ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Разработка угольных месторождений производится двумя способами: подземным и открытым. Производственное горное предприятие, осуществляющее разработку угольного месторождения подземным способом, называется угольной шахтой. В понятие шахта включают комплекс подземных горных выработок и все относящиеся к ней наземные сооружения.
Производственное горное предприятие, осуществляющее разработку угольного месторождения открытым способом, называется угольным карьером (разрезом). В понятие «карьер» включают комплекс открытых горных выработок и все относящиеся к нему наземные сооружения.
Чтобы использовать полезное ископаемое, залегающее в недрах земли, необходимо открыть доступ к нему, отделить его от общей массы пород и выдать на поверхность. Работы, которые производят при выемке полезного ископаемого или при подготовке его к выемке, называются горными. В результате этих работ в толще полезного ископаемого или пустых пород образуются свободные пространства, которые называются горными выработками.
По отношению к земной поверхности различают открытые и подземные горные выработки. Открытыми называют горные выработки, проводимые на поверхности земли. Они имеют незамкнутый контур поперечного сечения. Подземными называют горные выработки, проводимые на некоторой глубине от поверхности.
Горные выработки (так же, как и горные работы) в зависимости от назначения подразделяются на разведочные и эксплуатационные. Разведочные выработки проводят с целью отыскания и разведки полезного ископаемого, а эксплуатационные — с целью его добычи.
Горные выработки подразделяются на капитальные, подготовительные и очистные. Капитальными называются выработки, которые обеспечивают доступ к месторождению. К ним относятся шахтный ствол, квершлаг и др.
Подготовительными (откаточный штрек, уклон, промежуточный штрек и др.) называются выработки, с помощью которых подготавливают месторождение для ведения очистных работ.
Очистными называются выработки, предназначенные для непосредственной добычи полезного ископаемого (камера, лава).
Камера — очистная горная выработка с забоем небольшой протяженности, ограниченная со всех сторон массивом полезного ископаемого и вмещающими породами. Камерой называют также капитальную горную выработку, имеющую при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину и предназначенную либо для размещения оборудования (насосная камера, вентиляторная камера, подземная подстанция и т. п.), либо для хозяйственных и санитарных целей (камера ожидания, диспетчерская, медицинский пункт). Различают также камеры дробления, смесительную и т. д.
Лава — подземная очистная горная выработка значительной протяженности (иногда 300 м и более), расположенная по падению (или простиранию) пласта между двумя штреками — откаточным и вентиляционным. Ширина лавы 2—3 м, высота равна мощности пласта. Лава перемещается по мере выемки угля в забое, а образовавшееся выработанное пространство заполняют породой или обрушают. Лава имеет прямоугольную форму поперечного сечения.
Подземные горные выработки делят на вертикальные, наклонные и горизонтальные (рис. 4).
ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ВЫРАБОТКИ
К группе вертикальных горных выработок относят шурфы, стволы разведочных и эксплуатационных шахт, слепые стволы, скважины, а также гезенки.
Шахтный ствол — горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ. Шахтные стволы в зависимости от основного назначения делят на главные и вспомогательные. Первые служат для подъема по ним полезного ископаемого на поверхность. Вторые используются для разных целей. В зависимости от назначения они бывают вентиляционными, водоотливными, закладочными и т. д. Одни и те же стволы часто выполняют различные функции. Форму поперечного сечения шахтных стволов в основном выбирают круглой.
Стволом разведочной шахты называют проводимую с поверхности вертикальную горную выработку, предназначенную для детального изучения разведываемого месторождения полезного ископаемого. Поперечные размеры и глубина стволов разведочных шахт обычно больше, чем шурфов.
Слепой шахтный ствол — вертикальная подземная выработка, не имеющая непосредственно выхода на поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ (в первую очередь для подъема полезного ископаемого с нижних горизонтов на верхние).
Гезенк — вертикальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность. Гезенки служат для спуска полезного ископаемого, вентиляции, а также для прокладки по ним электрических кабелей и разного рода трубопроводов.
Шурф — вертикальная (реже наклонная) горная выработка прямоугольного или квадратного сечения и небольшой глубины, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для разведочных и эксплуатационных работ. Шурфы проходят иногда для проветривания или взрывных работ (массовых взрывов).
НАКЛОННЫЕ ВЫРАБОТКИ
К группе наклонных выработок, имеющих непосредственный выход на поверхность, относятся наклонные шахтные стволы и наклонные шурфы. Назначение наклонных стволов и наклонных шурфов то же, что и одноименных вертикальных выработок.
К наклонным выработкам, не имеющим непосредственного выхода на поверхность, относят бремсберги, скаты, уклоны, ходки, печи.
Бремсберг — наклонная горная выработка, проведенная по пласту полезного ископаемого или по породе и предназначенная для спуска грузов с верхнего горизонта на нижний.
Уклоном называют наклонную горную выработку, проведенную по пласту полезного ископаемого и предназначенную для подъема по ней грузов с нижнего горизонта на верхний.
