Порядок отработки.

Отработка этажей в шахтном поле и ярусов в панели может осуществляться в нисходящем (сверху вниз) и в восходящем (снизу вверх) порядке. Распространен нисходящий порядок отработки, особенно на шахтах с высокой газоносностью. Если отработка ведется в направлении от ствола к границам шахтного поля по простиранию, то это прямой порядок (ход), в противоположном направлении - обратный. При обратном порядке предварительно должны быть пройдены все подготовительные выработки. Прямой порядок по сравнению с обратным имеет следующие преимущества: более короткий срок подготовки очистных забоев, отсутствие предварительных затрат на проведение штреков значительной протяженности. Достоинства обратного: снижаются затраты на поддержание этажных или ярусных штреков; возможно устранение утечек через выработанное пространство свежей струи воздуха; достигается независимость очистных работ от подготовительных; осуществляется доразведка условий залегания.

 

9.Комбайновый способ проходки горных выработок. Буровзрывной способ проходки горных выработок.

Реализация современных методов шахтного строительства в области проведения горных выработок в основном осуществляется путем развития комбайнового способа проходки в породах прочностью на одноосное сжатие до 90 МПа.

При комбайновом способе проведения горных выработок по сравнению с буровзрывным способом существенно сокращается число основных процессов проходческого цикла по сравнению с буровзрывной технологией. Вспомогательные процессы остаются такими же, как и при буровзрывной технологии.

Технология строительства сводится к механическому разрушению массива, погрузке и транспортировке породы, что можно выполнять одновременно с возведением постоянной крепи. Такие процессы, как бурение шпуров, заряжание и взрывание, проветривание и приведение забоя в безопасное состояние после взрывания, исключаются из проходческого цикла.

Для комбайновой технологии строительства характерна циклично-поточная организация труда. Поэтому большое значение приобретает своевременность выполнения вспомогательных процессов: настилка рельсовых путей, увеличение длины конвейеров, прокладка труб и кабелей, устройство водоотливной канавки и др., относительная трудоемкость которых в связи с недостаточным уровнем их механизации значительно возрастает.

Применяемые в настоящее время в промышленных условиях проходческие комбайны делятся на две группы.

-Комбайны бурового типа могут разрушать породы с крепостью до 150 МПа и более. Они работают по принципу распорно-шагающих механизмов и обеспечивают проходку выработок круглой формы. Проходческие комбайны бурового действия имеют роторный исполнительный орган, объединяющий функции разрушения породы, погрузки и транспортировки, снабженный шарошками лобового резания, погрузочными ковшами и ленточным конвейером.

-Стреловые проходческие комбайны или, как их еще называют, комбайны избирательного действия, позволяют полностью механизировать процесс отбойки и погрузки горной массы. Эти агрегаты снабжены режущей головкой и погрузочным органом. Имеют гусеничный ход, но есть модификации на пневмоколесном и рельсовом ходу. Погрузочный орган обычно представляет собой комбинацию нагребающих лап или нагребающего ковшового органа со скребковым или цепным конвейером. Их преимущества: более маневренны, можно монтировать в выработках небольшой площади сечения (8—10 м2) без применения специального оборудования, обеспечивают раздельную выемку горной массы в смешанных забоях в выработках любой формы, после окончания проведения выработки переводятся в другой забой без перемонтажа, имеют меньший вес и дешевле комбайнов бурового действия. Недостатки: значительно (в 2—4 раза) уступают комбайнам бурового типа по производительности.

 

 

10. Типы очистных комбайнов и механизарованных крепей для выемки калийных руд Старобинского месторождения.

Очистной комбайн — это комбинированная горная машина, кото­рая механизирует одновременно технологические операции в очист­ном забое по отделению полезного ископаемого от массива пласта и погрузки его на транспортную машину.

Основные функциональные элементы современных комбайнов: исполнительный орган, осуществляющий разрушение (отделение от массива пласта) полезного ископаемого и, как прави­ло, погрузку его на забойную транспортную машину; механизм по­дачи(перемещения вдоль линии очистного забоя или на забой) ком­байна и привод, состоящий из одного или нескольких электродвига­телей(или пневмодвигателей) и редукторов, передающих кру­тящий момент от двигателей на валы исполнительного органа и ве­дущей звездочки (или цевочного колеса) механизма подачи. Комбайн имеет также опорные лыжи и погрузочные щитки.

Очистной комбайн применяется в длинных очистных забоях (лавах) и коротких (камерах). Для длинных очистных забоев по способу выемки комбайны делятся нашироко- и узкозахватные. Первые имеют ширину захвата более 1 м (1,6;1,8;2 м), вторые - до 1 м.

