Горные машины

   При заряде камуфлета видимого разрушения породы на поверхности массива не наблюдается, а непосредственно вокруг заряда формируется зона интенсивного дробления и трещиноватости пород. Взрыв откольного заряда вызывает откол породы у открытой поверхности и разрушение вокруг заряда. При взрыве заряда рыхления разрушенная порода остается в контуре зоны разрушения, а заряды выброса вызывают дробление и выброс породы за пределы зоны разрушения и образование воронок взрыва различных форм и размеров.

   Форма воронки взрыва сосредоточенного заряда в однородном массиве с одной открытой поверхностью близка к прямому конусу с вершиной в центре заряда. Основными геометрическими параметрами воронки являются глубина заложения заряда — линия наименьшего сопротивления (ЛНС или W, т.е. кратчайшее расстояние от центра массы заряда до свободной поверхности, и радиус раствора воронки r. Отношение радиуса раствора воронки к ЛНС называется показателем действия взрыва n=r/W.

   При n > 1 образуется воронка усиленного выброса, при n = 1 — воронка нормального выброса, а при 1 > n > 0,7 — уменьшенного выброса. При расчетах зарядов рыхления показатель действия взрыва принимают в диапазоне                  0,7 > n > 0,2, зарядов камуфлета — n < 0,2. 

Вопрос 15. Типы подземных  горных выработок, их назначение.  

  Искусственные полости, создаваемые в недрах земли  или на ее поверхности в процессе разведки или разработки месторождений полезных ископаемых, называются горными выработками. В соответствии с назначением их делят на разведочные и эксплуатационные.

  В зависимости от положения выработок  относительно земной поверхности различают выработки открытые и подземные.

  Под открытыми понимают выработки, расположенные непосредственно на поверхности земли и имеющие незамкнутый контур поперечного сечения. Подземные выработки могут иметь выход или не иметь непосредственного выхода на поверхность, но контур их поперечного сечения всегда представлен замкнутой линией.

  Положение выработок в пространстве определяется также углом их наклона к горизонтальной плоскости, в связи с чем их подразделяют на горизонтальные, вертикальные и наклонные.

  Наибольшие  объемы горноразведочных работ приходятся на горизонтальные подземные выработки. К ним при разведке месторождений относятся штольни, штреки, квершлаги, рассечки, орты.

  Штольня — горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность. Штольни проходят в сильно пересеченной или гористой местности. В зависимости от рельефа поверхности и условий залегания горных пород они могут располагаться по простиранию, вкрест простирания или под некоторым углом к простиранию пласта или жилы.

  Длина разведочных штолен составляет от 100 до 4000 м, а площадь поперечного сечения в основном от 5,8 до 9 м².

   Штрек — горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проводимая по простиранию полезного ископаемого. Если залегание горизонтальное, то штреком будет называться горизонтальная выработка, пройденная по пласту в любом направлении. Штреки, пройденные не по полезному ископаемому, а по простиранию пустых пород, называются полевыми. Длина штреков изменяется в пределах от 50 до 1000 м, а площадь поперечного сечения — 5,1—7,5 м².

   Квершлаг — горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проводимая по пустым породам вкрест простирания или под некоторым углом к простиранию пород. Площади поперечных сечений квершлагов такие же, как у штреков.

   Рассечка — горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая вкрест простирания горных пород. Рассечки проходят из штолен, штреков и некоторых вертикальных выработок. С помощью рассечек осуществляют не только разведку основного рудного тела, но также ведут поиск и разведку апофиз (ответвлении) от основного рудного тела, а также слепых тел полезного ископаемого. Длина рассечек составляет от 5 до 100 м, а площадь поперечного сечения — от 2 до 5 м².

  Орт — выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая в толще полезного ископаемого вкрест его простирания или под некоторым, отличным от 90°, углом к нему. Орты часто соединяют собой штреки, пройденные у противоположных границ мощной залежи.

   Поверхности, ограничивающие горизонтальную выработку  в пространстве, имеют специальные  названия. Кровля выработки — поверхность, ограничивающая выработку сверху; почва — поверхность, ограничивающая выработку снизу; бока — поверхности, ограничивающие выработку с боков; забой — поверхность, которая на стадии проведения выработки перемещается. Часть горной выработки, непосредственно прилегающая к забою и предназначенная для размещения рабочих и оборудования, называется призабойной зоной, или призабойным пространством.

  Для обеспечения доступа с поверхности  к разведуемым рудным телам проходятся капитальные вскрывающие выработки: вертикальные и наклонные шахтные стволы, околоствольные дворы, квершлаги, штольни, шурфы, уклоны, и др.

  Наиболее  трудоемким процессом является проходка вертикальных и наклонных шахтных стволов.

  Шахтный ствол — горная выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания работ по разведке и эксплуатации месторождения полезного ископаемого или по сооружению и эксплуатации специальных инженерно-технических объектов.

  Ствол — самая ответственная выработка, поэтому любые подвижки пород вокруг отрабатываемого полезного ископаемого его не должны затрагивать и при сооружении шахтных стволов вокруг них предусматривается оставление специальных охранных целиков.

  Стволы  разведочных шахт могут быть вертикальными и наклонными. Разведку наклонными стволами обычно выполняют, когда угол падения полезного ископаемого не превышает 50°. В этом случае ствол проходит под углом к горизонту, приблизительно равным углу падения полезного ископаемого, что намного сокращает объемы работ по проходке квершлагов.

