Учебник по технологии добычи полезных ископаемых
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Источник
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное учреждение
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ
Программа и методические указания по практическим занятиям и выполнению контрольной работы для студентов специальности 170100 «Горные машины и оборудование»
(всех форм обучения)
Составители В.Н.Хомченко Б.В. Гордиенко
Утверждены на заседании кафедры
Протокол № 3 от 04.10.01
Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией по специальности 170100 Протокол № 2 от 16.10.01
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
Кемерово 2001
1
ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Теоретические положения, которые должны знать студенты по дисциплине «Технология добычи полезных ископаемых», изложены в программе курса.
Методические указания по практическим занятиям и выполнению контрольной работы предусматривают более глубокое усвоение основных теоретических положений и закрепление знаний по следующим темам:
–характеристика шахтного поля и элементы залегания месторождений полезных ископаемых;
–определение промышленных запасов угля, производственной мощности и срока службы шахты;
–подземные горные выработки, деление шахтного поля на части, способы и схемы вскрытия;
–определение действующей линии очистных забоев по шахте;
–конструирование вскрытия и подготовки пластов в шахтном по-
ле;
–формы и размеры поперечного сечения горных выработок, крепь подземных горных выработок;
–проведение подземных горных выработок;
–очистные работы.
Контрольная работа для студентов заочного обучения выполняется в процессе самостоятельного изучения курса.
Для обеспечения выполнения контрольной работы методические указания содержат необходимые теоретические положения. Если студенту потребуются дополнительные сведения для расчетов, не приведенные в данных методических указаниях , то необходимо обратиться к справочной литературе и к шахтной документации.
Общие требования:
–каждый студент получает индивидуальные исходные данные для выполнения задания (прил. 1, табл. 1.1);
–допуск к экзамену или зачету осуществляется по итогам выполненной работы.
2
ПРОГРАММА КУРСА
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (2 часа)
Цель и задачи курса. Этапы развития угольной и горнорудной промышленности в России. Основоположники горной науки. Угольные бассейны. Основные сведения о геологии и разведке месторождений. Понятия о пустых породах и полезных ископаемых. Коренные породы, наносные и четвертичные отложения. Осадочные, изверженные и метаморфические горные породы, их технологические свойства.
Формы залегания месторождений: пласты, пластовые залежи, жилы, рудные тела. Элементы залегания – простирание, падение, мощность. Понятие о технологии очистных работ, комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Этапы разработки: вскрытие, подготовка, очистная выемка. Способы разрушения горных пород – механический, буровзрывной, гидравлический.
2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ (4 часа)
Границы и запасы шахтного поля: геологические, балансовые, забалансовые, промышленные. Потери угля при разработке. Показатели полноты извлечения запасов и потерь полезного ископаемого. Подсчет запасов угля в шахтном поле. Производительность и срок службы шахты. Деление шахтного поля на панели, этажи.
Способы и схемы вскрытия шахтных полей. Вскрывающие основные и дополнительные выработки. Расположение стволов в шахтном поле. Факторы, влияющие на выбор схем вскрытия.
Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами. Условия применения, достоинства и недостатки.
Вскрытие шахтных полей наклонными стволами. Условия применения, достоинства и недостатки.
Вскрытие шахтных полей штольнями. Условия применения. Комбинированное вскрытие: главный ствол наклонный, вспомога-
тельные – вертикальные.
Проветривание горных выработок и транспортирование горной массы при различных схемах вскрытия. Подготовка пластов – индиви-
3
дуальная и групповая, пластовая и полевая. Условия применения, достоинства и недостатки.
Околоствольные дворы, их назначение и основные типы. Камеры околоствольного двора.
Технологический комплекс шахты на поверхности.
3. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (4 часа)
Понятие о системах разработки и их классификация. Требования, предъявляемые к системам, и факторы, влияющие на их выбор.
Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность: сплошная, столбовая, комбинированная. Сущность, параметры, развитие сети подготовительных выработок, способы их охраны.
Транспортировка угля и проветривание очистных забоев. Системы разработки на крутом падении. Щитовая система разработки: сущность, условия применения, достоинства и недостатки.
Системы разработки с разделением пласта на слои: наклонными, горизонтальными, поперечно-наклонными слоями. Сущность, условия применения, достоинства и недостатки.
4. ПРОВЕДЕНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (4 часа)
Сведения о выработках: горизонтальные, вертикальные, наклонные, их назначение, форма и размеры поперечного сечения.
Технологические процессы: разрушение и выемка горной массы, погрузка, транспортировка, крепление, вентиляция и др.
Буровзрывной способ проведения выработки: бурение шпуров, их расположение, назначение. Взрывные работы: взрывчатые вещества, средства взрывания, техника безопасности при буровзрывных работах.
Вентиляторы и место их установки. Вентиляционные трубы, перегородки, перемычки.
