И полезного ископаемого

ТЕМА 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТАХ ЗАЛЕГАНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ.

Полезное ископаемое – природное минеральное образование земной коры неорганического и органического происхождения, которое может быть использовано в сфере материального производства.

Месторождение полезного ископаемого – это его естественное скопление в земной коре по количеству, качеству и условиям залегания пригодное для промышленного освоения. По физическому состоянию различают полезные ископаемые твердые (уголь, руды металлов, горнохимическое и строительное сырье и др.), жидкие (нефть, минеральные воды) и газообразные (горючие газы).

Твердые полезные ископаемые по промышленному назначению и характеру использования в народном хозяйстве подразделяются на:

- горючие, или топливо – уголь, горючие сланцы, торф;

- металлические – руды металлов (железные, медные, алюминиевые, золотые и др.);

- неметаллические – сера, поваренная соль, апатит и др.

Принято также подразделять полезные ископаемые на рудные и нерудные. Отличительной чертой рудных ископаемых является необходимость дальнейшей их переработки для извлечения содержащихся в них полезных компонентов.

Все запасы полезного ископаемого в пределах месторождения называют геологическими. По народнохозяйственному значению геологические запасы подразделяются на две группы: балансовые и забалансовые.

Балансовые запасы – это запасы, которые удовлетворяют промышленным кондициям, т.е. экономически выгодны для разработки.

Забалансовые запасы вследствие низкого содержания полезного компонента, малой мощности рудных тел, сложности условий их разработки непригодные для использования в настоящее время, но могут рассматриваться как объект промышленного освоения в будущем.

Промышленные запасы – часть балансовых запасов, которая должна быть извлечена из недр по проекту или плану развития горных работ (определяется исключением из балансовых запасов потерь).

Потери – часть балансовых запасов полезного ископаемого, не извлеченная из недр при разработке месторождения, добытая и направленная в породные отвалы, оставленная в местах складирования, погрузки и транспортирования.

Различают общешахтные (общерудные) и эксплуатационные потери. К общешахтным потерям относят потери в охранных целиках около капитальных горных выработок, под зданиями, техническими и хозяйственными сооружениями, водоемами, в барьерных целиках между шахтными полями. К эксплуатационным относят потери, имеющие место непосредственно в процессе разработки, зависящее от принятых систем и технологии добычи.

Разработка месторождения полезного ископаемого – комплекс работ по вскрытию, подготовке месторождения к очистной выемке полезного ископаемого. Разработка месторождения полезного ископаемого может производится открытыми, подземными и комбинированными горными работами, а также специальными геотехнологическими методами (например, подземное выщелачивание солей, подземная выплавка серы, подземное сжигание углей).

Промышленное предприятие, предназначенное для разработки или разведки месторождений полезных ископаемых, называют горным предприятием. Горное предприятие, осуществляющее добычу угля подземным способом, называют шахтой. Горное предприятие, осуществляющее добычу руды подземным способом, называют рудником. Горное предприятие, осуществляющее добычу угля открытым способом, называют разрезом. Горное предприятие, осуществляющее добычу руды открытым способом, называют карьером.

Каменный уголь – твердое горючее полезное ископаемое растительного (частично животного) происхождения, содержащее некоторое количество минеральных примесей, в земной коре залегает пластами.

Пластом принято называть геологическое тело, сложенное однородной осадочной породой, ограниченное двумя приблизительно параллельными поверхностями и занимающее значительную площадь. Пласт имеет три измерения: длину, ширину и толщину, которые называют соответственно его простиранием, падением и мощностью кроме того, различают линию простирания, линию и угол падения пласта.

Линией простирания называют линию, образующуюся при пересечении поверхности (кровли или почвы) пласта с горизонтальной плоскостью.

Простирание пласта определяется азимутом направления линии простирания. Азимут – угол между плоскостью магнитного меридиана в заданной точке, лежащий в пределах месторождения, и вертикальной плоскостью, проходящей через данную точку и линию простирания.

Падение пласта или его наклон к горизонтальной плоскости измеряется углом падения α, образованным линией падения и ее проекцией на эту плоскость.

Положение пласта (залежи)в толще пород определяется элементами залегания в данной точке с координатами х, у, z (простиранием, азимутом), падением (угол падения) и мощностью, а также глубиной залегания.

По углу падения угольные месторождения подразделяются на:

- пологие до 18°;

- наклонные 18-35°;

- крутонаклонные 35-55°;

- крутые 55-90°.

По мощности угольные месторождения подразделяются на:

- весьма тонкие до 0,5 м;

- тонкие 0,5-1,3 м;

- средней мощности 1,3-3,5 м;

- мощные более 3,5 м.