В настоящее время широкозахватные комбайны почти полностью вытеснены современными узкозахватными комбайнами.

Узкозахватный комбайн — основная машина современных очист­ных механизированных комплексов.

При валовой выемке используются двухшнековые очистные комбайны типа SL300, SL500, SL300/400, "Electra 700 Sol"/
При селективной выемке используются комбайны SL500S совместно с комбайнами для выполнения концевых операций ESA150L), "Electra 700 Sel"
При слоевой выемки используются комбайны SL300NE, SL300/400, EW200/230LN, "Electra340Sol".

 

Все очистные комбайны разделяются на группы по сле­дующим основным классификационным признакам:

1. По вынимаемой мощности пласта: для особо тонких — до 0,8 м; тонких — 0,8...1,2 м; средних—1,2...2,5 м; мощных — 2,5...4,5 м; особо мощных — более 4,5 м.

2. По углу залегания угольного пласта: для пологих пластов — до 9°;для наклонных пластов — 9...35°;для крутых пластов — свыше 35°.

3. По типу исполнительного органа: баровые; корончатые; барабанные; шнековые.

4. По количеству исполнительных органов и их расположению: один; два сближенных; два разнесенных; три (два сближенных и один посередине); четыре, попарно разнесенные.

5. По типу системы перемещения: канатная система; цепная система; бесцепная система.

6. По расположению механизма подачи: встроенный; вынесенный.

7. По количеству механизмов подачи: один; два.

8. По типу привода механизма подачи: механический; гидравлический; электрический.

9. По количеству электродвигателей привода исполнительного органа: один; два; три; четыре.

10. По расположению электродвигателей привода исполнительного органа: продольное в неподвижной части комбайна; продольное в подвижной части комбайна; поперечное в неподвижной части комбайна; поперечное в подвижной части комбайна.

11. По условиям взаимосвязи с конвейером: расположен рядом с конвейером и не связан жестко с ним; расположен рядом с конвейером и жестко связан с ним; расположен над конвейером и жестко связан с ним.

12. По способу управления: ручное, непосредственно с комбайна; дистанционное, с переносного пульта на расстоянии 10... 15 м от комбайна; программное, по программе, записанной бортовым ком­пьютером; автоматизированное, без присутствия человека.

13. По наличию погрузочных устройств: имеются; отсутствуют.

14. По наличию устройств для дробления крупных кусков угля и породы: имеются; отсутствуют.

Механизированная крепь представляет собой горную машину, предназначенную для механизации процессов крепления, управления кровлей и передвижки става забойного конвейера или базы вместе с выемочной машиной. Механизированная крепь состоит из самопередвигающихся секций, располагается по всей длине очистного забоя и оснащена объемным гидроприводом. Механизированная крепь в процессе взаимодействия с боковыми породами выполняет в общем случае три основные функции: управление кровлей, активное поддержание кровли в рабочем пространстве очистного забоя и защиту (ограждение) призабойного пространства от обрушившихся пород. Кроме того, конструкция крепи должна обеспечивать передвижку конвейера, в том числе при его работе с погрузочными лемехами с обеспечением подачи комбайна на забой при самозарубке. Механизированная крепь состоит из секций или комплектов (взаимосвязанных секций), насосной станции (одной или нескольких), распределительной и контрольно-регулирующей аппаратуры и гидрокоммуникаций.

По характеру взаимодействия с боковыми породами и защиты рабочего пространства забоя механизированные крепи разделяются на поддерживающие, поддерживающе-оградительные, оградительно-поддерживающие и оградительные.

11. Сущность столбовой системы разработки. Сущность сплошной системы разработки. Их преимущества и неностатки.

Системой разработки называют определенный порядок проведения подготовительных и очистных выработок в пределах выемочного поля, увязанный в пространстве и времени.

Столбовые системы разработки. Выемка руды ведется без оставления поддерживающих целиков в очистном пространстве (сплошная выемка). При этом поддержание вмещающих пород производится только в призабойном пространстве с помощью механизированной крепи. Выемка руды производится очистным комбайном, который движется вдоль забоя и вынимает стружку шириной 0,63- 1м в зависимости от ширины рабочего органа - шнека. После выемки стружки на всю длину лавы, комбайн отгоняется к месту зарубки на новую стружку, передвигается ближе к забою конвейер, а затем передвигается крепь. Породы кровли в выработанном пространстве обрушается самопроизвольно. Длина лавы бывает 150,200,250 м. Между смежными столбами оставляется целики шириной от 25 до 80 м в зависимости от глубины разработки. Основные потери руды при столбовой системе заключается в этих целиках и увеличивающейся глубиной разработки. Характерной особенностью этой системы является выемка калийного пласта на полную мощность с одновременной выемкой сильвинитовых и галлитовых слоев.

