Наклонные горныне выработки

ГОУ ВПО

Уральский государственный горный университет

 

 

 

 

 

 

Реферат

На тему: “Наклонные горные выработки”

 

 

 

 

 

 

 

 Преподаватель:  доц. каф. ГД  к.т.н.  Белов В.А.

               Студент:               Ефимов Н.А.

        Группа:           ЭГП-10

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2011

 

Содержание

1. Определение………………………………………….…………………3
2. Наклонные горные выработки……….…………….………………......4
3. Вертикальные (наклонные) горные выработки…………………...…14
4. Горизонтальные (наклонные) горные выработки…………...………17
5. Список литературы……………………………………………...……..22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Определение

Наклонные горные выработки - подземные выработки, проведенные в толще полезного ископаемого или по породе под некоторым углом к горизонту.

К наклонным горным выработкам относятся: наклонные стволы (Ствол шахтный), бремсберги, уклоны, скаты, рудоспуски, восстающие, печи, расположенные по падению пласта лавы, и выемочные выработки, проводимые при разработке лавами по падению – восстанию.

К горизонтальным (реже наклонным) относятся: штольня, квершлаг и др.

К вертикальным (реже наклонным) относятся: гезенк, шурф и др. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Наклонные горные выработки

Ствол шахтный

Ствол шахтный (а. mine shaft; н. Schacht; ф. puits de mine; и. pozo) — капитальная вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и предназначенная для вскрытия месторождений и обслуживания подземных работ. Различают главные и вспомогательные стволы шахтные. Главный ствол располагается на центральной площадке шахты и предназначается в основном для подъёма на поверхность полезных ископаемых (угля, руды и т.п.), вспомогательный — для транспортирования людей, пустых пород, оборудования, материалов. Вспомогательный ствол может быть также вентиляционным — для подачи в шахту свежего воздуха (т.н. воздухоподающий ствол) или выдачи отработанного. Такие стволы могут располагаться на центральной промышленной площадке и на флангах шахтного поля (фланговые стволы). Разновидность ствола шахтного — слепой ствол. Стволы шахтные оборудуют скипами, клетями, рельсовым или конвейерным транспортом, а в период строительства — бадьями.

  Верхняя часть ствола шахтного, выходящая на земную поверхность, называется устьем (иногда воротником); нижняя (ниже горизонта околоствольного двора) — зумпфом. Поперечное сечение шахтных стволов бывает круглым, иногда прямоугольным, реже эллиптическим. Диаметр вертикальных стволов шахтных обычно до 9 м, глубина до 3-3,5 км. Наклонные стволы имеют прямоугольную, арочную, круглую формы, стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами; в крепких устойчивых породах — набрызг-бетоном. Армировка ствола шахтного включает обычно металлические горизонтальные элементы (расстрелы) и вертикальные элементы (проводники), обеспечивающие плавное движение скипов и клетей.

  Сооружают стволы шахтные с помощью буровой проходки или буровзрывных работ. Различают несколько технологических схем проходки стволов шахтных буровзрывным способом с механизированной погрузкой и транспортированием породы: совмещённую; совмещённую с одновременным армированием; параллельную; параллельно-щитовую; последовательную.  
Совмещённая схема наиболее перспективная, получившая массовое распространение. Работы по выемке породы и возведению монолитной бетонной или тюбинговой постоянной крепи ведут непосредственно в призабойном пространстве ствола вслед за подвиганием забоя, без применения временной крепи. Скорость проходки при этой схеме 130-150 м/мес. Её применяют при сооружении ствола шахтного любого диаметра и глубины, в породах различной крепости. Основной недостаток — невозможность полного совмещения во времени операций по выемке породы и возведению постоянной крепи.

Схема проходки ствола с одновременным  армированием является развитием совмещённой схемы. Работы выполняются заходками (сверху вниз) с использованием постоянных расстрелов и проводников для работы проходческих подъёмов. Применяемый в данном случае проходческий полок имеет выдвижные опоры, укреплённые в монолитной бетонной крепи стенок ствола, и гидродомкраты, позволяющие перемещать нижний (подвижной) этаж полка вместе с раструбами для пропуска бадей. Основное преимущество данной схемы — отсутствие необходимости переоборудования ствола для его армирования после проходки; сокращается число подвесных канатов для проводников и проходческих лебёдок, что особенно важно в стеснённых условиях проходки глубоких стволов. Недостатки: ограниченная возможность применения большегрузных проходческих бадей; сложность эксплуатации породопогрузочных машин с механическим вождением.

