Разработка мест полезных ископаемых

Министерство образования Российской Федерации

 

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

 

 

Кафедра разработки месторождений подземным способом

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

 

 

Разработка МПИ (Часть I)

 

( для специальности ЭГ, МТ)

 

Автор : доцент Сиренко Ю.Г.

 

 

 

Санкт-Петербург

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. Введение

2. 1.2.Горно-геологические условия залегания МПИ

3. 1.2.1.Краткая характеристика угольных месторождений

4. 1.2.2.Краткая характеристика рудных месторождений

5. 1.3. Способы разработки МПИ

6. 1.4. Основные принципы подземной разработки месторождений

7. 2. Горные предприятия. Запасы и потери ПИ

8. 3. Основные параметры горных предприятий

9. 3.1 Производственная мощность и срок службы шахты

10. 3.2 Стадии разработки шахтных полей

11. 4. Способы подготовки шахтных полей

12. 5. Вскрытие шахтных полей

13. 5.1. Классификация. Требования к оптимальному способу вскрытия.

14. 5.2.Взаимное расположение шахтных стволов в ш.п.

15. 6. Вскрытие пологих пластов

16. 6.1 Вскрытие пологих пластов наклонными стволами

17. 6.1.1. Достоинства вскрытия наклонными стволами

18. 6.2. Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и квершлагами

19. 6.3. Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и гезенками

20. 7. Вскрытие крутых и крутонаклонных пластов

21. 8. Вскрытие штольней

22. 9.Комбинированные способы вскрытия

23. 10.Вскрытие шахтных полей на больших глубинах

24. 10.1. Вскрытие вертикальными стволами и горизонтными квершлагами

25. 10.2. Блоковое вскрытие

26. 11-13. Технология очистных работ в длинном очистном забое

27. 14. Околоствольные дворы. Поверхностный комплекс шахты

28. 14. Типы ОД

29. 15.1-15.3. Системы разработки пластовых месторождений. Понятие «очистные работы» и «системы разработки месторождений». Классификация систем разработки. Факторы, влияющие на выбор системы разработки.

30. 16.Сплошные системы разработки.

 

РАЗРАБОТКА МПИ (Часть I) (для ЭГ и МТ)

Введение

Содержание курса, его цели и задачи. Связь курса со смежными дисциплинами. Состояние угольной промышленности в России и в мире. Условия залегания и разработки пластовых месторождений. Осложняющие факторы. Экономические ориентиры технической политики при разработке пластовых месторождений.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Килячков А.П. Технология горного производства. М., Недра, 1992

2. Васильев А.В., Зубов В.П., Назаров С.М., Сиренко Ю.Г., Смычник А.Д. Моделирование технологических схем и процессов при подземной разработке пластовых месторождений. Минск-Гуково, Издательство Белорусской академии наук безопасности жизнедеятельности, 1998.

Дополнительная

3. Некрасовский Я.Э., Колоколов О.В. Основы технологии горного производства. М., Недра, 1981

4. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. Авт. Сапицкий К.Ф., Дорохов Д.В., Зборщик М.П., Андрушко В.Ф. М., Недра, 1981.

5. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М., Недра, 1995

 

Введение.

Для повышения эффективности производства работники угольной отрасли сосредотачивают свои усилия на трех главных направлениях:

- комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, которые создают предпосылки для выемки угля без по­стоянного присутствия людей в очистном забое, облегчают и улуч­шают условия труда, способствуют повышению производительности труда;

- опережающее развитие добычи угля открытым способом, глав­ным образом на Востоке страны;

- повышение производительности труда на основе широкого внед­рения в производство достижений науки и техники, прогрессивной технологии, передового опыта, научной организации труда, развер­тывания социалистического соревнования, поиска и максимального использования резервов, а также систематического повышения обще­образовательного уровня и профессионального мастерства рабочих. В соответствии с программой курса рассматриваются вопросы разработки пластовых месторождений подземным способами во всем их многообразии - вскрытие, подготовка, сис­темы разработки и технология очистных работ (Дается программа).

1.2 Горно-геологические условия залегания месторождений по­лезных ископаемых.

Полезными ископаемыми называют природные минеральные вещества, которые добываются из недр земли для использования в народном хо­зяйстве.

Существуют различные классификации полезных ископаемых: по на­значению, по генезису и т.п. По промышленному назначению их можно разделить на руды металлов (и металлы), топливо и нерудные месторождения.

Месторождение - это естественное скопление полезного ископае­мого в земной коре.