Достоинства столбовой системы разработки

§ раздельное ведение очистных и подготовительных работ

§ поддержание подготовительных выработок в массиве

§ возможность доразведки пласта в период подготовки

§ экономичность, так как пустая порода не транспортируется на поверхность

§ лучшее качество руды (содержание полезного компонента выше)

Недостатки столбовой системы разработки

§ небольшой фронт работ

§ трудности проветривания.

§ сложная организация труда и более высокая себестоимость

Сплошная система разработки. Сплошная система разработки предполагает одновременное ведение очистных и подготовительных работ в выемочном поле. Сущность системы заключается в выемке руды по всей ширине панели на всю мощность рудного тела. При этом лава и забой подготовительных выработок движутся в одном направлении (как правило, от бремсбергов или уклонов к границам выемочного или шахтного поля). Очистное пространство панели ограждают с четырех сторон панельными (барьерными) целиками, а кровлю поддерживают опорными целиками, оставляемыми в очистном пространстве. Условия применения системы следующие: устойчивые руды и породы; мощность рудного тела от 1 до 25 м; угол падения от 0 до 10° (при использовании самоходного оборудования) от 0 до 40° (при применении переносного оборудования); ценность руд средняя вследствие больших потерь в целиках, которые, как правило, не извлекают.

Достоинства сплошнои системы разработки

§ малый первоначальный объём проводимых выработок при подготовке нового очистного забоя

Недостатки сплошной системы разработки

§ сложные условия поддержания выработок

§ большие утечки воздуха через выработанное пространство

§ отсутствие возможностей для доразведки пласта в выемочном поле, его осушения и дегазации, что затрудняет применение и снижает эффективность использования современных высокопроизводительных комплексов.

 

12. Камерная и камерно-столбовая система разработки. Основные достоинства и недостатки.

КАМЕРНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ— отработка пласта полезных ископаемых короткими очистными забоями в направлении от транспортной выработки к вентиляционной (прямым ходом) с оставлением между образующимися камерами постоянных (неизвлекаемых) целиков. Применяется при добыче нерудных полезных ископаемых — каменной соли, горючих сланцев, нерудных строительных материалов, реже угля (в основном в США, Канаде, Австралии). Камерная система разработки отличается высокими потерями полезных ископаемых (обычно до 40-50%), ограничивающими по экономическому фактору область её использования. Направление перемещения очистных забоев может ориентироваться под любым углом к линии простирания пласта. В соответствии с этим при камерной системе разработки возможно применение этажной и панельной подготовок шахтных полей. Выемочные участки, на которые делятся этажи (панели), могут быть как одно-, так и двухсторонними. В пределах участка камеры располагают регулярно (междукамерные целики — одинаковых размеров) или периодически (кроме междукамерных, периодически оставляют более широкие участковые целики). Основная параметры камерной системы разработки — ширина целиков, размеры камер, выемочных участков. Выбирают их с учётом обеспечения поддержания кровли в камерах, сохранности целиков в течение всего периода эксплуатации участков (а иногда и шахтного поля). Ширина междукамерных целиков около 2-15 м, участковых (панельных) — 5-30 м. Ширина камер 4-15 м и более, длина 50-300 м и более. Очистные работы ведут сразу на проектную ширину камеры или начинают их с проходки устья камеры с оформлением целиков для поддержания штрека при последующем расширении забоя до необходимых размеров (рис). При устойчивых породах кровли камеру не крепят, при менее устойчивых закрепляют анкерами, иногда стоечной крепью. Для обеспечения проветривания камер за счёт общешахтной депрессии (а также устройства запасного выхода) их соединяют между собой сбойками, проходимыми в целиках через каждые 20-25 м. Наиболее высокая эффективность камерной системы разработки достигается при организации непрерывной поточной выемки полезных ископаемых в камерах (без крепления) на основе использования высокопроизводительных комбайнов (с обычным или дистанционным управлением) и удлиняющихся ленточных конвейеров или гидротранспорта.

