Пiдготовка гiрських порiд до виїмки
Реферат з дисциплiни:
Основи гiрничої справи
Пiдготовка гiрських порiд до виїмки
Загальнi вiдомостi
Горизонтальнi i похилi пiдготовчi вироблення проводять для пiдготовки родовищ до виймання корисної копалини. Цi виробiтку не мають безпосереднього виходу на земну поверхню i служать для вентиляцiї, водовiдливу, прокладання електросилових та освiтлювальних кабелiв, транспортування корисної копалини, матерiалiв та iнших вантажiв, а також для пересування людей.
Геомеханiка
Основнi уявлення про геомеханiцi як науку про механiчнi явища i процеси в земнiй корi, що викликаються впливом гiрничих робiт, i її об'єктi - масивi гiрських порiд, що є частиною земної кори. Поняття про масивi гiрськi породи, їх фiзичний стан i найважливiшi фiзико-механiчнi властивостi, а також про причини вiдмiнностi властивостей масиву i зразкiв гiрських порiд. Масштабний ефект i масштабнi рiвнi. Геологiчна i тектонiчна будова масивiв гiрських порiд. Класифiкацiя масивiв за мiцнiстю, шаруватостi, трiщинуватостi i схильностi до руйнування. Методи вивчення i прогнозування складу, будови, стану i властивостей гiрських масивiв. Деформованiсть, мiцнiсть i руйнування гiрських порiд i масивiв. Механiчнi моделi для порiд: пружнi, жорстко пластичнi, пружно пластичнi, реологiчнi. Теорiї мiцностi i критерiї руйнування порiд. Повнi дiаграми мiцностi. Деформацiйнi, мiцнi та реологiчнi характеристики гiрських порiд, їх фiзичний змiст i розмiрнiсть. Паспорт мiцностi гiрських порiд, методи i технiчнi засоби його побудови. Методи i засоби випробувань порiд в лабораторних i натурних умовах. Початковi гравiтацiйнi i тектонiчнi поля напружень в масивах гiрських порiд, їх зв'язок з геодинамiчним полем напружень. Характер напружено-деформованого стану масиву при таких полях, оцiнка компонентiв тензора напружень в його заданих точках. Геомеханiчнi процеси, що вiдбуваються в геологiчному середовищi пiд впливом гiрничих робiт, i управлiння ними при пiдземних i вiдкритих роботах, а також пiдземному i цивiльному будiвництвi. Методи i засоби дослiджень напружено-деформованого стану масиву гiрських порiд. Маркшейдерськi прямi i непрямi методи. Особливостi деформування та руйнування гiрських порiд i масивiв в умовах тривимiрного напружено-деформованого стану, включаючи область позамежного деформування. Процеси зменшення щiльностi i перед руйнування гiрських порiд при видобутку корисних копалин. Управлiння важкими покрiвлями вугiльних родовищ. Особливостi деформування i руйнування породних масивiв поблизу вибою, гирла i сполучень виробок. Деформування i руйнування покрiвлi, ґрунту i породних цiликiв очисних виробок. Зони опорного тиску в околицi виробок. Фiзична природа концентрацiї напружень у зонах опорного тиску i характер розподiлу напружень в залежностi вiд низки якi природних i виробничих факторiв. Зрушення породних масивiв пiд впливом пiдземних i вiдкритих гiрничих робiт. Зв'язок зрушення гiрських порiд i газовидiлення в гiрничi виробки i на поверхню. Визначення параметрiв зрушення породних масивiв i земної поверхнi. Захист будiвель, споруд i природних об'єктiв вiд шкiдливого впливу пiдземних розробок. Динамiчнi прояви геомеханiчних процесiв у виглядi гiрських ударiв та раптових викидiв; їх прогноз i попередження. Основнi ознаки вибухонебезпечних порiд. Механiзм раптових викидiв. Геодинамiчного районування. Розкроювання шахтних полiв в умовах блокового будови масиву, рацiональне розташування виробок в активних геодинамiчних зонах. Методи та засоби (включаючи геофiзичнi) вивчення та контролю геомеханiчних процесiв у масивi. Стiйкiсть гiрських виробок i пiдземних споруд. Взаємодiя масиву гiрських порiд