Большое значение для разработки имеет форма месторождения. В зависимости от формы различают пластовые месторождения, жилы, што­ки, гнезда и т.д. Из числа пластовых месторождений наибольшее рас­пространение имеют угольные. Нередко они имеют значительное рас­пространение по площади.

Угленосным районом называется часть бассейна, объединенная тектоническими особенностями и качеством углей, а иногда админи­стративно-хозяйственными особенностями.

Бассейн - это площадь непрерывного залегания угленосных отло­жений.

Границы месторождения определяются условиями залегания ПИ. При негоризонтальном залегании границами угольных месторождений могут быть: по восстанию - выход пластов под наносы, по падению - грани­цы разведанности, по простиранию - выклинивания пласта, крупные геологические нарушения и т.д.

Месторождение называется промышленным, если целесообразность его разработки обоснована экономически и имеет народнохозяйствен­ное значение в настоящее время или в будущем. В противном случае оно не промышленное.

Крупные месторождения обычно разрабатываются несколькими шах­тами.

 

Краткая характеристика угольных месторождений.

Численность занятого в отрасли персонала составляет 328 тыс. человек. При этом с 1994 по 2001 г.г. были уволены около 107,6 тысячи работников.…   Донбасс - наиболее развит и поставляет 1/3 добываемых в СНГ углей. Там имеются угли всех марок, необходимых для…

Краткая характеристика рудных месторождений.

Из отечественных рудных месторождений к типичным пластовым можно отнести Джезказганское медное, Миргалимсайское свинцовое, Никополь-Марганцевое и… Жильные месторождения имеют мощность от 10-20 см до 2-5 м. Угол падения и… Наиболее крупными рудниками, разрабатывающими жильные место­рождения, являются золотые рудники Магаданской области,…

Способы разработки МПИ.

Способ разработки - это совокупность всех производственных процессов, осуществляемых на данном горном предприятии.

При каждом способе разработки, в зависимости от конкретных геологических условий и уровня развития механизации горных ра­бот, наибольшая эффективность добычи достигается применением наиболее оптимальных способов вскрытия, подготовки и систем разработки.

Основные принципы подземной разработки месторождений.

1. Минимальное распространение процессов деформаций и разру­шений в породах, покрывающих и подстилающих толщ. 2. Ведение горных работ всегда под "свежей кровлей" - "золотое… 3. Планомерное управление обрушением вмещающих пород (уп­равление кровлей).

Горные предприятия. Запасы и потери полезного ископаемого

Горные предприятия.

Горное предприятие, предназначенное для добывания угля (или сланца) подземным способом, называют шахтой. В понятие шахты как самостоятельной… Несколько шахт, имеющих единый технологический комплекс на поверхности для… По относительной метанообильности, т.е. по выделению метана на I т среднесуточной добычи шахты делятся на 5…

Запасы и потери угля.

Балансовые - по качеству ПИ удовлетворяют требованиям (кон­дициям) их промышленного использования и при современном уровне техники и экономики… Забалансовые - не удовлетворяют этим требованиям и поэтому их использование в… При разработке месторождения, отработке шахтного поля не все балансовые запасы могут быть выданы на поверхность. Часть…

Основные параметры горных предприятий.

 

Основными параметрами шахт являются производственная мощность, срок службы и размеры шахтных полей. Эти параметры неразрывно связаны между собой. Их нужно тщательно определять, так как они во многом определяют всю экономику угледобычи.

Производственная мощность и срок службы шахты.

Производственная мощность шахты (А) - это количество ПИ в тоннах, добываемого в единицу времени (сутки, год), при полном использовании производственного оборудования и фронта очистных работ.

Срок службы (Т) - время в годах, в течение которого будут выниматься промышленные запасы.

Между этими параметрами существует зависимость:

Стадии разработки шахтных полей.

Вскрытие ш.п. - обеспечение доступа с поверхности земли к месторождению путем проведения горных выработок, с целью созда­ния условий для подготовки… Главная цель вскрытия - создание транспортных связей между очистными забоями и… Вскрывающие выработки делятся на главные, имеющие выход на земную поверхность (стволы, штольни) и вспомогательные, не…

Способы подготовки шахтных полей.

Часть ш.п., расположенная выше главного откаточного штрека, обслуживается бремсбергом и называется бремсберговым полем, а расположенная ниже…  

Вскрытие шахтных полей.

Классификация. Требования к оптимальному способу вскрытия.

