по дисциплине «Система технологий» на тему: «Классификация горных выработок. Элементы горных выработок. Виды подземных горных выработок» Исполнитель, студент гр. Эпм 03з А. В. Дзисяк (стр. 2 из 3)

Сопряжения – характерный элемент всех выработок, за исключением тех, которые имеют малый размер поперечного сечения (шпуры, скважины и др.).

Постоянными элементами обслуживающих горизонтальных и наклонных горных выработок являются бока (стенки – у вертикальных), почва и кровля, а действующих очистных – забой, рабочее и выработанное пространство, почва кровля и сопряжения. Бока имеют короткие очистные выработки и полосы (реже).

На устройстве элементов лав остановимся подробнее (рис. 2). Лава 8 подготовлена двумя горизонтальными выработками 13 и 15 для подачи соответственно свежей и отвода отработанной струи воздуха (насыщенной газами, влагой и другими примесями). Фронт 9 перемещается по простиранию пласта в направлении двойной стрелки. С противоположной стороны остается выработанное пространство 1, которое постепенно заполняется породами 20 кровли, обрушающимися под действием сил горного давления Q. Рабочее пространство поддерживается крепью 22 и 23.

Как видим, лава имеет два сопряжения (7, 10), почву 19, кровлю 18, забой 11 и выработанное пространство 1. боков нет. В качестве таковых условно принимают: в одном случае – фронт 9 и обрушившиеся породы 20, в другом – сопряжения 7 и 10, которые именуются здесь бортами – левым и правым либо верхним и нижним (разрез А – А). Эти два случая различают в зависимости от применяемых орудий труда по способу извлечения угля и направлению продвигания забоя. Первый из них характерен для работы добычных комбайнов, вынимающих полезное ископаемое не по всему фронту сразу, а заходками шириной (глубиной) 0,5 м и более, которая обуславливает длину забоя 11, перемещающегося вдоль лавы по восстанию пласта.

Именно направление выемки определяет (ориентирует) элементы лавы. Тогда её правым боком можно принять фронт 9, а левым крепь 22 либо обрушившиеся породы 20. перемещение же работ происходит по простиранию пласта скачкообразно (циклично) на шаг, равный ширине захвата комбайна.

Таким образом, фронт лавы, её бока и борта не являются постоянными элементами, а определяются конкретными условиями разработки и, прежде всего, применяемыми орудиями труда.

Правильный выбор способа и направления выемки полезного ископаемого, базирующийся на детальной геологической разведке месторождения, во многом предрешает экономические показатели деятельности горных предприятий. Это задача – важнейшая функция органов управления угольной промышленности.

Но вернёмся к нашему примеру. По мере выемки угля передвигают крепь 23 и 22, а следовательно, перемещается вся лава. Позади остается выработанное пространство 1, в которое попадает часть подготовительных выработок 6 и 13. из них заблаговременно извлекают всё ценное и необходимое для повторного использования (оборудование транспортные сооружения и устройства, средства связи, энергоснабжения и т.д.). Участки 2 погашают и тщательно изолируют, чтобы там случайно не оказались люди и не проник туда воздух. Требования правил безопасности в данном случае должны соблюдаться неукоснительно.

рис. 2 Основные элементы лавы:

1, 4 – выработанные пространства лавы и верхнего яруса, 2 – погашенный участок вентиляционного штрека, 3 – погашенный целик, 5, 14 – охранные целики вентиляционного и откаточного штрека, 6, 15 – штреки (вентиляционный и откаточный), 7, 10 – сопряжения лавы с вентиляционным штреком и просеком, 8 – лава, 9 – фронт лавы, 11 – забой заходки, 12 – ниша, 13 – просек, 16 – печь, 17 – вентиляционная перемычка, 18, 19 – кровля и почва лавы, 20 – обрушенные породы, 21 – верхняк, 22, 23 – крепи (специальная и призабойная)

рис. 3 Открытая горная выработка

Открытые горные выработки

Открытые горные выработки не имеют кровли (см. рис. 3),поэтому контур их поперечного сечения не замкнут. Плоскости 7 и 8 называют дном или подошвой, бока – бортами 1 и 4, а забои 3 и 6 после окончания проходки – торцом. Формы поперечных сечений указанных выработок однообразны: чаще встречаются трапециевидные, реже – прямоугольные. Борта обычно располагают к горизонту под углом $ = 30 – 60^о (углом откоса борта).

ВИДЫ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Основными классификационными признаками подземных горных выработок считаются их пространственное расположение и назначение.

Вертикальные горные выработки

К вертикальным горным выработкам относят шахтные стволы (в то числе слепые), а также шурфы и гезенки (рис. 4).