з iнженерними конструкцiями пiдземних споруд. Основнi положення механiки пiдземних споруд. Крiплення гiрничих виробок та їх роль в управлiннi напружено-деформованим станом масиву. Капiтальнi, пiдготовчi та очиснi виробки. Вимоги до вибору типу i параметрiв крiплення. Геомонiторинг при будiвництвi пiдземних споруд. Обробка та iнтерпретацiя результатiв вимiрiв. Зворотний аналiз. Оцiнка стiйкостi породних укосiв i бортiв кар'єрiв. Основнi фактори, що визначають їх стiйкiсть. Гiрничотехнiчнi i спецiальнi способи управлiння станом бортiв кар'єрiв. Поняття про сейсмiчних хвилях, їх параметри; вплив сейсмiчних сигналiв на споруджуванi й експлуатованi пiдземнi споруди. Принципи та прийоми геомеханiчного впливу на масив для пiдвищення iнтенсивностi i тривалостi нафто газоносних свердловин. Методи контролю. Зв'язок мiж геомеханiчнi i геодинамiчних процесiв. Методи дослiджень геомеханiчних процесiв в лабораторних i натурних умовах. Предметне i аналогове моделювання. Критерiї подiбностi. Методи: еквiвалентних матерiалiв, фото пружностi, вiдцентрового моделювання. Зниження напору пiдземних вод у водоносних породах i їх осушення. Вплив пiдземних вод на стiйкiсть гiрничих виробок i укосiв гiрських порiд. Гiрничо-будiвельний дренаж. Осадка товщ гiрських порiд у результатi глибокого водозниження.
Розкривнi роботи, видалення гiрських порiд, що покривають i вмiщають корисна копалина при вiдкритiй розробцi. Розкривнi породи, що не мiстять корисних компонентiв, називаються порожнiми породами i видаляються в зовнiшнi або внутрiшнi вiдвали. Якщо розкривнi породи (наприклад, глини, пiски, вапняки, крейда та iн.) придатнi як, то вони пiддаються подальшiй переробцi (дроблення, сортування i т. д.), пiсля чого направляються споживачам. Розкривнi роботи включають процеси пiдготовки порiд до виїмки, виїмково-вантажнi роботи, транспортування i ямоутворення.
виробок, необхiдних для обслуговування видобувних вибоїв.
людей; подача чистого повiтря до робочих дiльниць (в шахтах).
Розтин для пiдземної розробки родовищ. Капiтальнi розкривають вироблення дiляться на головнi i допомiжнi. До головних вiдносять вироблення, що мають безпосереднiй вихiд на поверхню: вертикальнi i похилi стовбури шахтнi та штольнi; до допомiжних - квершлаги, гезенки, бремсберги i ухили. Пiдготовчi виробки - це головним чином штреки, пройденi за кориснi копалини. Способи розтину родовища дуже рiзноманiтнi i розрiзняються за родом головних розкриваючих виробок, за їхнiм розташуванням щодо пластiв або рудних тiл, за наявностi допомiжних розкриваючих виробок, за кiлькiстю пiдземних транспортних горизонтiв. Спосiб Розтин родовища залежить вiд рельєфу мiсцевостi, цiнностi корисної копалини, форми, розмiрiв i глибини його залягання, потужностi i кута падiння пластiв або рудних тiл, їх числа i вiдстанi мiж ними й iнших факторiв. При виборi способу розкриття вплив перерахованих вище геологiчних i гiрничотехнiчних чинникiв враховується комплексно. До найважливiших з них слiд вiднести: мiнiмальнi початковi капiтальнi витрати i термiни будiвництва шахти; концентрацiю виробництва за умови максимального збiльшення видобутку з очисного вибою; концентрацiю видобутку шахти на обмеженiй кiлькостi одночасно розроблюваних пластiв; скорочення протяжностi пiдтримуваних гiрських виробок шляхом iнтенсифiкацiї очисних робiт i перiодичного оновлення гiрського господарства шахти за рахунок пiдготовки нових горизонтiв або їх реконструкцiї. Розтин родовища вертикальними стовбурами є унiверсальним. Проходять не менше двох стволiв (два безпечних виходу з шахти на поверхню), один з яких служить для подачi свiжого повiтря в шахту, а другий - для вiдводу повiтря на поверхню.