  При выборе места заложения ствола стремятся  к минимизации затрат на возведение всех необходимых поверхностных зданий и сооружений, подъездных путей и других коммуникаций. Недопустима закладка стволов в низменных местах, в поймах старых рек, ложбинах и оврагах, затопляемых во время ливней или паводковыми водами. Выбирать место заложения ствола следует с таким расчетом, чтобы выработкой по возможности не пересекались зоны тектонических нарушений, плывуны, карстовые полости и другие неблагоприятные в горно-геологическом отношении участки. 

Вопрос 16. Формы и размеры поперечного сечения горизонтальных  подземных выработок. 

  Форма поперечного сечения выработок  зависит от физико-механических свойств пород, назначения, срока службы выработок, материала и конструкции крепи, а также способа проведения выработок.

  Для горизонтальных горных выработок известны такие формы поперечных сечений, как трапециевидная, прямоугольная, прямоугольно-сводчатая, круглая, арочная, полигональная, подковообразная, овальная.

  В соответствии с действующим стандартом разведочные горизонтальные выработки могут иметь прямоугольно-сводчатое с коробовым (трехцентровым) сводом или трапециевидное поперечное сечение.

Различают поперечное сечение в свету, в  проходке и вчерне, или проектное сечение. Площадь поперечного сечения, ограниченная внутренним контуром крепи, называется сечением в свету, а ограниченная породным контуром проведенной выработки — сечением в проходке. Сечением вчерне называют площадь поперечного сечения, равную сумме площадей в свету и занятой крепью, т.е. контур поперечного сечения вчерне — это проектный контур поперечного сечения выработки.

  Стандартом  устанавливаются площади поперечных сечений в свету (табл. 20.1 и 20.2) для прямых участков выработок.

  .

Вопрос 17. Формы и размеры  поперечного сечения  вертикальных подземных горноразведочных выработок. 

   Вертикальные  стволы разведочных шахт проходятся прямоугольной или круглой формы поперечного сечения. Проходка стволов прямоугольной формы сечения весьма трудоемкий процесс. Площадь их поперечного сечения невелика, крепятся они деревом (чаше всего сплошной венцовой крепью) и большинство операций проходческого цикла приходится выполнять вручную. Существующее оборудование позволяет механизировать погрузку породы лишь в тех случаях, когда площадь забоя ствола превышает 14 м². На горных предприятиях прямоугольную форму придают стволам глубиной лишь до 100—150 м. Наибольшее распространение получили стволы с круглой формой поперечного сечения с монолитной бетонной крепью.

  Шахтные стволы оснащаются мощными подъемными установками, состоящими из подъемной машины, канатов и подъемных сосудов. Подъемные сосуды — скипы и клети — перемещаются по стволу между специальными направляющими — «проводниками». Скип представляет собой открытый сверху сосуд прямоугольной формы. Для загрузки скипов ниже уровня откаточных выработок сооружается бункер, снабженный люковым затвором. Разгрузка скипов на поверхности осуществляется их опрокидыванием. Скипы применяют для подъема сыпучих материалов (полезного ископаемого или породы).

   В разведочных шахтах обычно используют клетевые подъемы. В клеть помещается вагонетка с породой и после подъема клети вагонетка откатывается к месту разгрузки. В клетях осуществляется также спуск-подъем людей и материалов, что в скипах делать запрещено. Каждый ствол разведочной шахты оборудуется одноклетевым или двухклетевым подъемом.

  В процессе проходки стволов горная масса  из забоя на поверхность выдается в бадьях. Бадьевой подъем применяется иногда на небольших разведочных шахтах и в период проходки горизонтальных выработок.

Размеры поперечного сечения ствола определяются после выбора подъемного оборудования, которое будет смонтировано в стволе в процессе его эксплуатации. Для этого необходимо знать прогнозируемую производительность рудника или шахты в период максимального развития горно-добычных работ.

   Типовые сечения стволов разведочных  шахт разработаны Гипрогеолстроем. Рекомендации по выбору типоразмера ствола и некоторые параметры поперечных сечении стволов разведочных шахт прямоугольной формы сечения со сплошной деревянной крепью и круглой формы с креплением бетоном.

Вопрос 18. Обустройство поверхности  для проходки шахтного ствола, шурфа, штольни. 

   Над устьем шахтных стволов устанавливают копры, которые предназначены для размещения шкивов подъемных установок, крепления направляющих проводников, разгрузочных кривых для опрокидных клетей и скипов и другого оборудования. Копер воспринимает нагрузку от натяжения подъемных и проводниковых канатов, различных устройств и оборудования, находящегося в стволе. В геологоразведке чаще всего используются шатровые или полушатровые копры.

Шатровый  копер обычно применяют при использовании двух подъемных машин, которые располагаются под углом 180° друг относительно друга. Копер включает надстройку 1, подшкивную площадку 2, шатер 3, разгрузочный станок 4, нулевую раму 5, лестницы с площадками 6 и обшивку. Копер устанавливают на четырех или шести фундаментах из монолитного бетона. В качестве обшивки используются асбоцементные листы или специальные панели. Иногда подшкивная площадка выполняется двухярусной: на нижнем ярусе устанавливают шкивы для подвески проходческого оборудования при проходке ствола, а на верхнем — шкивы бадьевых подъемов и оборудование для клетьевого подъема. Это позволяет в минимальные сроки переоборудовать копер для проходки горизонтальных выработок. 
 
 
 

  Полушатровые  копры представляют собой пространственную конструкцию, в которой передняя стенка перпендикулярна плоскости основания. Эти копры применяют при использовании одной подъемной машины.