Скатом (рис. 5) называют наклонную горную выработку, проведенную по пласту полезного ископаемого и предназначенную для спуска по ней грузов под действием силы тяжести. Скаты часто имеют ходовые отделения, оборудованные лестницами для передвижения людей.
Ходком называют горную выработку, предназначенную для передвижения людей. Ходки проводят обычно рядом с другими выработками (бремсбергом, уклоном), так как передвижение людей по наклонным выработкам, по которым перемещают грузы, не допускается.
Рис. 5. Схема ската:
1- ходовое отделение, 2 — отделение для спуска угля и породы
Печью называют наклонную горную выработку, проведенную по восстанию пласта и предназначенную для обеспечения начала очистных работ или проветривания, а также перемещения грузов.
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ВЫРАБОТКИ
К группе горизонтальных горных выработок относят штольни, квершлаги, штреки, орты и просеки.
Штольня (рис. 6)—горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для тех ж целей, что и вертикальный ствол шахты. Горизонтальная выработка, имеющая два непосредственных выхода на поверхность, называется тоннелем.
Квершлагом называют горизонтальную или (реже) наклонную горную выработку, не имеющею непосредственного выхода на поверхность и предназначенную для вскрытия пластов. Квершлаги проводят вкрест простирания пласта
Штрек - горная выработка, проведенная по простиранию пласта и не имеющая непосредственного выхода на поверхность. Обычно штрек проводят по пласту угля. В том случае, когда он проведен по породе, его называют полевым.
Штреки могут проводиться для разных целей. Штреки, предназначенные для транспортирования угля, называют откаточными, для проветривания подземных выработок — вентиляционными. Различают также штреки главный, панельный, этажный, ярусный, выемочный, промежуточный и аккумулирующий.
Просек — вспомогательная горизонтальная выработка, проведенная в толще полезного ископаемого и предназначенная для проветривания или соединения выработок в процессе их проведения.
Орт — горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проведенная вкрест простирания мощного пласта между его висячим и лежачим боками.
Рис. 6. Схема заложения штольни
1 - устье штольни; 2 – штольня
ОКОЛОСТВОЛЬНЫЕ ДВОРЫ И КАМЕРЫ
Для обеспечения операций, выполняемых с целью обслуживания подземного хозяйства шахты (в основном транспортных), в местах пересечения шахтного ствола с откаточным горизонтом устраивают околоствольные дворы Околоствольный двор (рис. 7) представляет собой совокупность горных выработок, соединяющих главный и вспомогательный стволы с главными откаточными или вентиляционными выработками
В околоствольном дворе сооружают насосную камеру, водосборник, склад противопожарных материалов, электровозное депо, диспетчерскую, медпункт, электроподстанцию, ремонтную мастерскую и др. (рис. 8)
Насосную камеру обычно располагают вблизи ствола. Водосборник устраивают у насосной камеры на 3- 4 м ниже уровня околоствольного двора Назначение водосборника - собирать стекающую из горных выработок шахты воду.
Склад противопожарных материалов служит для хранения аварийного запаса материалов и инструмента, необходимых для борьбы с подземными пожарами. Материалы для тушения пожаров хранится в специальном поезде, состоящем из нескольких вагонеток.
Рис . 7 . Аксонометрическое изображение околоствольного двора
1 — главный ствол; 2 — вспомогательный ствол
Рис. 8. Схема кругового околоствольного двора для шахт производственной мощностью до 6000 т угля в сутки:
1— скиповой ствол; 2 — клетевой ствол; 3 — угольная разгрузочная яма; 4 — породная разгрузочная яма; 5 — камера ожидания; 6 — камера медпункта; 7 — камера центральной электроподстанции; 8 — камера главного водоотлива; 9 — водотрубный ходок; 10 — водосборник; 11 — камера осветляющих резервуаров; 12 — камера обезвоживающей установки; 13 — депо противопожарного поезда; 14 — гараж зарядная; 15 — ремонтная мастерская; 16 — камера выпрямительной подстанции; 17 — склад ВМ; 18 — путь для стоянки пассажирского состава; 19 — санузел
Диспетчерскую располагают вблизи главной откаточной выработки. В диспетчерской обычно устанавливают подземный телефонный коммутатор и осуществляют все управление подземной сигнализацией и движением составов в околоствольном дворе и в других выработках.
Электровозное депо служит для ремонта, осмотра и стоянки электровозов. В случае применения аккумуляторных электровозов в депо производят также зарядку аккумуляторных батарей.
В подземном медпункте оказывают первую медицинскую помощь заболевшим рабочим или получившим травму во время работы.
Электрическая подстанция предназначена для установки трансформаторов, служащих для понижения напряжения электрического тока.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называют горной выработкой?
2. Какие выработки относят к капитальным, подготовительным и очистным?
3. Что Вам известно о видах вертикальных выработок и их назначении?
4. Для чего проводят наклонные и горизонтальные выработки и как их подразделяют?
5. Каково назначение околоствольных дворов и камер?
6. Какие выработки сооружают в околоствольном дворе и для чего они предназначены?