Горные машины и проведение горно-разведочных

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 8Следующая ⇒

ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ

ВЫРАБОТОК

Учебно-методическое пособие

по дисциплине «Горные машины и проведение

горно-разведочных выработок»

для специальности 130304.65 «Геология нефти и газа»

Астрахань – 2011

Глебова Л.В. к.г.-м.н., доцент кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых скважин»

Рецензент: д.г.-м.н., профессор О.И. Серебряков

Учебно-методическое пособие – Астрахань: АГТУ, 2011 г.

Рассмотрена классификация и назначение горно-разведочных выработок, основные физико-механические свойства горных пород и их влияние на устойчивость выработок. Изложены современные представления о механизме разрушения пород различными способами. Описаны техника, технология и организация работ по проведению горно-разведочных выработок, последовательность проведения процессов, рудничная атмосфера, способы проветривания выработок.

Учебно-методическое пособие утверждено на заседании методического совета специальности 130304.65 протокол № ___ от __________г.

Астраханский государственный

технический университет

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящей работе особое внимание уделено рассмотрению технологий подготовки и освоения месторождений полезных ископаемых, приуроченных к сложным горно-геологическим условиям, особенно на больших глубинах. Приведено современное представление о механизме разрушения пород различными способами, с применением машин и оборудования при сооружении горно-разведочных выработок.

Рациональное использование ресурсов недр невозможно без взаимоувязки и выбора различных технико-технологических мероприятий. При вскрытии и подготовке рудных месторождений необходимо учитывать следующие факторы: величина горного давления, глубина залегания рудной массы, толщина пласта, категория грунта, простирание пласта, устойчивость рудного месторождения, гидрогеологические особенности и др.

ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ И ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ

Элементы горно-разведочных выработок

Выделяют следующие элементы горно-разведочных выработок: устье, забой, кровля, бока (стенки), рисунок 5.

Устье – плоскость пересечения подземной выработки с земной поверхностью или с другой выработкой.

1 – устье; 2 – забой; 3 – кровля; 4 – почва; 5 – стенки (бока)

Рисунок 5 - Элементы горно-разведочных выработок:

Забой – торцевая поверхность горно-разведочной выработки при проведении работ.

Кровля – поверхность горных пород, ограничивающая подземную горизонтальную или наклонную выработку сверху.

Стенка – поверхность горных пород, ограничивающая подземную выработку сбоку.

ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ГОРНЫХ ПОРОД

БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Бурильные установки

Для бурения шпуров в горизонтальных выработках угольных шахт широкое распространение получили бурильные установки БЭУ-1, БЭУ-1М, БУР-2 с электроприводом и бурильные установки БУ-1, БУ-1М, БУР-2 с пневмоприводом.

При вращательном бурении шпуров с промывкой водой применяют круглые пустотелые штанги диаметром 32 мм с центральным отверстием диаметром 9 мм и породные резцы.

Шахтная бурильная установка СБКН-2М предназначена для бурения шпуров при проведении горизонтальных выработок, оборудованных рельсовыми путями, площадью сечения 6-12 м² в крепких породах, рисунок 9.

1 - ходовая тележка; 2 - рама; 3 - манипулятор; 4 - автоподатчик; 5 - перфоратор; 6 - маслостанция; 7 - пульт управления

Рисунок 9 - Самоходная бурильная установка СБКН-2М:

Состоит из рамы, ходовой тележки, двух стреловидных манипуляторов, двух цепных податчиков с бурильной головкой, маслостанции, гидропневмокоммуникаций и пульта управления, рисунок 9.

Шахтная бурильная установка 2УБН-2П предназначена для обуривания забоев, не оборудованных рельсовыми путями, площадью сечения 7-14 м² в твердых породах.

Самоходная буровая каретка типа СБКНС-2 предназначена для бурения шпуров в породах любой крепости при проведении горизонтальных выработок площадью сечения 5-7 м². Смонтирована на базе погрузочной машины.