Многообразные способы вскрытия пластовых месторождений клас­сифицируются по различным признакам:

- по типу основных вскрывающих выработок;

- по ориентированию основных вскрывающих выработок в пространстве;

- по типу и расположению вспомогательных вскрывающих выработок;

- по числу подъемных горизонтов и т.д.

При вскрытии свиты пластов применяются раздельные (каждый пласт вскрывается отдельно), совместные и комбинированные способы вскрытия.

По условиям залегания различают способы вскрытия горизон­тальных, пологих, крутых, наклонных пластов и пластов с изменя­ющимися углами падения.

По типу основных вскрывающих выработок различают:

- вскрытие штольнями,

- вскрытие стволами,

- комбинированные.

Способы вскрытия стволами делятся на три группы:

- вертикальными стволами,

- наклонными стволами,

- комбинированные.

Широко применяются на практике классификация способов вскры­тия по сочетанию основных и вспомогательных вскрывающих выра­боток. К вспомогательным относятся квершлаги, гезенки, иногда слепые стволы.

Гезенки применяются при горизонтальном и весьма пологом за­легании пласта, а с увеличением угла падения они заменяются квершлагами.

По числу горизонтов, с которых ведется подъем ПИ, различают одногоризонтные и многогоризонтные способы вскрытия.

На выбор оптимального способа вскрытия влияют горно-геологические и горнотехнические факторы.

Горно-геологические: число пластов в свите, углы падения пластов и их изменения, свойства и мощность вмещающих пород, мощность наносов, водоносные горизонты и плывуны, тектоника! месторождения, газоносность пластов, глубина залегания, рельеф местности и т.д.

Горнотехнические: уровень развития горной техники, размеры т.п., производственная мощность и срок службы шахты и т.д.

Требования к оптимальному способу вскрытия для конкретных условий:

- минимальные капитальные вложения на вскрытие месторождения,

- минимальные эксплуатационные расходы (подъем, транспорт, поддержание выработок, водоотлив, проветривание),

- минимальный срок ввода, шахты в эксплуатацию,

- оптимальные технические решения (однотипность транспорта, эффективное и надежное проветривание, максимальная кон­центрация горных работ),

- максимальное извлечение ПИ.

Взаимное расположение стволов в шахтном поле

Место заложения стволов определяется принятым способом. вскрытия и корректируется в соответствии с рельефом местности, свойствами пересекаемых… Главный ствол (воздухоподающий) может быть расположен у верхней границы ш.п.,… Шахтное поле делится на две равные части - бремсберговую и уклонную.

Вскрытие пологих пластов.

I. Вскрытие пологих пластов наклонными стволами.

Для обеспечения бесперебойной добычи угля во время отработ­ки I этажа углубляют наклонные стволы и проводят этажный отка­точный штрек. Откаточный… Для подъема ПИ по главному стволу чаще используются лен­точные конвейеры,… Угольные пласты залегают, как правило, свитами, состоящими из нескольких пластов. Поэтому встает вопрос об их…

Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и квершлагами

- вертикальными стволами и капитальными квершлагами; - вертикальными стволами и этажными квершлагами. Главные вертикальные стволы проходятся до горизонта капи­тального квершлага 2. Квершлагом вскрывают остальные пласты,…

Вскрытие пологих пластов вертикальными стволами .и гезенками.

Вскрытие с применением квершлагов становится невыгодным

при весьма пологих пластах (a = 3° - 8-9°), т.к. имеют место

квершлаги большой длины. В таких случаях применяют вместо квершлагов - гезенки.

Гезенки, как и квершлаги, могут быть капитальными, этажным и участковыми.

 

Вскрытие крутых и круто - наклонных пластов

Главный ствол служит для подъема ПИ и проветривания и обо­рудуется одним или двумя скиповыми подъемами. Второй (вспомогательный) ствол оборудуется двумя клетевыми подъемами - один… На крупных, особенно газоносных, шахтах может быть целесо­образным осуществлять вскрытие тремя стволами. В этом случае…

Вскрытие шахтных полей на, больших глубинах.

С увеличением глубины горных работ возрастают напряжения в горных породах, увеличивается газоносность угольных пластов, повышается температура… Строительство глубоких шахт требует больших капиталовложе­ний и длительных… Ш.П., расположенные на больших глубинах, целесообразнее вскрывать вертикальными стволами и квершлагами. При этом…

Блоковое вскрытие.