Различают истинную мощность – расстояние по нормали между кровлей (висячем боком) и почвой (лежачем боком) пласта (залежи). Горизонтальная мощность – расстояние по горизонтали между кровлей и почвой пласта. Вертикальная мощность – расстояние по вертикали между кровлей и почвой пласта. Средняя мощность – от деления объема пласта на площадь соответствующей проекции контура пласта. Полная (общая) мощность измеряется от кровли до почвы со всеми породными прослойками. Полезная мощность равна сумме всех мощностей всех пачек (слоев) полезного ископаемого. Вынимаемая (рабочая или эксплуатационная) мощность – равна сумме мощностей пачек (слоев) полезного ископаемого и прослойков породы, вынимаемых при разработке. Вынимаемая полезная мощность равна сумме мощностей фактически вынимаемых пачек (слоев) полезного ископаемого.

ТЕМА 3. КОМПЛЕКСЫ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

Вертикальные горные выработки

Шахтные стволы – выработки, имеющие непосредственный выход на земную поверхность и предназначенные для обслуживания подземных работ.

Гезенк - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для спуска угля с верхнего горизонта на нижний под действием собственного веса, для передвижения людей, канализации воздуха и пр.

Слепой ствол - выработка, не имеющая выхода на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ (подъема полезного ископаемого, вентиляции, спуска и подъема людей).

Шурф - выработка небольшого сечения и глубиной до 50-60м, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для разведки полезного ископаемого или для обслуживания подземных работ (спуска крепежного леса, вентиляции, подачи закладного материала и др.).

Скважина - выработка, пройденная выбуриванием горных пород, имеет круглое сечение диаметром от 0,04 до 2м.

Горизонтальные горные выработки

Штрек - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проводимая по простиранию пласта или залежи полезного ископаемого. Штрек, проводимый по породам или по пласту нерабочей мощности, называют полевым.

Квершлаг - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проводимая по пустым породам в крест простирания или под углом к простиранию месторождения.

Просек - выработка, проводимая параллельно штреку по пласту полезного ископаемого, иногда с небольшой подрывкой боковых пород.

Штольня - выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность.

Орт - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная в толще полезного ископаемого в крест его простирания или под углом к нему.

Околоствольный двор – комплекс выработок, расположенных около шахтных стволов и предназначенных для обслуживания подземных горных работ.

Наклонные горные выработки

Наклонный шахтный ствол - выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ.

Бремсберг - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, расположенная по восстанию пласта или пород, предназначенная для спуска различных грузов, вентиляции и т.д., проводится снизу вверх.

Уклон - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная по падению пласта или пород (снизу вверх), предназначенная для подъема различных грузов с нижних горизонтов на верхний, вентиляции и т.д.

Ходок - горизонтальная или наклонная выработка, соединяющая служебную камеру с протяженной горной выработкой, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, предназначенная преимущественно для канализации воздуха, перевозки людей и грузов, проводится, как правило, параллельно бремсбергу или уклону.

Скат - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по падению пласта или пород и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса.

Разрезная печь – выработка, проводимая по восстанию пласта и предназначенная для проветривания, передвижения людей, а также для транспортировки полезного ископаемого и грузов, иногда в разрезной печи монтируется комплекс очистного оборудования.

Очистные выработки

Лава – выработка, имеющая забой значительной протяженности.

Очистная камера – выработка с забоем небольшой протяженности (до 12-16м), ограниченная по бокам целиками угля.

Деление шахтного поля на части

Разработку шахтного поля ведут отдельными участками или частями.

Часть шахтного поля, ограниченную по падению и восстанию соответственно нижней и верхней границами шахтного поля, а по простиранию – с одной стороны боковой границей шахтного поля, с другой вертикальной плоскостью проведенной вкрест простирания пласта и проходящей через главные вскрывающие выработки, называют крылом.

Часть шахтного поля, отрабатываемую на один околоствольный двор и ограниченную по простиранию боковыми границами шахтного поля, называют выемочным горизонтом (по падению 100 м до 3000 м и более).

Бремсберговой частью выемочного горизонта называют участок, ограниченный по простиранию боковыми границами шахтного поля, по восстанию – верхней границей шахтного поля или нижней границей выемочного горизонта, а по падению - горизонтальной плоскостью, проходящей через отметку откаточного горизонта.

Уклонной частью выемочного горизонта называют участок, ограниченный по простиранию боковыми границами шахтного поля, по падению нижней границей шахтного поля или верхней границей нижнего выемочного горизонта, а по восстанию - горизонтальной плоскостью, проходящей через отметку откаточного горизонта. Обычно размер уклонной части меньше бремсберговой, в связи с более сложными условиями проветривания и транспортирования полезного ископаемого.