Установка бурильная УБШ-214У предназначена для бурения шпуров в горизонтальных выработках в крепких породах, опасных по газу или пыли. Установка пневматическая вращательно-ударного действия на колесно-рельсовом ходу.

Установки бурильные шахтные УБШ предназначены для бурения шпуров и скважин под анкерную крепь диаметром 42-52 мм в горизонтальных выработках по крепким породам в шахтах, опасных по газу или пыли, рисунок 10.

1 - бурильная машина; 2 - универсальный манипулятор; 3-пульт управления; 4 - колесо рельсового хода; 5 - сиденье машиниста; 6 - маслостация;

Рисунок 10 - Бурильная установка УБШ-214А.

Взрыв чрезвычайно быстрое изменение состояния вещества, сопровождающееся таким же быстрым превращением его потенциальной энергии в механическую работу. Работа основана на стремлении образовавшихся при нем газов к расширению.

Взрывы могут быть физического и химического характера. В практике горного дела используются химические взрывы.

Взрывчатые вещества (ВВ) химические системы, которые под влиянием определенного внешнего импульса способны со значительной скоростью переходить в другие системы с образованием газов или паров, выделением тепла, которое нагревает газы до высокой температуры.

Промышленные взрывчатые вещества по физическому состоянию классифицируют: порошкообразные, гранулированные, льющиеся. По химическому составу индивидуальные и смесевые.

К индивидуальным относят: тротил, нитроглицерин, пироксилин, нитрогликоль, тол, гранулотол, тэн, гексоген, октоген, тетрил и др.

Рудничная атмосфера

Изменение состава атмосферного воздуха происходит в результате уменьшения содержания кислорода и увеличения содержания азота, углекислого газа, метана и ядовитых газов, образующихся при взрывных работах, в результате окисления пород и материалов в выработках и др.

Основная задача проветривания это поддержание параметров рудничного воздуха в заданных пределах.

Рудничная вентиляция – отрасль горного дела, охватывающая технические средства по обеспечению обмена воздушной среды в подземных горных выработках с атмосферным воздухом. При перемещении атмосферного воздуха по подземным выработкам изменяется его физическое состояние (давление, температура, влажность, плотность), химический состав, происходит загрязнение его механическими примесями.

Рудничный воздух, в котором находятся люди, должен содержать не менее 20 % кислорода и не более 0,5 % углекислого газа.

Ядовитые газы, которые могут находиться в выработке: окись углерода СО; углекислый газ СО₂; сернистый газ SO₂; сероводород H₂S; окись азота NO; метан СН₄.

Рудничный воздух в процессе производства работ насыщается пылью: металлической (железная, медная, цинковая и др.), минеральной (кварцевая, угольная, известковая, графитовая, сланцевая и др.) и смешанной. Наиболее вредна для здоровья минеральная пыль.

Горное давление

Напряжения, возникающие в массиве горных пород, окружающих выработку, под действием силы собственного веса породы, тектонических сил и разности температур, называют горным давлением, а различные механические явления, происходящие в результате воздействия на горные породы этих напряжений – проявлениями горного давления, которые могут быть в виде:

1) упругого или упруговязкого смещения пород без их разрушения;

2) вывалообразования в слабых, трещиноватых и мелкослоистых породах;

3) разрушения и смещения пород под влиянием предельных напряжений в массиве по всему периметру сечения выработки или на отдельных его участках;

4) выдавливания пород в выработку вследствие пластического течения, в частности почвы.

В нетронутом массиве горных пород имеет место равновесное объемное напряженное состояние. Напряжения обусловлены плотностью пород, а массив условно принимается как однородный с постоянными механическими свойствами.

Проведение горной выработки вносит изменение в напряженное состояние массива. Это объясняется тем, что столб породы над выработкой лишается непосредственной опоры.