Проветривание крупных шахт, из-за большой длины выработок и высокой концентрации работ, усложняется, т.к. требуется проходить основные выработки…

Околоствольные дворы. Поверхностный комплекс шахты

Откаточные выработки предназначены для приема и отправления поездов. Служебные камеры - для размещения в них механических и электрических установок,… Ходки соединяют откаточные выработки и камеры:.

Типы околоствольных дворов

Круговой (а), петлевой (б), тупиковый (в), челноковый (г). Камеры околоствольного двора: насосная, водосборника, цент­ральная подстанция, угольная и породная разгрузочные ямы,…

ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Системы разработки пластовых месторождений. Классификация систем разработки. Факторы. влияющие на выбор системы разработки.

15.1. Понятия "очистные работы" и "система разработки месторождения".

Очистные выработки - это выработки, предназначенные для до­бычи полезного ископаемого. Работы в очистных выработках - очис­тные работы.

Система разработки - это установленный для данных геологи­ческих условий залегания пласта и принятых средств механизации выемки угля определенный порядок ведения подготовитель­ных, нарезных и очистных работ в пределах этажа или панели, увя­занный в пространстве и времени. Или:

Системой разработки называется определенный порядок прове­дения подготовительных и очистных выработок в их взаимной увязке во времени и пространстве.

Систем разработки множество. Каждая изних должна удовлет­ворять трем основным требованиям:

1. Безопасность ведения работ,

2. Экономичности.

3. Наименьшие потери полезного ископаемого.

- Требования безопасности в России - безусловны!

- Экономичность достигается минимальными затратами живого и овеществленного труда, энергии и материалов на I т ПИ. Минималь­ные затраты трудам возможны при высокой производительности, ко­торая обеспечивается комплексной механизацией производственных процессов, НОТ и рациональными конструктивными элементами сис­тем разработки. Высокая производительность труда - важнейшее ус­ловие экономичности системы, т.к. зарплата составляет более 50% издержек производства.

- Потери ПИ экономически обосновываются в совокупности с другими технико-экономическими показателями. У нас большие за­пасы, но мы должны думать и о сохранении запасов для будущих поколений, т.к. потребление растет. Забота государства: об охра­не природы.

Система разработки должна обеспечивать условия для комплексной механизации производственных процессов и концентрации производства путем:

- исключения взаимного влияния очистных и подготовительных работ;

- обеспечения автономности работы очистного забоя по услови­ям транспорта и проветривания;

- создания условий для высокой надежности работы комплексов и агрегатов;

- исключения влияния на работу лав газовыделения из забоев» выработок;

- прогнозирования геологических нарушений с целью исключения непредвиденных остановок лав.

 

Факторы влияющие на выбор систем разработки.

Мощность пластов - подрывкапород при проведении выработок по тонким пластам и средней мощности. - пласты m < 3,5 отрабатываются на полную мощность, а m >3,5 м с… Угол падения - различное транспортирование угля вдоль очис­тного забоя:

Классификация систем разработки.

Большое разнообразие геологических условий и видов технологии выемки ПИ в очистных забоях обусловило многообразие систем разработки, что вызывает необходимость в их классификации.

В качестве классификационного выбрано одно характерное от­личие, которое выделяет любую систему из группы других - очередность ведения подготовительных, нарезных и очистных работ. На основании этого отличия системы подразделяются на группы:

- сплошная, столбовая и комбинированная системы при длин­ных очистных забоях;

- камерная и камерно-столбовая системы при коротких забоях.

При столбовых системах разработки подготовительные и на­резные выработки проводятся до начала очистных работ и пол­ностью оконтуривают запасы ПИ в пределах выемочного столба или яруса, т.е. при столбовой системе проведение подготови­тельных и очистных работ разделены в пространстве,

При сплошных системах проведение подготовительных выра­боток и очистная выемка угля в пределах выемочного поля, яру­са, слоя производятся одновременно. Предварительное оконтури-вание запасов отсутствует.

При комбинированных системах для отработки столбов в вы­емочном поде или ярусов в панели применяют одновременно или последовательно сплошную и столбовую системы разработки» При этом одну часть поля отрабатывают независимо от другой.

Это основное классификационное отличие дополняется рядом признаков, которые характеризуют не столько систему, сколько ее варианты.

1-й признак - технология выемки. По этому признаку системы делят на 2 группы:

1-е длинными забоями (лавами и полосами)

2-е короткими забоями (камерами). Системы I группы (с длинными забоями) делятся (по m ) :

а) Системы разработки пластов на полную мощность.

б) Системы разработки с разделением на слои. П-й признак - общее направление выемки угля по отношению к элементам залегания пласта. Здесь различают системы разра­ботки с выемкой угля по простиранию; по восстанию; по падению;

вкрест простирания.