КАМЕРНО-СТОЛБОВАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ— система разработки твёрдых полезных ископаемых (руда, уголь и др.) камерами, отделёнными друг от друга целиками, поддерживающими кровлю. Применяется для выемки пологих и наклонных (до 40-45°) залежей полезных ископаемых при высокой устойчивости их и вмещающих пород. На рудных шахтах отрабатываемую залежь делят на панели или блоки, разделяемые между собой ленточными или изолированными целиками. Расположение камер (по простиранию, восстанию) зависит от угла падения залежи и применяемого на очистных работах оборудования. При выемке пологих рудных тел с использованием на доставке руды скреперных установок (рис. ) подготовительно-нарезные работы включают проведение в лежачем боку основных откаточных, вентиляционных и, перпендикулярно им, панельных штреков. Последние соединяются рудоспусками с рудными панельными штреками. Проводятся также материально-ходовые и вентиляционные выработки. В зависимости от мощности рудного тела и применяемого на буровзрывных работах оборудования выемку ведут безуступным или потолкоуступным забоем (высота уступов 2,5-3,5 м). Для бурения и вентиляции используются передовые забои (1,8-2,5 м) под кровлей камер. Для сокращения многократного повторения операций бурения шпуров и уборки отбитой руды в условиях многоуступной выемки (что значительно сокращает возможности повышения нагрузки на камеру) при мощности рудной залежи свыше 10 м применяют вариант с отбойкой руды нисходящими скважинами, пробуренными из передового забоя.

К достоинствам технологических схем камерно-столбовой системы разработки относятся: высокая производительность забоев и труда рабочих; широкий фронт горных работ с большим количеством забоев; возможность полной механизации очистной выемки с использованием мощного самоходного оборудования; относительно низкая себестоимость добычи руды. Недостатки: высокие потери руды (в рудных месторождениях до 40%, в соляных — до 60%); сложность тщательного осмотра кровли забоев и их надлежащего проветривания при широком развитии очистных работ.

 

13.Основные варианты столбовой системы разработки на Старобинском месторождении

На Старобинском месторождении применяются следующие столбовые системы разработки:

§ с валовой выемкой руды

§ слоевая система разработки с подготовкой слоевых лав общими подготовительными выработками, слоевая система разработки с подготовкой слоевых лав раздельными выработками,

§ селективная выемка сильвинитовых и галлитовых слоёв с закладкой галлита в выработанное пространство.

 

Характерной особенностью валовой системы является выемка калийного пласта на полную мощность с одновременной выемкой сильвинитовых и галлитовых слоев. При валовой системе подготовительными выработками является конвейерный, транспортный и вентиляционный штрек. Со стороны отработанного пространства проходится разгружающий штрек, защищающий вентиляционный от горного давления. Подготовка панели начинается от выработок главного направления. Длина панели обычно совпадает с расстоянием от выработок главного направления до границы шахтного поля. В некоторых случаях панели разворачиваются на 180 град. или под меньшим углом в зависимости от раскройки шахтного поля на панели.

Валовая выемка обеспечивает снижение затрат на поддержание подготовительных выработок, возможность доразведки условий залегания пласта и независимое ведение подготовительных и очистных работ. Данный вид разработки также способствует меньшему разубоживанию руды и позволяет извлечь из целика максимум руды.

С селективной выемкой сильвинитовых и галлитовых слоёв с закладкой галлита в выработанное пространство, в лаве ведётся раздельная выемка сильвинитовых слоёв и слоя каменной соли. При этом каменная соль на поверхность не выдается, а направляется к закладочным машинам, которые забрасывают её в отработанное пространство для создания бутовых полос. Селективная выемка экономичней, так как пустая порода не транспортируется на поверхность, лучше качество руды (содержание полезного компонента выше), но существенными недостатками являются: сложная организация труда и более высокая себестоимость.

 

14.Основные варианты камерной системы разработки.

До 1971 г. при разработке Старобинского месторождения применялись только камерные системы разработки. В настоящее время камерные системы применяются ограниченно, только в тех случаях когда нельзя применять столбовые системы с обрушением кровли: при недостаточной мощности ВЗТ при отработке краевых зон и зон около тектонических нарушений, при отработке небольших участков неправильной формы. Камерная система имеет следующие варианты:

- с оставлением податливых целиков ;

- с оставлением жестких целиков ;

-с регулярным оставлением жестких и податливых целиков;

Наибольшее распространение получила система с оставлением податливых целиков. При ее применении: ниже потери руды в междукамерных целиках, но ее нельзя применять в тех случаях когда недостаточна мощность ВЗТ и требуется жесткое поддержание покрывающих пород. Система с оставлением жестких целиков имеет более высокие потери и применяется там, где недостаточна мощность ВЗТ и при отработке участков месторождений расположенных вдоль тектонических нарушений. Отработка ведется комбайнами ПК-8МА, Урал-10КС.

 

 

15. Классификация свойств пород. Физико-технические свойства и параметры

горных пород.