Блоком называют часть шахтного поля, вскрытую с поверхности воздухоподающими и вентиляционными стволами, которые могут быть использованы также для спуска-подъема людей материалов и оборудования.

Бремсберговые и уклонные части выемочного горизонта разделяют на более мелкие части – этажи и панели.

Этажом называют часть шахтного поля, ограниченную по падению откаточным и вентиляционным этажными штреками, по простиранию – границами шахтного поля. В свою очередь этажи можно разделить на подэтажи подэтажными штреками.

Панелью называют часть шахтного поля, ограниченную по восстанию и падению главными штреками (откаточным и вентиляционным) либо с одной стороны границами шахтного поля (соответственно верхней или нижней), а по простиранию – границами соседних панелей или границей соседней панели с одной стороны и границами шахтного поля с другой. Панели могут быть одно и двукрылыми, бремсберговыми и уклонными. Размеры панелей по простиранию 2500 - 3000 м, по падению 1200 - 1500 м. Панели в свою очередь делят на ярусы. Ярус – часть панели, ограниченная по падению откаточным (конвейерным) и вентиляционным штреками, по простиранию – границами панелей.

ТЕМА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД

И ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

Физико-механических свойств горных пород и механических состояний породных массивов очень много, причем нередко они взаимосвязаны и взаимозависимы. Поэтому при решении конкретных производственных и проектных задач горного дела будем пользоваться ограниченным числом лишь основными характеристиками.

Крепость породы или полезного ископаемого - относительная ее сопротивляемость разрушению при добывании. Характеризуется коэффициентом крепости.

,

где f - коэффициент крепости по школе М. М. Протодьяконова; s_сж - предел прочности на сжатие, МПа.

Или , если s_сж измеряется в Н/см².

Абразивность - это способность горной породы изнашивать контактирующие с ней узлы и детали горных машин в процессе их работы.

Устойчивость горных пород - способность массива пород не разрушаться и сохранять равновесие при создании обнажений. По устойчивости горные породы подразделяются на:

- весьма неустойчивые - без применения крепи не допускающие устойчивых обнажений;

- неустойчивые – допускающие небольшие по площади обнажения кровли и боков выработки и требующие прочного поддержания непосредственно за выемкой;

- средней устойчивости – допускающие обнажения на относительно большой площади без поддержания вслед за выемкой. Необходимость поддержания этих пород возникает не сразу, а со временем;

- устойчивые – допускающие значительные обнажения и требующие крепления лишь в отдельных местах;

- весьма устойчивые – допускающие весьма большие площади обнажения и не требующие поддержания.

Обрушаемость горных пород – свойство горных пород обрушаться при их обнажении. Размеры обрушаемых кусков зависят от структуры (слоистость и трещиноватость) и физико-технических свойств пород.

Слоистость – свойство горных пород, которое выражается в чередовании прослойков, различающихся по минералогическому составу, структуре, крупности зерна или по физическим признакам (твердости, цвету) при одинаковом минералогическом составе. Для месторождений при оценке устойчивости очень важна ориентировка слоистости пород относительно пласта. Кровля пласта или залежи – горные породы, залегающие непосредственно над пластом (залежью) полезного ископаемого. Ложная кровля – слой или несколько слоев слабых пород кровли небольшой мощности (до 0,5 – 0,6 м), залегающих непосредственно над пластом (залежью) полезного ископаемого и обрушающихся одновременно с выемкой полезного ископаемого или с небольшим отставанием от нее. Непосредственная кровля - один или несколько слоев, залегающих непосредственно над пластом (залежью) полезного ископаемого или над ложной кровлей, не способный образовывать больших зависаний и обрушающихся при удалении крепи. Основная кровля – толща крепких, устойчивых пород, находящихся непосредственно над пластом или залежью полезного ископаемого или выше непосредственной кровли, обрушающихся при выемке на значительной площади. Почва пласта (залежи) – толщина горных пород, залегающих под пластом (залежью) полезного ископаемого. Непосредственная почва – толща пород, залегающая непосредственно под угольным пластом или залежью. Основная почва – толща пород, залегающая ниже непосредственной почвы.

Трещиноватость горных пород – нарушенность монолитности пород трещинами или совокупность трещин имеющихся в массиве, которые структурно разделяют его на отдельные блоки.

Кливаж – трещиноватость горных пород, возникающая под влиянием горного давления и направленная под углом к плоскостям напластования.

Дата добавления: 2015-10-29