III признак - технологическая схема подготовки этажа или яруса.Схемы эти могут быть различными. Например:

- с разделением и без разделения этажа на подэтажи;

- с пластовой или полевой (как индивидуальной, так и груп­повой) подготовкой этажа иди яруса;

- с доставкой ПИ на задний или передний бремсберг или квершлаг.

Основного отличия и трех признаков, рассматриваемых сов­местно, достаточно для полной характеристики системы разработ­ки.

В целом классификация систем разработки пластовых месторож­дений выглядит так:

А. Системы разработки длинными забоями без разделения

пласта на слои.

I. Сплошные системы разработки.

1. Сплошные системы разработки с выемкой по простиранию.

а) без разделения этажа на подэтажи (лава-этаж);

б) с разделением этажа на подэтажи.

2. Сплошные системы разработки с выемкой по падению.

3. Сплошные системы разработки с выемкой по восстанию.

II. Столбовые системы разработки (длинными столбами)

1. Столбовые системы разработки длинными столбами по простиранию.

а) без разделения этажа на подэтажи (лава-этаж);

б) с разделением этажа на подэтажи.

2. Столбовые системы разработки длинными столбами по па­дению.

3. Столбовые системы разработки длинными столбами по вос­станию.

4. Столбовые системы разработки длинными столбами весьма

пологих пластов,

Ш. Комбинированные системы разработки.

1. Система разработки парными штреками.

2. Прочие.

IV. Системы разработки с применением щитовой крепи.

V. Прочие системы разработки.

Б. Системы разработки короткимиочистными забоями.

1. Камерные системы разработки.

2. Камерно-столбовые системы разработки.

3. Системы разработки короткими столбами.

4. Прочие системы разработки короткими столбами.

В. Системы разработки с делением пласта на слои»

1. Системы разработки наклонными слоями.

2. Системы разработки горизонтальными слоями.

3. Системы разработки с принудительным обрушением и выпуском угля.

Для конкретных условий выбирается одна наиболее прогрес­сивная и эффективная система.

Распределение добычи по системам разработки (в %%) сведе­но в таблицу:

Бассейны	Система разработки с длинными очистными забоями	Системы разработки с короткими забоями
Без разделения на слои	С делением пласта на наклонные в т.ч. с гибкими перекрытиями	Прочие (комбинированные, горизонтальными слоями)
Сплошная	Столбовая	В т.ч. столбовая с применением щитов
Донецкий	27,2	50,3	-	-	22,5	-
Подмосковный	-	100,0	-	-	-	-
Кузнецкий	0,5	79,6	12,4	5,5	11,7	2,7
Печорский	3,5	89,0	-	6,5	1,0	-
Карагандинский	1,5	61,3	-	37,2	-	-
По СНГ	14,5	63,5	2,2	7,4	13,8	0,8

Выбор системы может производиться методом отбора по прин­ципу соответствия горно-геологическим условиям, а выбор вари­анта системы - методом экономических расчетов,

Сплошные системы разработки.

В перспективе применение сплошных систем разработки будет оправдано при отработке пластов большой метаноносности; опас­ных по внезапным выбросам…  

ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Основные особенности разработки рудных месторождений.

Характеристика рудных месторождений.

Пустая порода - тоже природное минеральное вещество, но не содержит ПИ или содержит так; мало. что извлекать не экономично. Разделение минерального… Минимальное промышленное содержащий полезных компонентов -ниже которого… Металлы (полезные компоненты) находятся в руде в виде хи­мических соединений - рудных минералов. Кроме рудных…

Вскрытие и подготовка рудных месторождений.

Вскрытыезапасы руды - находятся выше горизонта подсечки их вскрывающими выработками. Подготовленные запасы - на участке месторождения пройдены все подготовительные… Готовые запасы - запасы участка, в которых пройдены; все нарезные выработки, необходимые для очистных работ.

Вскрытие рудных месторождений.

Гласные вскрываемые выработки - вертикальные и наклонные стволы и штольни. Bспомогательные выработки - шахтные стволы и штольни (про­ветривание и второй… По типу главных вскрывающих выработок cnособы вскрытия де­лятся на простые и комбинированные - сочетание простых…

I.2.4. Подготовка рудных месторождений.

1. Безопасность ведения подготовительных и очистных работ. 2. Своевременную подготовку запасов п.и. 3. Минимум потерь при сохранности выработок на период выемки.