Проходка шурфов

Основной объем шурфопроходческих работ выполняется при предварительной и детальной разведке месторождений золота, меди, олова, алмазов, графита, самородных металлов, марганца, песка, гравия и др. полезных ископаемых. Работы выполняются в теплое время года, продолжаются от нескольких дней до двух-трех месяцев. Площадь сечения шурфов составляют от 1,25 до 4,0 м², рисунок 23.

Рисунок 23- Подъем породы из шурфа с использованием деревянного воротка (а); металлического воротка (б); шурфопроходческого крана (в)

Проходка шурфов в мягких породах производится вручную, глубина от 5 до 10 м. До глубины 1,5 м порода из забоя выбрасывается вручную, при большей глубине поднимается в бадьях. В качестве подъемных средств используются воротки и шурфопроходческие краны, рисунок 23.

Крепление шурфов осуществляется досками вразбежку, которые удерживаются распорками. Крепь выводится над устьем шурфа не менее чем на 30 см.

Проходка шурфов в крепких породах. При глубине шурфов свыше 20 м обязательно устройство лестничного отделения (до 20 м разрешается применять подвесные лестницы). Отбойка породы осуществляется с помощью ВВ, при этом продолжительность цикла увеличивается на время заряжания шпуров, взрывания и проветривания. Подъем породы производится в бадьях подъемными механизмами. Крепление шурфов производится досками всплошную, на стойках с затяжкой боков. Проветривание шурфов глубиной свыше 5 м осуществляется центробежными и осевыми вентиляторами.

Механизированная проходка шурфов производится грейферами, рисунок 24,

1–рама над устьем шурфа; 2–лебедка на каретке; 3–грейфер; 4–откидной лоток

Рисунок 24 - Проходка шурфа с грейферной установкой

копателями шахтных колодцев, бурильно-крановыми машинами, буровыми установками. Шурфопроходческие установки могут быть использованы как для бурения шурфов, так и для бурения скважин.

Существует 6 классов шурфобуров: 1 – дисковые ДВ; 2 – шнековые ШБ; 3 – ковшовые КвБ; 4 – грейферные ГБ; 5 – колонковые КлБ; 6 – аккумулирующие АБ.

Проведение шахтных стволов

Через стволы шахт осуществляется подъем на земную поверхность ПИ, водоотлив, спуск в шахту материалов и оборудования, подача свежего воздуха, спуск и подъем людей, рисунок 25. Глубина стволов от 100 до 400 м, площадь поперечного сечения 6-12 м².

1 – устье шахты; 2 – основная часть; 3 – околоствольный двор; 4 – зумпф

Рисунок 25 - Разрез ствола шахты

Сначала сооружается устье шахты, крепь устья выполняется из монолитного бетона или железобетона.

Проведение основной части ствола включает три вида работ: 1) выемку породы; 2) возведение постоянной крепи; 3) армирование.

Процессы проходческого цикла: бурение, заряжание и взрывание шпуров, проветривание забоя, водоотлив, уборка породы, установка временной или постоянной крепи, армирование ствола. Шпуры при сооружении стволов бурят ручными пневматическими машинами – перфораторами или буровыми установками, рисунок 26.

1 - распорная колонка; 2 – податчик; 3 – бурильная машина

Рисунок 26 - Бурильная установка БУКС-1м для бурения шпуров

Спуск и подъем людей, различного оборудования и выдача породы осуществляется проходческими подъемными машинами.

Крепление эксплуатационных стволов производится бетонной, набрызгбетонной или деревянной крепью, рисунок 27.

1 – крепь основной части ствола; 2 – опорные венцы; 3 – крепь устья ствола;

4 – околоствольный двор; 5 - зумпф

Рисунок 27 - Основные элементы крепи вертикального ствола:

Армирование ствола – установка несущей балки (расстрел), навеска проводников, прокладка труб и кабелей, несущих конструкций, оборудование лестничного отделения. Существует два типа армировки: жесткая и гибкая.

