Технология добычи полезных ископаемых подземным способом учебник

Кемерово 2001

1

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Теоретические положения, которые должны знать студенты по дисциплине “Технология добычи полезных ископаемых”, изложены в программе курса.

Методические указания по практическим занятиям и выполнению контрольной работы предусматривают более глубокое усвоение основных теоретических положений и закрепление знаний по следующим темам:

–характеристика шахтного поля и элементы залегания месторождений полезных ископаемых;

–определение промышленных запасов угля, производственной мощности и срока службы шахты;

–подземные горные выработки, деление шахтного поля на части, способы и схемы вскрытия;

–определение действующей линии очистных забоев по шахте;

–конструирование вскрытия и подготовки пластов в шахтном по-

ле;

–формы и размеры поперечного сечения горных выработок, крепь подземных горных выработок;

–проведение подземных горных выработок;

–очистные работы.

Контрольная работа для студентов заочного обучения выполняется в процессе самостоятельного изучения курса.

Для обеспечения выполнения контрольной работы методические указания содержат необходимые теоретические положения. Если студенту потребуются дополнительные сведения для расчетов, не приведенные в данных методических указаниях , то необходимо обратиться к справочной литературе и к шахтной документации.

Общие требования:

–каждый студент получает индивидуальные исходные данные для выполнения задания (прил. 1, табл. 1.1);

–допуск к экзамену или зачету осуществляется по итогам выполненной работы.

2

ПРОГРАММА КУРСА

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (2 часа)

Цель и задачи курса. Этапы развития угольной и горнорудной промышленности в России. Основоположники горной науки. Угольные бассейны. Основные сведения о геологии и разведке месторождений. Понятия о пустых породах и полезных ископаемых. Коренные породы, наносные и четвертичные отложения. Осадочные, изверженные и метаморфические горные породы, их технологические свойства.

Формы залегания месторождений: пласты, пластовые залежи, жилы, рудные тела. Элементы залегания – простирание, падение, мощность. Понятие о технологии очистных работ, комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Этапы разработки: вскрытие, подготовка, очистная выемка. Способы разрушения горных пород – механический, буровзрывной, гидравлический.

2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ (4 часа)

Границы и запасы шахтного поля: геологические, балансовые, забалансовые, промышленные. Потери угля при разработке. Показатели полноты извлечения запасов и потерь полезного ископаемого. Подсчет запасов угля в шахтном поле. Производительность и срок службы шахты. Деление шахтного поля на панели, этажи.

Способы и схемы вскрытия шахтных полей. Вскрывающие основные и дополнительные выработки. Расположение стволов в шахтном поле. Факторы, влияющие на выбор схем вскрытия.

Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами. Условия применения, достоинства и недостатки.

Вскрытие шахтных полей наклонными стволами. Условия применения, достоинства и недостатки.

Вскрытие шахтных полей штольнями. Условия применения. Комбинированное вскрытие: главный ствол наклонный, вспомога-

тельные – вертикальные.

Проветривание горных выработок и транспортирование горной массы при различных схемах вскрытия. Подготовка пластов – индиви-

3

дуальная и групповая, пластовая и полевая. Условия применения, достоинства и недостатки.

Околоствольные дворы, их назначение и основные типы. Камеры околоствольного двора.

Технологический комплекс шахты на поверхности.

3. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (4 часа)

Понятие о системах разработки и их классификация. Требования, предъявляемые к системам, и факторы, влияющие на их выбор.

Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность: сплошная, столбовая, комбинированная. Сущность, параметры, развитие сети подготовительных выработок, способы их охраны.

Транспортировка угля и проветривание очистных забоев. Системы разработки на крутом падении. Щитовая система разработки: сущность, условия применения, достоинства и недостатки.

Системы разработки с разделением пласта на слои: наклонными, горизонтальными, поперечно-наклонными слоями. Сущность, условия применения, достоинства и недостатки.

4. ПРОВЕДЕНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (4 часа)

Сведения о выработках: горизонтальные, вертикальные, наклонные, их назначение, форма и размеры поперечного сечения.

Технологические процессы: разрушение и выемка горной массы, погрузка, транспортировка, крепление, вентиляция и др.