Ствол 1 (эксплуатационный) имеет непосредственный выход на поверхность и обслуживает подземные работы в пределах шахтного поля или отдельной его части (блока, крыла). Такой ствол проходят на большую глубину (до 1000 м и свыше), чаще – круглого поперечного сечения диаметром от 3 – 5 м до 10 – 12 м (иногда и более); в его основании устраивают зумпф 13 для сбора воды или загрузки подъёмных сосудов.³

Эксплуатационные шахтные стволы бывают главные и вспомогательные. Первые служат для подъёма полезного ископаемого на поверхность, вторые подразделяются на вентиляционные (для проветривания), водоотливные (для откачки воды из шахты), закладочные (для спуска соответствующих материалов) и др.

Главные стволы нередко выполняют одновременно несколько функций и различаются по основному назначению. Иногда их именуют по виду подъёмных сосудов – скиповые, клетевые или скипо-клетевые. Если ствол предназначен для выяснения структуры горных пород, то его называют разведочным. Обычно он имеет небольшое поперечное сечение прямоугольной формы.

Ствол 16 (слепой) отличается от предыдущего тем, что не обладает непосредственным выходом на поверхность, а используется в большинстве случаев для подъёма полезного ископаемого с нижних рабочих горизонтов на верхние. У него, как правило, меньше глубина и размеры поперечного сечения.⁴

Шурф 20 – вертикальная (реже крутая) неглубокая горная выработка прямоугольного или квадратного сечения, проходимая непосредственно с поверхности. По назначению различают шурфы эксплуатационные (для вентиляции шахт, водоотлива, транспортирования материалов, спуска и подъёма людей), разведочные (для изучения условий залегания, строения и физико-механических характеристик горных пород), экспериментальные (для проведения натурных опытов и испытаний фильтрационной способности пород).⁵

Гезенк 18 – вертикальная или крутонаклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и служащая для спуска полезного ископаемого под действие собственного веса (гравитационных сил) или в специальных сосудах (механическим способом).⁶

Горизонтальные горные выработки

К горизонтальным горным выработкам относят штольни, тоннели, квершлаги, штреки, орты, просеки.

Штольня 3 (горизонтальный шахтный ствол) – выработка, пройденная с поверхности и предназначенная для обслуживания горных работ.⁷ Как и стволы, штольни подразделяются на разведочные и эксплуатационные (откаточные, вентиляционные и водоотливные).

Тоннель – горизонтальная или наклонная горная выработка, выходящая обоими концами на поверхность (имеет два устья) и служащая для транспортировки груза или пропускания воды, прохода людей.⁸ Штольни и тоннели характерны для гористой местности. В угольной промышленности они почти не встречаются.

Квершлаги 8 и 15 – горизонтальные (реже наклонные) горные выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и проводимые по вмещающим породам перпендикулярно простиранию месторождения.⁹ Предназначены для обслуживания горных работ на основных горизонтах (главные) или вспомогательные (горизонтные), а также на участках (участковые), блоках шахтного поля (блоковые) и т.д.

Штреки 4, 7 (см. рис. 4) и 6, 15 (см. рис. 2) – горизонтальные (с углом наклона до 3^о) выработки, пройденные в направлении простирания месторождения или вмещающих пород: если по полезному ископаемому, то их называют пластовыми, а когда по горному массиву, - полевыми.¹⁰ В зависимости от конкретного назначения штреки, как и квершлаги, могут быть главными, вспомогательными, вентиляционными, промежуточными, транспортными, этажными, панельными и т.д.

Просеки 13 (см. рис. 2) и 22 (см. рис. 4) проходят по полезному ископаемому в направлении простирания месторождения параллельно штрекам.¹¹ От последних отличаются гораздо меньшими размерами поперечного сечения и всегда являются вспомогательными выработками. Преимущественно их используют для проветривания и транспортирования грузов.

Орт 5 (см. рис. 4) – выработка между висячим и лежачим боками мощной наклонной или крутой залежи полезного ископаемого.¹² Предназначается для перемещения различных грузов (угля, породы, материалов и т.д.), а также проветривания, прохода людей, монтажа оборудования, подготовки выемочного участка и т.д.

Все выработки, пройденные по месторождению (пластовый штрек, просек, орт), не имеют непосредственного выхода на земную поверхность.

Наклонные горные выработки

К наклонным горным выработкам относят бремсберг, уклон, скат, печь, ходок, лаву, сбойку, а также наклонный ствол, имеющий непосредственный выход на поверхность.

Наклонный ствол 2 отличается от вертикального только своим расположением (под углом к горизонту). В большинстве случаев его (с поперечным сечением прямоугольной формы) проводят по пласту полезного ископаемого.¹³ В нашей угольной промышленности такие стволы используются редко, поскольку горные работы перешли на более глубокие горизонты.

Бремсберг 21 – выработка, пройденная, как правило, по полезному ископаемому в направлении падения и предназначена для спусков грузов на основной (откаточный) горизонт.¹⁴ Обычно бремсберг оснащен конвейерной установкой, реже – канатной (в вагонетках или скипах). В зависимости от расположения в шахтном поле он носит конкретные наименования - панельный, этажный промежуточный и т. д. Есть также вспомогательные бремсберги, проведенные параллельно основному и служащие для спуска породы, материалов, оборудования, подачи свежего воздуха.