  В современной практике чаще применяют схему проходки ствола с частичным армированием, при которой для навески трубопроводов устанавливают только постоянные расстрелы.

 Параллельная схема предусматривает  одновременное выполнение операций  по выемке породы и возведению  постоянной крепи. При этом  в нижнем участке ствола ведут  работы по подвиганию забоя и возведению временной крепи, а в смежном верхнем участке (с подвесного полка) — постоянной. Максимально достигнутая скорость проходки ствола по этой схеме 202,1 м/месяц (шахта им. М. И. Калинина, Донбасс). Недостатки схемы — необходимость применения временной крепи и невозможность максимально механизировать проходческие работы.

 Параллельно-щитовая схема характеризуется  тем, что работы в забое ведут  под защитой передвижной металлической  опалубки (щита), выше которой в направлении сверху вниз возводят постоянную крепь из монолитного бетона или тюбингов. Используется при сооружении глубоких стволов в устойчивых породах. Максимально достигнутая скорость проходки ствола 401,3 м/месяц (шахта № 17-17 бис, Донбасс). Основные недостатки: увеличение массы и усложнение проходческого оборудования, повышение первоначальных затрат на оснащение ствола.

  Последовательная схема широко применялась до середины 50-х гг. при проходке стволов глубиной до 500 м и диаметром в свету 4,5-5,5 м. Основной её недостаток — последовательное ведение работ: вначале буровзрывных, затем по уборке взорванной породы, возведению временной крепи и после этого постоянной. При такой схеме возникают необходимые перерывы при переходе от одного вида работ к другим, а временная крепь у забоя при взрывах зарядов взрывчатых веществ часто нарушается. В 80-е гг. эту схему применяют только для проходки шурфов (диаметром до 2-2,5 м), неглубоких стволов (до 200-250 м) и, как правило, при специальных способах проходки (например, при замораживании горных пород)

 

Наклонный ствол

Наклонный ствол - наклонная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для тех же целей, что и вертикальный ствол. Наклонный ствол в большинстве случаев проводят по пласту, реже - по породам.

Ствол оборудуется канатным подъёмом для выдачи полезного ископаемого в вагонетках или скипах либо конвейерами. Применение рельсового транспорта практикуется при углах наклона до 35°. При больших углах наклона применяют скиповой подъём. На крупных шахтах стволы с углом наклона до 18° оборудуют конвейерами.

Достоинства наклонных стволов  для вскрытия шахтного поля: возможность полной конвейеризации для выдачи полезного ископаемого от очистного забоя до поверхности, большая производительность ствола, сокращение сроков строительства шахты и меньшие по сравнению с вертикальными стволами капитальные затраты. Недостатки: бо́льшая длина ствола по сравнению с вертикальными при вскрытии одного и того же пласта, бо́льшая стоимость поддержания и обслуживания.

Вскрытие наклонными стволами шахтных полей рудных месторождении.

При вскрытии месторождения наклонным  стволом, пройденным в породе лежачего бока параллельно месторождению, от ствола шахты до рудного тела проводят квершлаги, длина которых значительно меньше, чем при вскрытии вертикальным стволом. Разница в длине квершлагов тем ощутимее, чем меньше угол падения месторождения и чем глубже оно расположено. Вспомогательные стволы на флангах месторождения в этом случае могут быть также наклонными или вертикальными.

При вскрытии наклонным стволом, пройденным по месторождению, квершлаги отсутствуют и стоимость проходки ствола частично окупается попутно добываемой рудой. Однако, кроме недостатков, присущих любому наклонному стволу, в этом случае возникает необходимость отставания охранного целика с обеих сторон от ствола; ширина этого целика возрастает с глубиной разработки.

Вскрытие наклонным стволом  по месторождению может оказаться  целесообразным только для тонких, слаборазведанных пологопадающих и наклонных жил с небольшой глубиной распространения.

Недостатки, присущие наклонным стволам, ограничивают область их применения.

Когда подъем руды осуществляется с помощью подъемной машины в скипах и вагонетках, наклонные стволы целесообразно применять для вскрытия рудных тел с углом падения от 10 до 30 градусов. В этом случае недостатки наклонных стволов компенсируются резким уменьшением длины квершлагов по сравнению со вскрытием вертикальным стволом.