Буровзрывной способ проведения выработки: бурение шпуров, их расположение, назначение. Взрывные работы: взрывчатые вещества, средства взрывания, техника безопасности при буровзрывных работах.

Вентиляторы и место их установки. Вентиляционные трубы, перегородки, перемычки.

Погрузочные машины, перегружатели. Средства транспорта: конвейеры, вагонетки, устройство временных рельсовых путей, разминовки.

Крепь горных выработок. Временная и постоянная. Основные материалы и конструкции крепи: деревянная, металлическая, комбиниро-

4

ванная, бетонная, анкерная. Условия применения различных видов крепей.

Проведение выработок комбайнами. Типы комбайнов, их характеристики.

Прочие процессы в подготовительном забое – проведение водоотливной канавки, наращивание вентиляционных труб, маневровые операции и др.

Организация работ: понятие о цикле, график организации работ в забое.

5. ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ (4 часов)

Процессы, выполняемые в очистном забое. Понятие о горном давлении. Классификация вмещающих пород по отношению к пласту: ложная, непосредственная и основная кровля. Способы управления кровлей: полное обрушение, частичная закладка и др. Условия применения.

Призабойная крепь и ее элементы: “органка”, костры, кусты, металлические посадочные стойки. Механизированные крепи. Технология выемки угля с применением мехкомплексов. Технология безлюдной выемки. Техника безопасности при ведении очистных работ.

6. ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (2 часа)

Общие сведения. Понятие о руде, рудной массе и разубоживании руды. Классификация рудных залежей. Вскрытие рудных шахт.

Основные производственные процессы очистной выемки. Отбойка руды – шпуровая, скважинная, минная. Вторичное дробление. Методы и место производства вторичного дробления. Доставка руды – скреперная, питателями, конвейерами и самоходным оборудованием.

Системы разработки рудных месторождений. Система с магазинированием руды, этажного принудительного обрушения. Сущность систем разработки, параметры, условия применения, нарезные работы, проветривание, достоинства и недостатки.

5

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бобер Е.А. Основы горного дела: Учеб. пособие. Ч.1 / Е.А.Бобер, В.В.Егошин, Е.В.Кухаренко / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Ке-

мерово, 1996. – 131 с.

2.Бобер Е.А. Основы горного дела: Учеб. пособие. Ч.2 / Е.А.Бобер, П.В.Егоров / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 1997. – 150 с.

3.Бобер Е.А. Основы горного дела: Учеб. пособие. Ч.3 / Е.А.Бобер, П.В.Егоров, Б.В.Гордиенко, В.И.Удовицкий / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 1997. – 100 с.

4.Бурчаков А.С. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений / А.С.Бурчаков, Ю.А.Жежелевский,

С.А.Ярунин. – М.: Недра, 1989. – 336 с.

5.Васючков В.Ф. Горное дело. – М.: Недра, 1990. – 512 с.

6.Бурчаков А.С. Процессы подземных горных работ. – 2-е изд., перераб. и доп. / А.С.Бурчаков, Н.К.Гринько, И.Л.Черняк. – М.: Недра, 1982. – 485 с.

7. Заплавский Г.А. Технология подготовительных и очистных работ: Учеб. для техникумов / Г.А.Заплавский, В.А.Лесных. – М.: Не-

дра, 1989. – 380 с.

8.Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных месторождениях. – М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1979. – 150 с.

9.Жигалов М.Л. Технология и механизация подземных горных работ / М.Л.Жигалов, С.А.Ярунин. – М.: Недра, 1990. – 356 с.

10.Некрасовский Я.Э. Основы технологии горного производства / Я.Э.Некрасовский, О.В.Колоколов. – М.: Недра, 1981. – 200 с.

11.Килячков А.П. Технология горного производства. – М.: Недра, 1992. – 415 с.

12.Правила безопасности в угольных шахтах. – Самара: Самар.

Дом печати, 1995. – 242 с.

13.Шахты Кузбасса: Справочник / В.Е.Брагин, П.В.Егоров, Е.А.Бобер и др. – М.: Недра, 1994. – 352 с.