Физико-механические свойства горных пород весьма раз­нообразны. Наиболее существенными из этих свойств, оказыва­ющих влияние на эффективность разрушения горных пород и ведения горных работ, являются строение и сложение пород, слоистость, прочность, крепость, пористость, вязкость, упругость, твердость, пластичность, разрыхляемость и др.

Горные породы подразделяются на твердые, пластичные, сыпучие и плывучие. Твердые горные породы состоят из мине­ральных частиц, связанных между собой силами молекулярного сцепления и трения.

Строение и физические свойства горных пород обусловли­вают безопасное и эффективное ведение горнопроходческих и очистных работ. Состояние и свойства пород определяют спо­соб проведения выработок, тип и плотность крепи подготови­тельных выработок.

Проявление горного давления и устойчивость выработок в значительной степени зависят от плотностных, водно-физиче­ских, прочностных и деформационных свойств пород. Сущест­венное влияние, эти свойства оказывают и на технологию про­ведения выработок.

Основными плотностными свойствами горных пород явля­ются плотность, объемная масса, удельный вес, объемный вес, насыпная объемная масса и пористость.

Подплотностью породы р понимают массу ее в единице объема за вычетом объема пор, пустот и трещин. Плотность по­роды измеряют в кг/м3 (в производстве иногда — т/м3). Плот­ность каменных углей — 1300—1500, песчаников, алевролитов, известняков — 2580—2800, магматических и метаморфических пород, в зависимости от содержания в них металла, от — 2700 до 5000 кг/м3.

Объемная масса горной породы р0 — это масса в ее естест­венном состоянии без нарушения ее пор, пустот и трещинова­тости в единице объема.

Удельный вес горной породы у— вес единицы объема твердых частиц (минерального скелета) породы (Н/м3):

Объемный вес породы у0 — вес единицы объема породы в естественном состоянии у0 (Н/м3).

Насыпная объемная масса породы — масса разрыхленной породы в единице объема. Ее измеряют, как и объемную массу р, в кг/м3.

Пористость породы определяет ее водопоглощение, водопро­ницаемость, газопроницаемость,прочность и другие свойства.

Критерием прочности являются временные сопротивления одноосному сжатию, сдви­гу и растяжению (асж, ссд и ср).

Горные породы характеризуются различной величиной проч­ности на сжатие, растяжетше, сдвиг и изгиб. Наибольшой проч­ностью обладают породы на сжатие, наименьшей — на растя­жение. Прочность на изгиб и сдвиг (срез) занимает промежу­точное положение между прочностью пород на сжатие и растя­жение. Предел прочности горных пород при сжатии в 5—35 раз больше, чем при растяжении

Показатели прочности пород на сжатие и растяжение име­ют первостепенное значение для решения вопросов разрушения и отбойки их от массива в забое выработки, погрузки и транс­портирования горной массы и нормирования горнопроходче­ских работ.

Физико-технические свойства

Крепость — свойство пород сопротивляться воздействию внешних усилий в процессе разрушения (при бурении, отбойке, взрывании и пр.). Количественно это свойство оценивается ко­эффициентом крепости, предложенным проф. М.М. Протодьяконовым.

Коэффициент крепости равен отношению временного со­противления одноосному сжатию к единице крепости. За едини­цу крепости принято временное сопротивление сжатию образцов кубической формы, равное 10 МПа. По этому критерию М.М. Протодьяконов предложил клас­сификацию, в которой горные породы разделены на 10 катего­рий. Пределы изменения коэффициента крепости от 0,3 до 20. К первой категории отнесены породы, имеющие наи­высшую крепость (f = 20), к десятой — наиболее слабые плыву­чие породы (f = 0,3).

Абразивность — способность горных пород изнашивать кон­тактирующие с ней поверхности режущего инструмента и дета­лей горных машин при работе. Абразивность пород оценива­ется средней потерей в массе (в миллиграммах) мерного цилин­дрического стержня при истирании его в определенных усло­виях. Твердость — свойство горной породы сопротивляться про­никновению в нее горного инструмента.

Упругость — свойство горной породы возвращаться к пер­воначальной форме и размерам после устранения воздействия на нее внешних сил.

Пластичность — свойство пород изменять свою форму при сохранении объема.

Хрупкость — способность горной породы разрушаться при незначительной пластической деформации.

Разрыхляемость — увеличение объема породы при выемке ее из массива.

Буримость горной породы — способность горной породы сопротивляться проникновению в нее бурового инструмента или интенсивность образования в породе шпура или скважины под действием усилий, возникающих при бурении. Показателем служит скорость бурения (мм/мин), иногда — продолжитель­ность бурения 1 м шпура (мин/м). Существует классификация гор­ных пород по буримости.