Погрузочные машины, перегружатели. Средства транспорта: конвейеры, вагонетки, устройство временных рельсовых путей, разминовки.
Крепь горных выработок. Временная и постоянная. Основные материалы и конструкции крепи: деревянная, металлическая, комбиниро-
4
ванная, бетонная, анкерная. Условия применения различных видов крепей.
Проведение выработок комбайнами. Типы комбайнов, их характеристики.
Прочие процессы в подготовительном забое — проведение водоотливной канавки, наращивание вентиляционных труб, маневровые операции и др.
Организация работ: понятие о цикле, график организации работ в забое.
5. ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ (4 часов)
Процессы, выполняемые в очистном забое. Понятие о горном давлении. Классификация вмещающих пород по отношению к пласту: ложная, непосредственная и основная кровля. Способы управления кровлей: полное обрушение, частичная закладка и др. Условия применения.
Призабойная крепь и ее элементы: «органка», костры, кусты, металлические посадочные стойки. Механизированные крепи. Технология выемки угля с применением мехкомплексов. Технология безлюдной выемки. Техника безопасности при ведении очистных работ.
6. ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (2 часа)
Общие сведения. Понятие о руде, рудной массе и разубоживании руды. Классификация рудных залежей. Вскрытие рудных шахт.
Основные производственные процессы очистной выемки. Отбойка руды – шпуровая, скважинная, минная. Вторичное дробление. Методы и место производства вторичного дробления. Доставка руды – скреперная, питателями, конвейерами и самоходным оборудованием.
Системы разработки рудных месторождений. Система с магазинированием руды, этажного принудительного обрушения. Сущность систем разработки, параметры, условия применения, нарезные работы, проветривание, достоинства и недостатки.
5
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бобер Е.А. Основы горного дела: Учеб. пособие. Ч.1 / Е.А.Бобер, В.В.Егошин, Е.В.Кухаренко / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Ке-
мерово, 1996. – 131 с.
2.Бобер Е.А. Основы горного дела: Учеб. пособие. Ч.2 / Е.А.Бобер, П.В.Егоров / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 1997. – 150 с.
3.Бобер Е.А. Основы горного дела: Учеб. пособие. Ч.3 / Е.А.Бобер, П.В.Егоров, Б.В.Гордиенко, В.И.Удовицкий / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 1997. – 100 с.
4.Бурчаков А.С. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений / А.С.Бурчаков, Ю.А.Жежелевский,
С.А.Ярунин. – М.: Недра, 1989. – 336 с.
5.Васючков В.Ф. Горное дело. – М.: Недра, 1990. – 512 с.
6.Бурчаков А.С. Процессы подземных горных работ. – 2-е изд., перераб. и доп. / А.С.Бурчаков, Н.К.Гринько, И.Л.Черняк. – М.: Недра, 1982. – 485 с.
7. Заплавский Г.А. Технология подготовительных и очистных работ: Учеб. для техникумов / Г.А.Заплавский, В.А.Лесных. – М.: Не-
дра, 1989. – 380 с.
8.Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных месторождениях. – М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1979. – 150 с.
9.Жигалов М.Л. Технология и механизация подземных горных работ / М.Л.Жигалов, С.А.Ярунин. – М.: Недра, 1990. – 356 с.
10.Некрасовский Я.Э. Основы технологии горного производства / Я.Э.Некрасовский, О.В.Колоколов. – М.: Недра, 1981. – 200 с.
11.Килячков А.П. Технология горного производства. – М.: Недра, 1992. – 415 с.
12.Правила безопасности в угольных шахтах. – Самара: Самар.
Дом печати, 1995. – 242 с.
13.Шахты Кузбасса: Справочник / В.Е.Брагин, П.В.Егоров, Е.А.Бобер и др. – М.: Недра, 1994. – 352 с.
6
НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
1.Модели и натуральные образцы горных машин, индивидуальных и механизированных крепей.
2.Макеты и модели горных выработок, систем разработки и технологических схем.
3.Слайды и плакаты технологических схем подземных горных
работ.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
Исходными материалами для выполнения контрольной работы являются данные прил. 1 табл.1. В контрольной работе должны найти отражение достижения науки, техники и передового опыта производства.
При выполнении контрольной работы следует руководствоваться «Правилами технической эксплуатации», «Правилами безопасности в угольных шахтах» и техническими направлениями развития угольной промышленности РФ.
В контрольной работе должны быть решены следующие основные задачи:
– для заданных горно-геологических условий определить запасы полезного ископаемого, производственную мощность и срок службы шахты;
– обосновать способ и схему вскрытия шахтного поля, подготовку пластов на откаточном горизонте;
–обосновать принятую систему разработки и технологию очистных работ угольного пласта;
–выбрать оборудование и технологию проведения подготовительной выработки.
Контрольная работа является самостоятельной работой студента. Работа выполняется как домашнее задание в течение семестра. Общее руководство осуществляет руководитель (обычно преподаватель, который читает лекции и ведет практические занятия по данному курсу).
