Технология и оборудование горного производства Лекция 1 ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ПОЛЕЗНОМ ИСКОПАЕМОМ И ШАХТЕ. ТЕРМИНОЛОГИЯ

Общие сведения Уголь является высококалорийным топливом и сырьем для производства более чем 400 различных продуктов – смолы, краски, взрывчатые вещества, мыла, пластмассы и т.д. Мировой годовой объем добычи каменного, бурого угля и лигнита составляет более 4 млрд. тонн. Большая часть этой добычи приходиться на десяток основных угледобывающих стран (объем добычи более 100 млн. тонн в год): КНР, США, Россия, Германия, Польша, Украина, ЮАР, Великобритания, Чехословакия, Индия, Австралия.

Общие сведения Общие запасы угля в мире около 14,5 триллионов тонн, значительно больше запасов всех остальных энергоносителей вместе взятых. Из них на долю стран СНГ приходится более 8,5 триллионов тонн.

Общие сведения Донецкий угольных бассейн Открыт в 1721 году Григорием Капустиным. Промышленная разработка началась в 1723 году в районе Бахмута /Артемовск/. Площадь бассейна – 60 тыс. кв. км. Запасы около 140 млрд. тонн. Горные работы ведутся на глубине метров, отдельные шахты перешагнули 1000 м. Мощность разрабатываемых пластов от 0,6 до 1,2 метров, в отдельных случаях до 2,5 м. Годовая добыча угля – 205 млн. тонн

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Минерал – природное химическое соединение различных элементов, образовавшееся в результате естественных физико-химических процессов. Минералы слагают горные породы, которые могут состоять из одного или нескольких минералов. Горные породы делятся на: полезные ископаемые и пустые породы.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Полезное ископаемое – природные минеральные вещества, которые при современном уровне техники могут быть с достаточным экономическим эффектом использованы в народном хозяйстве в естественном виде или после переработки. Пустые породы – либо окружают полезное ископаемое (боковые породы), либо содержатся внутри его.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Скопление полезного ископаемого в земной коре называется месторождением. Сосредоточение несколько аналогичных месторождений в одном географическом районе называется бассейном.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Полезные ископаемые могут залегать в виде: Пласт – залегание осадочных горных пород в виде плиты, ограниченной более или менее параллельными плоскостями. Толщина (мощность) пласта на порядки меньше его размеров в плане. В пластах залегают угли, сланцы, известняки, соли. Залежь – скопление полезного ископаемого в земной коре, отчётливо отличающееся от окружающих пород. Обычно образуются при застывании магмы. В залежах залегают руды металлов. Жила – трещина в земной коре, заполненная минеральным веществом. В жилах залегают руды драгоценных металлов.

ОБРАЗОВАНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Способы добычи полезных ископаемых вскрытие месторождения шахтным стволом; 2 - вскрытие месторождения штольней; 3 - вскрытие месторождения наклонной выработкой; 4 - карьер (разработка открытым способом)

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Пустые породы, окружающие полезное ископаемое, называется боковыми или вмещающими. Сверху – кровля или висячий бок, снизу – почва или лежачий бок. Пустые породы, находящиеся внутри полезного ископаемого называется прослойками.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Элементы залегания пласта в пространстве линия простирания – линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью. азимут простирания – угол между линией простирания и направлением нулевого меридиана.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Элементы залегания пласта в пространстве линия падения – линия пересечения пласта с вертикальной плоскостью угол падения – угол, образованный линией падения и горизонтальной плоскостью. мощность – расстояние между кровлей и подошвой пласта по нормали.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Угольные пласты бывают простого и сложного строения. Пласт простого строения состоит только из полезного ископаемого. В пласте сложного строения уголь разделяется на отдельные слои прослойками породы. Слой угля, находящийся между двумя прослойками породы, называют пачкой. У пластов сложного строения различают мощность полную (суммарная мощность прослойков и пачек пласта), полезную (суммарная мощность пачек) и вынимаемую (суммарная мощность пачек и прослойков угольного пласта, извлекаемых при добыче).

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Основные горно-геологические характеристики залегания угольных пластов Угольные пласты делятся: а) по мощности: весьма тонкие – 0,0…0,7 м. тонкие – 0,71…1,3 м. средней мощности –1,31…3,5 м. мощные – свыше 3,5 м.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Основные горно-геологические характеристики залегания угольных пластов Угольные пласты делятся: б) по углу падения: пологие 0° … 18° наклонные 18 … 35 круто наклонные 35° … 55° крутые свыше 55°

ГАЗОНОСНОСТЬ ПЛАСТОВ Большинство угольных пластов и пропластков, а в ряде случаев и вмещающие породы, содержат метан. Различают следующие формы его выделения в шахтную атмосферу: обыкновенное – непрерывное медленное выделение газа из трещин и пор в угле и породе по всей обнаженной поверхности; суфлярное – бурное выделение газа из трещин, шпуров или скважин, происходящее иногда продолжительное время при значительном дебите; внезапное – местное интенсивное выделение больших количеств газа в течение короткого промежутка времени, сопровождающееся разрушением угольного пласта или пород и в особых условиях способное вызвать выброс угля.