Доставка

1 - руда не требует вторичного дробления. 2 - руда требует вторичного дробления. м I - руда по выработанному… 2 – при необходимости дробления руды создается сложная сеть выработок для доставки руды: скреперные штреки или орты,…

I.3.4 Управление горным давлением.

- обрушение кровли вслед за очистной выемкой с сохранением открытого призабойного пространства; - обрушение руды и вмещающих пород и заполнение выработан­ного пространства… Поддержание выработанного пространства осуществляется остав­лением рудных или породных целиков, магазинированием руды,…

Системы разработки рудных месторождений.

Классификация систем разработки.

При РРМ применяется более 200 вариантов систем разработки из-за, разнообразия горно--геологических условий. Предложено око­ло 20 классификаций. Наибольшее распространение подучила клас­сификация проф.М.И.Агошкова, в основе которой - способ управле­ния кровлей. По этойклассификации все система разделе­ны на. 8 классов:

I класс - системы разработки с открытым очистным пространством

II класс - системы разработки с магзинированием руды в очист­ном пространстве;

III класс - системы разработки с закладкой очистного пространства;

IV класс - системы, разработки с креплением очистного пространства;

V класс - системы разработки с креплением и закладкой очистного пространства;

VI класс - системы разработки с обрушением вмещающих пород;

VII класс - системы разработки с обрушением руды и вмещаю­ щих пород;

VIII класс - комбинированные системы разработки.

В классах системы разделяются на группы:

I, III, V, VI кл. - по направлению очистной выемки и форме забоя.

II кл. - по способам отбойки руды в очистном забое. IV кл. - по конструкции крепи. VII кл. - по способу обрушения руды. VIII кл. - по способу выемки камер.

Системы разработки с открытым очистным пространством.( I класс )

Открытым очистным пространством считается пространство, кото­рое в процессе выемки руды не заполнено закладкой, часто устанав­ливаемой крепью или временно оставляемой рудой и в котором люди свободно могут передвигаться при отбойке и уборке руды.

Поддержание вмещающих пород целиками. Системы этого класса применяются для разработки залежей с крепкими (устойчивыми) ру­дами и породами.

РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОTKPЫТЫM СПОСОБОМ.

I. Общие сведения о PMOС. Достоинства и недостатки.

При РМОС полезные ископаемые добывают непосредственно с земной поверхности. Удаляют покрывающую толщу пород и приступа­ют к разработке месторождения.

Карьер (разрез) - совокупность горных выработок, служащих для разработки месторождения открытым способом, или - это горное предприятие, на котором осуществляют раз­работку месторождения открытым способом.

Карьерное поле - часть месторождения, разрабатываемая од­ним карьером. Границы карьерного поля (карьера) - это поверхнос­ти, проходящие через верхний и нижний контуры карьера.

При открытой разработке вы­нимают горизонтальные слои сверху вниз. Карьер приобре­тает уступную форму. Уступ - горизонтальный слой толщи пород или ПИ, разрабатываемый самостоятельными средствами отбойки, погрузки и транспорт А.

1-нижняя площадка уступа,

2-верхняя площадка уступа.

Рабочая площадка - где размещают оборудование.

Не рабочая площадка - свободна, У - откос-наклонная поверхность, ограничивающая уступ со сторо­ны выработанного пространства. Угол наклона уступа к горизон­тальной плоскости называется углом - откоса (w).

5 - нижняя бровка Линия пересечения откоса уступа с его

3 - верхняя бровка площадкой.

6 - забой - это торец или откос уступа, является объектом горных работ.

7 - борт карьера - это комплекс площадок и откосов уступов от поверхности земли до подошвы, карьера.

8 - откос борта - линия (поверхность), соединяющая верхний и нижний контуры карьера.

Уступ разрабатывается последовательными параллельными полосами - заходками. Часть заходки по длине, разрабатываемую самостоя­тельными средствами отбойки и погрузки, называют блоком»

Траншея - открытая горная выработка, имеющая значительную длину по сравнению с шириной и глубиной. Сечение трапециевидное, имеет борта и почву.

Капитальная траншея - наклонная траншея, с помощью которой земная поверхность связывается с уступами карьера.

Разрезная траншея - это горизонтальная траншея, предназна­ченная для создания первоначального фронта работ на уступе.

Основные преимущества открытого способа разработки.

1. Выше производительность труда, чем на шахтах. На шахтах 55т/мес, на карьерах 450 т/мес. на рабочего по добыче.

