Тема №10 Производственные процессы проведения эксплуатационных горных выработок.

1.(Основные особенности горно-проходческих работ в период эксплуатации рудника).

Горно-проходческие работы являются составным и неотъемлемым элементом горно-добывающего производства. В результате их выполнения создаются капитальные и эксплуатационные горные выработки, необходимые для функционирования предприятия.

 

Капитальные горно-проходческие работы осуществляются на стадии строительства рудника и при его реконструкции. При этом строятся либо реконструируются главные горные выработки и сооружения, для которых характерны длительные сроки функционирования. Как правило, такие работы выполняют специализированные горно-проходческие организации, которые проходят шахтные стволы, квершлаги, капитальные автомобильные съезды, горные выработки и камеры околоствольного двора, возводят копры и другие долговременные сооружения.

 

К эксплуатационным горным выработкам в основном относят подготовительные и нарезные.

 

Подготовительные горные выработки оконтуривают очистные панели и блоки, обеспечивают непосредственный доступ к ним добычного оборудования и людей, а также струи свежего воздуха, поступающего от центральной системы вентиляции. К числу подготовительных горных выработок относят в основном этажные штреки, орты и восстающие.

Нарезные горные выработки располагают внутри очистного блока, выделяя более мелкие элементы выемочной единицы и формируя начальный фронт очистных работ. Размеры нарезных горных выработок лимитируются параметрами очистного блока.

 

Нарезные горные выработки – это подэтажные и слоевые штреки и орты, выпускные воронки и траншеи, лучки, отрезные восстающие, подсечные штреки, сбойки между отдельными горными выработками и пр. Отрезные и подсечные горные выработки создают первичный фронт очистных работ по горизонтали и вертикали. После расширения они приобретают вид отрезных щелей, подсечек, рассечек и других начальных форм выработанного пространства.

 

2 .(Общая схема размещения зарядов ВВ при проведении горизонтальной горной выработки и их функциональное назначение).

 

Одним из основных элементов паспорта буровзрывных работ является схема расположения шпуров в забое. По функциональному назначению различаются типы шпуров: врубовые, отбойные и оконтуривающие. Заряды ВВ, размещаемые в этих шпурах, должны соответственно обеспечивать:

– врубовые – образование дополнительной поверхности обнажения в горном массиве, что необходимо для облегчения условий разрушающему действию взрыва отбойных зарядов ВВ, взрываемых во вторую серию;

– отбойные – основное разрушение горного массива в контурах горной выработки;
– оконтуривающие – четкое очертание контуров горной выработки с минимальным нарушением целостности приконтурного горного массива.

 

 

3 .(Способы вентиляции горных выработок в процессе их проведения).

В процессе проходки горные выработки имеют тупиковую форму. После проходки большая их часть соединяется с другими горными выработками, становясь сквозными. Но некоторые из них могут оставаться тупиковыми.

 

Проветривание тупиковой горной выработки за счет центральной вентиляционной системы уже при длине нескольких метров весьма ненадежно. Для обеспечения проточной вентиляции таких горных выработок их приходят спаренно с проведением через определенное расстояние сбоек. Либо применяют технические средства местного проветривания с созданием локальной схемы вентиляции. В угледобывающих шахтах и в промышленности строительных материалов достаточно широко используют первый способ, но и в рудной промышленности обычно пользуются вторым способом.

 

Для локальной вентиляции горных выработок применяют вентиляторы местного проветривания или выпускают сжатый воздух их магистральных сетей рудника, использую специальные эжекторы. Из всех этих способов наиболее технологичным, безопасным и экономически выгодным является применение вентиляторов местного проветривания, используемых вместе с вентиляционными рукавами, наращиваемыми по мере удлинения горной выработки.

 

Вентиляторы местного проветривания могут работать по нагнетательной, всасывающей и комбинированной схеме. В первом случае свежая струя подается к забою по трубам, а от забоя загрязненный воздух перемещается по горной выработке. При всасывающем способе проветривания газообразные продукты взрыва и пыль удаляются за счет втягивания их вентилятором с дальнейшим удалением через воздухопровод. При этом свежий воздух поступает к забою по горной выработке.

 

4 .(Способы крепления эксплуатационных горных выработок )

Крепь горных выработок должна удовлетворять следующим общим требованиям.

Рабочие характеристики крепи должны соответствовать условиям эксплуатации, поэтому горную выработку необходимо поддерживать в рабочем и безопасном состоянии в течение всего срока службы.

Крепь должна быть простой в изготовлении, транспортабельной, удобной для обслуживания, огнестойкой, не загромождать горную выработку, оказывать минимальное сопротивление движению воздуха.

При необходимости крепления подготовительных и нарезных горных выработок в рудниках применяют в основном следующие типы крепей:

· деревянную – для горизонтальных горных выработок, а также венцовую крепь сплошную или в разбежку – для восстающих.