Задание на выполнение контрольной работы выдается студенту индивидуально в виде специального бланка, подписанного руководителем, или номера варианта (см. прил.1). Задание прилагается к пояснительной записке.
7
В задании на контрольную работу даны основные горногеологические условия залегания пластов, влияющие на выбор технологии очистных работ: мощность, угол падения, плотность и крепость угля, свойства пород кровли и почвы пласта, газоносность и т.д. В случае, если потребуются дополнительные данные, которых нет в бланке задания, их можно принять по усмотрению студента с соответствующим обоснованием.
Для контроля и оказания методической помощи в выполнении контрольной работы руководитель в специально назначенные дни и часы определяет место для консультаций.
Законченная контрольная работа с пояснительной запиской должна быть представлена руководителю для проверки в сроки, предусмотренные в задании, для оценки уровня знаний и качества ее выполнения. Затем работа защищается студентом, после чего выставляется оценка. Работа сдается на кафедру.
СОДЕРЖАНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Содержание контрольной работы должно соответствовать решаемым в ней задачам и изложено последовательно с обоснованием принимаемых решений, необходимых расчетов и эскизов.
Перечень разделов работы (минимальный):
–характеристика месторождения;
–вскрытие и подготовка шахтного поля, проектная мощность
шахты;
–системы разработки и технологии очистных работ;
–проведение подготовительной выработки.
Ниже даны методические указания, необходимые для выполнения перечисленных разделов.
1. Характеристика месторождения
Краткая горно-геологическая характеристика условий залегания пластов дана в задании: мощность наносов, мощность и производительность пластов, угол падения пластов, крепость угля, свойства пород почвы и кровли, плотность и качество угля, газоносность, пыльность, прочие факторы, влияющие на выбор способа вскрытия и систе-
8
мы разработки. Недостающие данные студент принимает по своему усмотрению.
2.Вскрытие и подготовка шахтного поля. Проектная мощность шахты
При выполнении данного раздела работы следует учитывать то, что шахтное поле может быть вскрыто различными способами в зависимости от целого ряда факторов (геологических, горнотехнических, экономических). Основными из них являются форма и размер шахтного поля, мощность и угол падения пластов, число рабочих пластов в шахтном поле, расстояние между ними, глубина залегания пластов от поверхности, газоносность пластов, мощность шахты, срок ее службы, применяемая техника и др. Однако такие признаки, как угол падения, число пластов и расстояние между ними не вносят особой специфики в способы вскрытия.
Способы вскрытия шахтных полей различают по:
– типу главной вскрывающей выработки, проходимой с поверхности (вертикальные стволы, наклонные стволы, штольни, шурфы);
–ее расположению относительно границ шахтного поля;
–числу транспортных горизонтов в шахтном поле;
–наличию и типу дополнительных вскрывающих выработок. Наиболее универсальным и распространенным является способ
вскрытия шахтных полей вертикальными стволами. Его применяют независимо от числа рабочих пластов в шахтном поле, мощности и угла падения этих пластов, мощности наносов и глубины разработки, производственной мощности шахты и т.д.
Для своих условий выбирается и обосновывается схема вскрытия шахтного поля, дается описание схемы транспорта полезного ископаемого. Обосновывается подготовка пластов на откаточном горизонте, дается схема. В масштабе 1:2000 или 1:5000 необходимо изобразить принятый вариант вскрытия с дополнительными вскрывающими выработками.
Для установления проектной мощности шахты и срока ее службы необходимо определить запасы угля в шахтном поле.
Геологические запасы шахтного поля подсчитывают по формуле
п
Zг = S H ∑ mi γ , т
i=1
9
где Zг – геологические запасы шахтного поля, т; S – размер шахтного поля по простиранию, м; Н – размер шахтного поля по падению, м;
n
∑ m i – суммарная мощность пластов, м;
i =1
n – число пластов в шахтном поле; γ – средняя плотность углей, т/м3. Балансовые запасы определяют:
Zб = Zг — Zнк , т
где Zб – балансовые запасы шахтного поля, т;
Zнк – некондиционные (забалансовые) запасы, т.
К некондиционным забалансовым запасам относятся пласты углей, имеющие мощность менее 0,7 м, некондиционные угли, потери по геологическим причинам.
k
Zнк = S H ∑ mj γ , т
j=1
где mj – пласты, имеющие мощность менее 0,7 м; к – число некондиционных пластов. Промышленные запасы равны:
Zпр = Zб — (qц + qэ), т
где qц – потери в охранных и барьерных целиках, т; qэ – эксплуатационные потери угля, т.
Потери в целиках можно ориентировочно принимать равными 1 % балансовых запасов.
qц = 0,01 Zб, т.
Эксплуатационные потери можно определить:
qэ = (Zб — qц) к, т
где к – коэффициент эксплуатационных потерь.
Источник