2. Себестоимость I т угля ниже, чем при подземном способе. Объясняется высокой производительностью труда на базе совершен­ной комплексной механизации.

3. Капитальные затраты на. строительство карьера в 1,5-2,5 раза меньше, чем шахты той же производительности. Меньше и сро­ки строительства, быстрее освоение проектной мощности, потери в 3 раза меньше, чем в шахте.

4. Расход леса 0,5 м /1000т, против 20-25м /1000т в шахтах,

5. Условия труда более гигиеничны и безопасны.

Недостатки:

1. Зависимость от климатических условий.

2. Под карьерами и отвалами пустых пород пропадают большие площади земли (с/х), которые пропадают навечно. Но ... ведется работа по рекультивации с/х земель. Область применения и удельный объем добычи угля открытым способом возрастет к 199 г до 46% от общей добычи.

Основные бассейны с открытой добычей угля: Экибастуз -180млн.т/год, Канско-Ачинский-200млн.т/год, Южно-Якутский -

130 млн.т/год, Кузбасс и т.д.

Этапы открытой разработки.

- осушение месторождения и ограждение его от стока по­верхностных вод; - вскрытие месторождения; - вскрышные и добычные работы;

Вскрышные и добычные работы.

2.4.1. Вскрышные работы - удаление пустых пород, доступ к полезному ископаемому от разрезной траншеи. Объем вскрышных ра­бот зависит от глубины… Для оценки целесообразности открытой и подземной разработ­ки существует…

Добычные работы. - работы по извлечению ПИ после проведения по ПИ разрезной траншеи.

- подготовка горных пород к выемке; - выемочно-погрузочные работы; - перемещение горной массы из забоев на поверхность;

Системы PMОC и их элементы.

Система разработки считается эффективной, если она обеспе­чивает плановую производственную мощность карьера, минимальные потери ПИ, низкую… По классификации проф.Е.Ф.Шешко различают следующий сис­темы разработки: 1- с поперечным перемещением вскрышных пород во внутренние отвалы

I. Системы разработки с поперечным перемещением, вскрышных

Пород во внутренние отвалы.

Применяются эти системы при разработке горизонтальных и пологих залежей. Разновидности: 1-е непосредственной перевалкой вскрыши, 2-е кратной… 2. Системы с продольным перемещением вскрышных пород во внутренние и внешние… Системы с перевозкой породы во внешние отвалы более слож­ны и менее экономичны. Но здесь транспорт осуществляется…

Комбинированные системы.

- высота уступа: по породе; 10-15 м и более, по углю - 3 м - ширина заходки (уступа) - равна радиусу черпания экскава­тора или зависит от… - длина блока - это часть заходки 300-600м. В каждом блоке свои механизмы - буровые, экскаваторы.

ОБОГАЩЕНИЕ УГЛЯ

Большая часть добываемых каменных и бурых углей, а также антрацитов не может быть эффективно использована в народном хозяйстве без предварительного… Под обогащением понимают совокупность процессов первичной обработки углей или… Обогащение угля осуществляется, как правило, на обогатительных фабриках, которые делятся на индивидуальные (ОФ),…

Основные операции обработки углей при обогащении

Операции механической обработки угля на обогатительной фабрике могут быть разделены на три группы: подготовительные, собственно обогатительные и вспомогательные.

К первой группе операций относят дробление и грохо­чение. Дробление углей производят для различных целей, в том числе и для разъединения сростков углей и породы, т. е. для луч­шей подготовки углей к непосредственному обогащению. Грохочение имеет целью разделение углей на различные сорта по круп­ности, Эту операцию широко применяют как на углеобогатитель­ных фабриках, так и на сортировках.

Ко второй группе операций (собственно обогатительных) отно­сят: а) простейшие методы обогащения (ручную сортировку, обо­гащение по трению, обогащение по крупности); б) гравитацион­ные методы обогащения; в) флотацию; г) пневматическое обога­щение.

Ручная сортировка является наиболее простым - способом обо­гащения углей. При этом способе куски породы или колчедана отделяют от угля вручную, основываясь на различии внешних при­знаков угля и вредных примесей.

Обогащение по трению основано на разнице в форме кусков угля и породы и величине их коэффициентов трения. Так, куски каменного угля или антрацита имеют более округлую форму, чем плоские куски сланца. Двигаясь по наклонной плоскости желоба, округлые куски угля перекатываются, опережая плоские куски сланца. На этом принципе основана работа различных сепарато­ров трения: неподвижных, барабанных, ленточных и спиральных.