Значительно расширяется область  применения вскрытия наклонными стволами, если их оборудовать конвейерным  подъемом руды.

На железном руднике “Эрингтон” (Канада) наряду со вспомогательным скипо-клетевым стволом был пройден наклонный рудоподъемный ствол, по которому дробленая руда системой ленточных конвейеров длиной 1300 м выдается на поверхность. Угол наклона конвейера 16 градусов, производительность 400 т/ч.

Конвейерный транспорт запроектирован и для подъема руды с нижних горизонтов (с глубины около 850 м) ступенчатыми конвейерными системами  в специальных наклонных выработках, пройденных вне зоны сдвижения горных пород. Суммарная длина транспортирования руды конвейерами в этом случае составит 4200 м. В дальнейшем предполагается заменить конвейерами также электровозный транспорт на откаточных горизонтах.

На руднике “Боуэрс Кэмпбелл” (США) месторождение цинковой руды было вскрыто наклонным спиральным стволом, пройденный под углом 8-10 градусов. Спиральная трасса длиной 1420 м проходит в устойчивых породах и делает 3,5 оборота вокруг рудного тела. Транспортирование руды от забоя до обогатительной фабрики осуществляется автосамосвалами.

При конвейерной доставке угол наклона  обычно не превышает 16-20 градусов,однако применение специальных конвейеров позволяет проходить наклонные стволы под более крутым углом.Например, на гипсовом руднике ”

“Кларенс Сенте” (США) месторождение было вскрыто стволом, пройденным под углом 30 град. Ствол оборудован ленточным конвейером с гофрированной резиновой лентой шириной 800 мм, на котором можно транспортировать материал вверх с подъемом до 40 град.

Следует отметить, что опыт эксплуатации наклонных стволов на руднике им. Артема (Кривбасс) показал нецелесообразность конвейерного подъема руды с глубоких горизонтов по сравнению со скиповым вследствие больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Конвейерный подъем может оказаться экономичнее скипового при отработке месторождении одним- двумя горизонтами.

  Вскрытие наклонными стволами шахтных полей пластовых месторождении.

Наклонные стволы могут быть применены  как для вскрытия одиночного пласта, так и свиты пластов при любых углах падения. Однако преимущественное распределение данный способ вскрытия получает при пологом залегании пластов. При вскрытии шахтного поля наклонными стволами могут быть осуществлены одногоризонтные и многогоризонтные схемы.

Наклонные стволы, как и вертикальные, располагаются в центре шахтного поля по простиранию, если определенные факторы(рельеф поверхности, сложная форма шахтного поля и др.) не требуют иного решения.

Расположение наклонных стволов  вкрест простирания может быть различным. Обычно при вскрытии свиты пластов наклонные стволы проводятся по нижнему пласту свиты или полевыми в почве нижнего пласта свиты. При невозможности такого решения по горно-геологическим условиям или сложного рельефа поверхности их можно располагать на верхнем или промежуточных пластах. Однако при этом необходимо учитывать возможность их подработки или надработки. Если величина междупластья не исключает возможность подработки наклонных стволов, то по подрабатывающим пластам необходимо оставлять охранные целики для защиты стволов от вредного влияния горных работ, проводимых на этих пластах.    

 

Бремсберг

Бремсберг (Bremsberg, от Bremse — тормоз и Berg — гора;) – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная, как правило, по падению пласта или залежи и предназначенная для транспортирования полезного ископаемого механическим способом с верхних горизонтов на нижние. Иногда используется для подачи свежего воздуха с нижних горизонтов на верхние.

Обычно бремсберг оснащён конвейерной  установкой (реже канатной откаткой в  вагонетках или скипах).

В зависимости от назначения и расположения бремсберги различают:

• главные (основные),
• панельные,
• промежуточные (участковые),
• вспомогательные

Бремсберг главный обслуживает  всю бремсберговую часть шахтного поля (этажный способ подготовки), бремсберг панельный — панель, бремсберг промежуточный — выемочное поле и служит главным образом для транспортирования полезных ископаемых из подэтажей на этажный откаточный штрек. Бремсберг вспомогательный проводят параллельно главному бремсбергу и используют главным образом для спуска породы и других грузов на откаточный горизонт этажа или шахты, а также для подъёма оборудования и материалов в обратном направлении, подачи свежего воздуха. Оснащён, как правило, концевой канатной откаткой.