ГАЗОНОСНОСТЬ ПЛАСТОВ В Украине Правилами безопасности в угольных шахтах (ПБ) к шахтам, опасным по газу, относятся такие, хотя бы в одной выработке которых обнаружен метан. Разделение шахт по метанообильности в Украине Категория шахт по метану Относительная метанообильность шахты, м 3 /т IДо 5 IIОт 5 до 10 IIIОт 10 до 15 Сверхкатегорные 15 и более: суфлярные выделения Опасные по внезапным выбросам Шахты, разматывающие пласты, опасные или угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа: шахты с выбросами породы

ОБВОДНЕННОСТЬ ПЛАСТОВ Обводненность месторождений обусловливает значительные затруднения при их разработке. Они вызваны тем, что сильно обводненные породы менее устойчивы, допускают меньшие обнажения, приобретают склонность к пучению. Особую опасность для ведения подземных горных работ представляют плывуны и карсты, заполненные водой или имеющие связь с водоемами. Разделение шахт по степени водообильности Группа Коэффициент водообильности шахты, м 3 /т I (слабая вода обильность)До 2 II (средняя вода обильность)От 2 до 5 III (сильная вода обильность)Более 5

ТИПЫ УГЛЕЙ Бурые – содержат 60-75% углерода, много влаги и золы. Малой прочности. Теплотворная способность ккал/кг. При хранении на воздухе быстро выветриваются. В основном используются как энергетическое топливо и в химической промышленности.

ТИПЫ УГЛЕЙ Каменные – содержат 75-87% углерода. Теплотворная способность ккал/кг. Крепкие, чёрного цвета. Наиболее ценными являются коксующие угли. При коксовании выделяется смолы и газы, из которых изготавливают более 300 различных веществ.

ТИПЫ УГЛЕЙ Антрациты - содержат % углерода. Цвет – бархатисто-черный. Очень крепкие, горят почти без пламени и дыма, не спекаются.

ШАХТА – это горное предприятие, осуществляющее добычу П.И. (преимущественно угля) подземным способом и отгрузку его непосредственно потребителям или на центральную обогатительную фабрику. Шахта состоит из поверхностных сооружений и сети подземных горных выработок, предназначенных для разработки месторождения в пределах шахтного поля. ШАХТНОЕ ПОЛЕ – месторождение или его часть, отведенная отдельной шахте для разработки. Наивыгоднейшая форма Ш.П. – прямоугольная.

Основные параметры шахты ЗАПАСЫ ШАХТНОГО ПОЛЯ Геологические запасы – все запасы п.и. в пределах поля, независимо от их качества и горно-геологических условий залегания. Геологические запасы делятся на: балансовые – использование которых экономически целесообразно при существующей технике и технологии добычи и переработки сырья с соблюдением требований по рациональному использованию недр и охране окружающей среды; забалансовые, использование которых в настоящее время нецелесообразно или технически и технологически невозможно, но которые могут быть в дальнейшем переведены в балансовые.

Основные параметры шахты ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ МОЩНОСТЬ Производственная мощность – максимально возможная добыча п.и. установленного качества в единицу времени (сутки, год). Различают: проектную – определенную в проекте добычу п.и., плановую – добычу, запланированную шахте на определенный период времени, фактическую производственные мощности.

ПОДЗЕМНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Горные выработки - искусственные полости, образующиеся в полезном ископаемом или в окружающих породах в результате выемки полезных ископаемых или пород. Горные выработки, проведенные в недрах земли, независимо от того, имеют они выход на дневную поверхность или нет, называются подземными.

ПОДЗЕМНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ По своему пространственному положению подземные горные выработки разделяют на горизонтальные, вертикальные и наклонные. В зависимости от расположения выработки по отношению к залежи полезного ископаемого различают горные выработки, проводимые по породам, полезному ископаемому, полезному ископаемому и породам.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Шахтным стволом 1, 2 называют вертикальную горную выработку, которая имеет непосредственный выход на поверхность и предназначена для обслуживания подземных работ.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Шурфом 15 называют вертикальную (реже наклонную) неглубокую горную выработку, которая имеет непосредственный выход па земную поверхность и служит для геологоразведочных или эксплуатационных работ.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Гезенком 4 называют вертикальную горную выработку, которая не имеет непосредственного выхода на поверхность и служит для спуска угля с верхнего горизонта на нижний под действием собственного веса, передвижения людей, проветривания и пр.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Штрек 3 – протяженная горизонтальная выработка, которая не имеет непосредственного выхода на поверхность и проведена по простиранию месторождения при пологом, наклонном и крутом его залегании и в любом направлении при горизонтальном залегании.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Просек 14 – вспомогательная выработка, которая не имеет непосредственного выхода на поверхность и проводится по пласту полезного ископаемого в направлении его простирания. Обычно он располагается параллельно штреку и служит для вентиляции, транспортирования полезного ископаемого, оконтуривания целиков и других целей.

НАКЛОННЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Бремсбергом 11 называют наклонную выработку, не имеющую непосредственного выхода на земную поверхность и служащую для спуска полезного ископаемого с помощью механических транспортных средств.

НАКЛОННЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ Уклон 5 – наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и служащая для подъема полезного ископаемого с помощью механических транспортных средств.