Гравитационные методы обогащения

Данные методы обогащения являются преобладающими на всех действующих в СНГ угольных обогатительных фабриках. Они основаны на разнице плотностей и скоростей движения кус­ков угля и породы в разных средах. Различают мокрые и сухие процессы обогащения. Первые проводят преимущественно в вод­ной среде, они включают такие процессы, как отсадка, концент­рация на столах, обогащение на шлюзах, моечных желобах, в тя­желых жидкостях (суспензиях), а также в гидроциклонах.

Сухие процессы гравитационных методов обогащения прово­дят в воздушной среде в пневматических отсадочных машинах, в сухих лотках, на пневматических концентрационных столах.

При гравитационном обогащении в тяжелых средах разделе­ние происходит не только по плотности, но и по крупности.

В водной среде обогащаемый материал может подвергаться воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восходя­щей струи; струи, текущей по неподвижному наклонному желобу;

струн, текущей по качающейся поверхности; вращающейся струи.

В воздушной среде обогащаемый материал может подвергать­ся воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восхо­дящей струи,

В тяжелых средах обогащение может производиться: в непо­движной среде; в восходящем потоке; в комбинированном гори­зонтальном и вертикальном потоках; в горизонтальном потоке;

во вращающемся потоке.

При обогащении угля в тяжелых средах пользуются двумя тя­желыми жидкостями (минеральными суспензиями) плотностью 1,4—1,5 и 1,8—2. В первой жидкости всплывшая часть представ­ляет собой наиболее чистый уголь — концентрат. Во второй жид­кости порода тонет, а уголь с включениями примесей всплывает. Всплывающую часть называют промпродуктом.

Минеральные суспензии представляют собой механические смеси воды с тонкоизмельченными минералами, имеющими боль­шую плотность (магнетит, барит и др.). В настоящее время гра­витационное обогащение применяют как отдельно, так и в ком­бинации с другими методами,

Флотация углей

Флотационное обогащение основано на избирательном прили­пании минеральных частиц, взвешенных в воде, к поверхности пузырьков воздуха. Этот способ применяют для обогащения уголь­ной мелочи и пыли крупностью от 1 мм и ниже.

Через пульпу, состоящую из угля н воды, пропускают пузырь­ки воздуха. Вследствие плохой смачиваемости частицы угля при­липают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя на ней слой минерализованной пе­ны. Частицы вредных минералов, хорошо смачиваемых водой, не прилипают к пузырькам воздуха, а остаются в пульпе.

Для повышения эффективности флотации к пульпе добавля­ют ^различные вещества, называемые флотационными реагентами. Таких веществ в настоящее время известно довольно много. Часто в качестве реагента используют сульфидированный керосин, обла­дающий собирательными и вспенивающими свойствами.

Иногда отходы производственных предприятий являются хоро­шими реагентами. Например, продукты Лисичанского химкомби­ната, содержащие высшие жирные спирты, используют при фло­тации в качестве хороших пенообразователей.

Флотацию осуществляют в специальных аппаратах — флота­ционных машинах, которые в зависимости от способа перемеши­вания пульпы разделяют на механические, пневматические и ме­ханопневматнческие.

Пневматическое обогащение

Машины для пневматического обогащения разделяют на две основные группы: отсадочные машины с неподвижным или по­движным решетом и пульсирующей…

Вспомогательные процессы

Обеспыливание применяют при гравитационных методах обо­гащения. Его осуществляют при помощи струи воздуха, циркули­рующей в аппаратах для… В результате мокрых процессов обогащения получают кон­центраты со значительным… Обезвоживание крупнозернистого угля производится на непо­движных ситах, неподвижных грохотах, в обезвоживающих…

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Килячков А.П. Технология горного производства. М.: Недра, 1992.

2. Некрасовский Я.Э., Колоколов О.В. Основы технологии горного производства. М.: Недра, 1981.

3. Зверевич В.В., Перов В.А. Основы обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1976.

4. Васильев А.В., Орешкин А.В. Моделирование на ЭВМ процессов разработки пологих пластов на шахтах / Санкт-Петербургский горный институт, СПБ, 1995.

5. Васильев А.В., Сиренко Ю.Г. Моделирование на ЭВМ основных параметров шахты. / Санкт-Петербургский горный институт, СПБ, 1995.

6. Машины и оборудование для угольных шахт. Справочник / Под редакцией В.Н. Хорина. М.: Недра, 1995.

7. Правила безопасности в угольных шахтах. М.: Недра, 1995.