Жесткая армировка состоит их металлических проводников, закрепленных на продольных расстрелах. Главный недостаток – большая металлоемкость, значительная трудоемкость изготовления и монтажа.

При гибкой армировке подъемные сосуды перемещают по канатным проводникам.

Лестничное отделение обшивается досками или металлическими сетками.

Проведение стволов бурением. Для сооружения стволов бурением разработаны установки УЗТМ-6,2, УЗТМ-8,75 (Уральский завод тяжелого машиностроения). Установки предназначены для бурения стволов диаметром 6,2 и 8,75 м глубиной до 400 и 800 м в слабых и средней крепости породах.

Бурение ствола осуществляется в две фазы: первая – бурение направляющей скважины Æ 1,2 м; вторая – ее расширение до Æ 6,2 м. Порода из забоя удаляется глинистым раствором по принципу прямой промывки. По окончании бурения монтируется крепь.

ЛИТЕРАТУРА

1. Багдасаров Ш.Б., Верчеба А.О., Пальмов И.И. Справочник горного инженера геологоразв едочных партий. М.: Недра, 1986.

2. Баронский И.В., Першин В.В., Баранов Л.В. Строительство и углубка вертикальных стволов. М.: Недра, 1995.

3. Бондаренко В.С., Смирнов Ю.Т. Методические указания по выбору рациональных сечений подземных горно-разведочных выработок. М.: ЦНИГРИ, 1981.

4. Бронников Д.М., Воронина Л.Д., Игнатьев А.Д. Горное дело. Терминологический словарь. М.: Недра, 1990.

5. Грабчак Л.Г., Малышев Ю.Н. Проведение горно-разведочных выработок и основы разработки месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1997.

6. Корнилов Н.И., Бухарев Н.Н. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин. Справочник, М.: Недра, 1990.

7. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. М.: Недра, 1994.

8. Лукьянов В.Г., Громов А.Д. Проведение горно-разведочных выработок, М.: Недра, 1999.

9. Мурашов В.И., Холопкин Ю.И. Справочник механика подземных геологоразведочных работ. М.: Недра, 1978.

10. Порцевский А.К., Выбор рациональной технологии добычи руд. Москва, МГГУ, 2003.

11. Хореев В.А., Гусев В.Н. Проведение горно-разведочных выработок. М.: Недра, 1990.

ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ

ВЫРАБОТОК

Учебно-методическое пособие

по дисциплине «Горные машины и проведение

горно-разведочных выработок»

для специальности 130304.65 «Геология нефти и газа»

Астрахань – 2011

Глебова Л.В. к.г.-м.н., доцент кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых скважин»

Рецензент: д.г.-м.н., профессор О.И. Серебряков

Учебно-методическое пособие – Астрахань: АГТУ, 2011 г.

Рассмотрена классификация и назначение горно-разведочных выработок, основные физико-механические свойства горных пород и их влияние на устойчивость выработок. Изложены современные представления о механизме разрушения пород различными способами. Описаны техника, технология и организация работ по проведению горно-разведочных выработок, последовательность проведения процессов, рудничная атмосфера, способы проветривания выработок.

Учебно-методическое пособие утверждено на заседании методического совета специальности 130304.65 протокол № ___ от __________г.

Астраханский государственный

технический университет

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящей работе особое внимание уделено рассмотрению технологий подготовки и освоения месторождений полезных ископаемых, приуроченных к сложным горно-геологическим условиям, особенно на больших глубинах. Приведено современное представление о механизме разрушения пород различными способами, с применением машин и оборудования при сооружении горно-разведочных выработок.

Рациональное использование ресурсов недр невозможно без взаимоувязки и выбора различных технико-технологических мероприятий. При вскрытии и подготовке рудных месторождений необходимо учитывать следующие факторы: величина горного давления, глубина залегания рудной массы, толщина пласта, категория грунта, простирание пласта, устойчивость рудного месторождения, гидрогеологические особенности и др.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры