренных выемочных столбов может вестись как в пря- мом, так и в обратном порядке.
Рис. 2.7. Столбовая система разработки:
1 – транспортный штрек, 2 – венти-
ляционный штрек, 3 – лава, 4 – будущая разрезная печь нижележащего столба

39
Столбовая система разработки применяется при любых способах подготовки шахтных полей. При этом очистной забой может двигаться по простиранию, падению или восстанию пласта, а также диагонально.
Достоинства столбовой системы разработки (раздельное ведение очист- ных и подготовительных работ, поддержание подготовительных выра- боток в угольном массиве, возможность доразведки пласта в период подготовки столба) обусловили ее широкое распространение на уголь- ных шахтах страны.
Комбинированная система разработки представляет собой обычно комбинацию сплошной и столбовой систем. Из вариантов такой систе- мы наиболее известна система разработки парными штреками. Сущ- ность ее заключается в том, что нечётные этажи или ярусы отрабатыва- ются в прямом порядке по сплошной системе, а четные, оказывающиеся оконтуренными подготовительными выработками – парными штреками.
Такими системами разрабатываются пологие тонкие и, реже, средней мощности пласты.
Рис. 2.9. Деление мощных пластов на слои:
а) – наклонные, б) – горизонтальные,
в) поперечно-наклонные
Мощные пласты отрабатывают с разделением на слои (рис. 2.9): наклонные, расположенные параллельно плоскостям напластования; го- ризонтальные, ограниченные горизонтальными плоскостями; попереч- но-наклонные, расположенные под углом 30–45 к горизонтальной плоскости. Каждый слой вынимается как пласт средней мощности (2,5–
3,5 м) преимущественно по столбовой системе.
В Кузбассе на ряде шахт на пластах пологого падения средней мощности с целью снижения объёма проводимых подготовительных выработок до начала очистных работ применяется комбинированная система разработки, для которой характерны отдельные признаки сплошной и столбовой системы разработки.