6

НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

1.Модели и натуральные образцы горных машин, индивидуальных и механизированных крепей.

2.Макеты и модели горных выработок, систем разработки и технологических схем.

3.Слайды и плакаты технологических схем подземных горных

работ.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Исходными материалами для выполнения контрольной работы являются данные прил. 1 табл.1. В контрольной работе должны найти отражение достижения науки, техники и передового опыта производства.

При выполнении контрольной работы следует руководствоваться “Правилами технической эксплуатации”, “Правилами безопасности в угольных шахтах” и техническими направлениями развития угольной промышленности РФ.

В контрольной работе должны быть решены следующие основные задачи:

– для заданных горно-геологических условий определить запасы полезного ископаемого, производственную мощность и срок службы шахты;

– обосновать способ и схему вскрытия шахтного поля, подготовку пластов на откаточном горизонте;

–обосновать принятую систему разработки и технологию очистных работ угольного пласта;

–выбрать оборудование и технологию проведения подготовительной выработки.

Контрольная работа является самостоятельной работой студента. Работа выполняется как домашнее задание в течение семестра. Общее руководство осуществляет руководитель (обычно преподаватель, который читает лекции и ведет практические занятия по данному курсу).

Задание на выполнение контрольной работы выдается студенту индивидуально в виде специального бланка, подписанного руководителем, или номера варианта (см. прил.1). Задание прилагается к пояснительной записке.

7

В задании на контрольную работу даны основные горногеологические условия залегания пластов, влияющие на выбор технологии очистных работ: мощность, угол падения, плотность и крепость угля, свойства пород кровли и почвы пласта, газоносность и т.д. В случае, если потребуются дополнительные данные, которых нет в бланке задания, их можно принять по усмотрению студента с соответствующим обоснованием.

Для контроля и оказания методической помощи в выполнении контрольной работы руководитель в специально назначенные дни и часы определяет место для консультаций.

Законченная контрольная работа с пояснительной запиской должна быть представлена руководителю для проверки в сроки, предусмотренные в задании, для оценки уровня знаний и качества ее выполнения. Затем работа защищается студентом, после чего выставляется оценка. Работа сдается на кафедру.

СОДЕРЖАНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Содержание контрольной работы должно соответствовать решаемым в ней задачам и изложено последовательно с обоснованием принимаемых решений, необходимых расчетов и эскизов.

Перечень разделов работы (минимальный):

–характеристика месторождения;

–вскрытие и подготовка шахтного поля, проектная мощность

шахты;

–системы разработки и технологии очистных работ;

–проведение подготовительной выработки.

Ниже даны методические указания, необходимые для выполнения перечисленных разделов.

1. Характеристика месторождения

Краткая горно-геологическая характеристика условий залегания пластов дана в задании: мощность наносов, мощность и производительность пластов, угол падения пластов, крепость угля, свойства пород почвы и кровли, плотность и качество угля, газоносность, пыльность, прочие факторы, влияющие на выбор способа вскрытия и систе-

i=1

9

где Zг – геологические запасы шахтного поля, т; S – размер шахтного поля по простиранию, м; Н – размер шахтного поля по падению, м;

n

∑ m i – суммарная мощность пластов, м;

i =1

n – число пластов в шахтном поле; γ – средняя плотность углей, т/м3. Балансовые запасы определяют:

Zб = Zг – Zнк , т

где Zб – балансовые запасы шахтного поля, т;

Zнк – некондиционные (забалансовые) запасы, т.

К некондиционным забалансовым запасам относятся пласты углей, имеющие мощность менее 0,7 м, некондиционные угли, потери по геологическим причинам.

k

Zнк = S H ∑ mj γ , т

j=1

где mj – пласты, имеющие мощность менее 0,7 м; к – число некондиционных пластов. Промышленные запасы равны:

Zпр = Zб – (qц + qэ), т

где qц – потери в охранных и барьерных целиках, т; qэ – эксплуатационные потери угля, т.

Потери в целиках можно ориентировочно принимать равными 1 % балансовых запасов.

qц = 0,01 Zб, т.

Эксплуатационные потери можно определить:

qэ = (Zб – qц) к, т

где к – коэффициент эксплуатационных потерь.