· металлическую арочную

· штанговую, и меющую множество конструкций

· набрызг-бетонную

Деревянная крепь, ввиду простоты изготовления и относительно низкой стоимости, широко применяется в эксплуатационных горных выработках. Изготавливают крепь из круглого леса диаметром 15-30 см.

Металлическая крепь горно-подготовительных выработок в современных рудниках выполняется в основном из прокатной стали специального профиля. Элементы крепи соединяются специальным крепежом, делающим конструкцию не только сборной-разборной, но и податливой.

Штанговое (анкерное) крепление в эксплуатационных горных выработках применяется наиболее широко. Принципиально от других этот способ крепления отличается тем, что основные несущие элементы – штанги воспринимают нагрузку, работая не на сжатие и изгиб, а на разрыв.

Набрызг-бетонную крепь, благодаря высокой технологичности и экономичности процесса ее возведения, широко используют в горном производстве, обеспечивая достаточно хорошее скрепление разбитого трещинами массива на поверхности горных выработок. Толщина слоя цементно-песчаного раствора может составлять от 1-3 до 8-10 см.

 

5. ( Принцип функционирования штанговой (анкерной) крепи и основные типы ее конструкции ).

Штанговое (анкерное) крепление в эксплуатационных горных выработках применяется наиболее широко. Принципиально от других этот способ крепления отличается тем, что основные несущие элементы – штанги воспринимают нагрузку, работая не на сжатие и изгиб, а на разрыв. При этом обнаженные слои массива горных пород не подпираются, а притягиваются к верхним и боковым слоям подобно действию гвоздя или шурупа.

 

Существует множество конструкций штанговой крепи. Они могут быть не только металлическими, но и сталеполимерными, а также изготавливаться из других современных материалов. Кроме того, вместо жестких штанг могут использоваться отрезки тросов и синтетических канатов.

 

Первые конструкции штанговой крепи представляли собой металлический стержень, на глубинном конце которого выполняется клиновый замок для защемления конструкции в шпуре. На другом конце стержня, выходящего наружу шпура, нарезается резьба под гайку, посредством которой производится натяжение штанги. Под гайку устанавливается опорная шайба или металлическая платина. Для создания крепежного узла, монолитного с горным массивом, в шпур подается песчано-цементный раствор либо синтетические смолы или другие твердеющие материалы. Эти материалы могут нагнетаться в шпур под высоким давлением (10-20 Мпа) с целью заполнения трещин в горном массиве и создания в нем монолитной зоны.

Совершенствование штангового крепления ведется в части зажимного устройства использованием новых конструкционных материалов и за счет ускорения затвердения. Ныне известно множество конструкций замков для защемления штанги (анкера) – клиновые, распорные, винтовые, трубные.

 

Одна из наиболее простых и практичных конструкций, ныне широко применяемых в рудниках, состоит из арматурного стержня периодического профиля №16-18, у которого наружный конец загибается в виде клиновидной петли. Стержень загоняется в шпур глубиной 1,5-1,8 м до надежного удержания его за счет защемления в шпуре изогнутой части стержня, после чего в шпур нагнетается цементно-песчаный раствор. Такую крепь в рудниках называют Железобетонными штангами (ЖБШ). В необходимых случаях ЖБШ используют вместе с металлической сеткой, удерживаемой на поверхности горной выработки с помощью клинообразных штырей, помещаемых в петли штанг.

 

 

6.(Комбайновый способ проведения горных выработок)

 

С применением проходческих комбайнов процессы отбойки и погрузки полностью механизируются. Широко используются комбайны избирательного действия со стреловидным исполнительным органом, с помощью которых проводятся горные выработки с площадью поперечного сечения от 4 до 25 м². К достоинствам этого типа комбайнов относятся их высокая маневренность, возможность работать в забоя при разнопрочных горных породах, способность создавать горные выработки усложненных форм и сравнительно меньшая стоимость проходки. В благоприятных условиях с применением таких комбайнов (при коэффициенте крепости горных пород не более f=6, отсутствии в них скальных прослоев и устойчивом горном массиве) достигается скорость проведения горных выработок порядка 1500-3000 м/мес.

 

Результаты проходки в значительной мере зависят не только от технических данных самого комбайна и горно-технических условий его эксплуатации, но и от способа доставки рудной массы. Поскольку комбайны являются машинами непрерывного действия, то необходимо создание для них условий поточного производства. Поэтому обычно горные комбайны работают совместно со скребковыми, а в наиболее приятных условиях и с ленточными конвейерами.

 

Важный фактор, влияющий на степень использования комбайна на проходке, – это наличие и объем крепежных работ, с появлением которых процесс проведения горной выработки становится цикличным.

 

При проведении горных выработок в массивах с прослоями скальных пород используются проходческие комбайны с навесным бурильным оборудованием. Во время выемки мягких горны пород бурильный узел находится в нерабочем состоянии и лишь при необходимости обуривания скальных прослойков его разворачивают в сторону забоя.