Бремсберги главные и панельные  проходят по пласту угля или по породе, а промежуточные бремсберги также и в выработанном пространстве (при сплошной системе разработки). Для прохода людей параллельно бремсбергу проводят ходок. Проветривание забоев бремсберга и ходков осуществляется за счёт общешахтной струи, допускается применение вентиляторов местного проветривания. Проходят бремсберг обычно снизу вверх, а по пластам III категории по газу и сверхкатегорным — главным образом сверху вниз (для облегчения проветривания). Проведение бремсберга может осуществляться узким забоем с подрывкой боковых пород или без подрывки (при мощности пласта угля более 2,3-2,4 м), а также широким забоем. Проходка бремсберга узким забоем с подрывкой породы производится по двум схемам: в одну стадию — с выполнением в каждом цикле работ по углю и породе, — в две стадии — с предварительной выемкой угля и последующей — породы (рис. 1). Схема проведения бремсберга (с ходком) без подрывки боковых пород представлена на рис. 2. При проходке бремсберга широким забоем (применяется редко) бремсберг и ходок могут иметь общий или независимые забои по углю.

В последнем случае между бремсбергом  и ходком оставляют целик угля. Сечение бремсберга выбирается в соответствии с типовыми сечениями горных выработок в зависимости от применяемых транспортных средств, условий вентиляции и безремонтного поддержания. Средние темпы проведения бремсберга составляют 85, максимальные — 350 м/мес

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уклон

Уклон – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для транспортирования горной массы с нижних горизонтов на верхние. В некоторых схемах подготовки шахтных полей уклоны могут выполнять вспомогательные функции (доставка людей и материалов, вентиляция), как ходки.

Уклоны проводится либо с квершлага, либо с полевого штрека. Сечение уклона выбирается в соответствии с правилами безопасности работ, технологических параметров и габаритных размеров машин и оборудования.

На сверкатегорийных угольных шахтах Кузбасса проводят так называемые фланговые уклоны, располагаемые на флангах выемоечного поля. Эта схема отработки позволяет осуществлять прямоточное проветривание очистных забоев с подсвежением воздушной струи на конвейерном штреке. А так же позволяет осуществлять доставку материалов, машин и механизмов. Данная прогрессивная схема впервые была применена на шахте «Зыряновская» в семидесятые годы двадцатого столетия.

Скат

Скат - наклонная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная по пласту или по породе и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса. Скаты проводят обычно при разработке крутых пластов.

Дучка(от польск. dueza - ямка) скат, устраиваемый в заложенном горными породами выработанном пространстве при подземной разработке угольных месторождений. Служит для спуска полезного ископаемого из вышележащих горизонтов, транспортировки закладки и крепёжных материалов, а также для сообщения между горизонтами. При разработке рудных месторождений дучкой часто называют короткие подъёмы, пробиваемые из откаточного штрека или орта вверх с целью выпуска руды, отбиваемой в добычной камере.

Для улучшения условий приёма руды с большей площади очистного  пространства верхняя часть дучки  расширяется в виде воронки, имеющей  форму перевёрнутого усечённого конуса диаметром в основания 4-8 м, максимальным - до 10-12 м. Дучка в большинстве случаев не крепят. Для равномерного выпуска руды с больших площадей, дучку в зависимости от системы разработки и схем выпуска, проходят с одной или двух сторон выработок приёмного горизонта, через 6-10 м, иногда до 15 м. Проходка дучки начинается с засечки и оформления из выработок приёмного горизонта глубиной от 3 до 5 м и шириной до 1,4-2 м, иногда до 3 м. Затем снизу вверх, обычно до горизонта подсечки, проходят собственно дучку. Высота дучки обычно 5-9 м.

Восстающий

Восстающий - наклонная горная выработка, проводимая по восстанию залежи (пласта) и служащая для проветривания, передвижения людей, спуска полезного ископаемого или породы, доставки материалов и оборудования, подачи энергии и воды, а также для разведочных целей. При отдельных системах разработки для подготовки к очистной выемке проводится разрезной восстающий, при системах с закладкой восстающий служит также для ее транспортирования.

В зависимости от назначения восстающие различаются:

• количеством отделений (одно-, двух- и трех-раздельные);
• формой поперечного сечения (однораздельные — обычно круглые или квадратные, двух- и трехраздельные — прямоугольные);
• материалом крепи (деревянная, бетонная, металлическая и без крепи);
• размерами.