При розтинi родовищ знаходить широке застосування схема, за якою стовбури 1, 2 проводять на повну проектну глибину; бiля них споруджують вироблення вiд катувального горизонту (триствольний двiр, квершлаг 3, головнi штреки 4). Вгору по кориснiй породi проводять комплект похилих капiтальних виробок (бремсберг 5 iз ходками), а вiд них - штреки: вiдкатний 6 i вентиляцiйний 7. Мiж ними розташовують довгi очиснi забої, якi обладнують механiзованими комплексами для видобутку корисних копалин. У верхнiй межi родовища споруджують вироблення вентиляцiйного горизонту. з очисного вибою транспортується по штреку 6, бремсберга 5, квершлаг 3 i через один iз стовбурiв видається на поверхню.
Руднi родовища зазвичай вiдрiзняються непостiйнiстю потужностi i кутiв падiння рудних тiл, наявнiстю великої кiлькостi порушень, незначними розмiрами по довжинi, але з великим поширенням в глибину та iн Тому розкриття їх здiйснюється вертикальними стволами i квершлагами, прохiдними послiдовно, у мiру поглиблення стволiв. Стовбури 1 для пiдйому корисної копалини у своєму розпорядженнi приблизно в середнiй частинi родовища, а стовбури 2 для вентиляцiї - на флангах.
При видобутку корисних копалин вiдбувається обвалення гiрських порiд i опускання верхнiх товщ. Тому при Розтин родовища крутих i похилих шахтнi стовбури проходять в породах лежачого боки поза зоною зсовування з тим, щоб уникнути деформацiї стовбурiв. Крiм того, це виключає втрати цiнних руд в охоронних цiликах, необхiдних для охорони стовбурiв. Похилими стовбурами розкривають зазвичай вiдокремленi пласти або руднi тiла при порiвняно невеликiй глибинi їх залягання. Стовбури проходять пiд кутом до 18 ° i при розкриттi пластiв розташовують по корисної копалини, а рудних тiл - в порожнiх породах лежачого боки. Спочатку похилi стовбури розкривають запаси верхнього горизонту; у мiру їх вiдпрацювання стовбури поглиблюють до наступного горизонту i т. д.
Розтин родовища з допомогою штолень виробляють при сильно розчленованому рельєфi мiсцевостi, коли застосування вертикальних або похилих стовбурiв технiчно неможливо або економiчно недоцiльно. У залежностi вiд розташування родовища по вiдношенню до гiрського схилу штольнi проводять з корисних копалин або по пустих породах. Можливо поєднання головних розкриваючих виробок, наприклад вертикальних i похилих стволiв (комбiнований спосiб розтину). Похилий ствол в цьому випадку використовується для конвеєрного транспорту корисної копалини на поверхню, а вертикальний - для допомiжних цiлей.
Розтин для вiдкритої розробки родовищ включає проведення похилих (капiтальних) вiдкритих виробок з поперечним перерiзом схiдчастої форми або у виглядi трапецiї або трикутника (напiв траншей) з поверхнi землi або вiд розроблюваної частинi кар'єру до новостворюваних робочим обрiїв. Безпосереднiм продовженням капiтальної траншеї є горизонтальна вироблення з трапецеподiбним (трикутним) поперечним перерiзом - розрiзна траншея (напiв траншея), що проводиться для створення початкового фронту гiрничих робiт.
пiдошвi траншеї розмiщуються транспортнi комунiкацiї i ширина основи траншей визначається габаритами транспортних судин (наприклад, думпкарiв, автосамоскидiв). Поздовжнiй ухил похилих капiтальних траншей, призначений для або автомобiльного транспорту, в бiльшостi випадкiв не перевищує вiдповiдно 40 i 80 ‰. Крутi траншеї для конвеєрiв мають ухил до 18 °, а для скiпiв - до 45 °. Якщо напрямок перемiщення гiрських порiд (вантажопотокiв) з кар'єру рiзне, кожен уступ може розкриватися окремої капiтальної траншеєю. Груповi траншеї застосовуються для подiлу вантажопотокiв розкривних порiд i корисної копалини. Зовнiшнiми стацiонарними траншеями розкривають кар'єри, розробляють горизонтальнi i пологi поклади. Розтин родовища ковзаючими з'їздами дозволяє зменшити обсяг гiрських робiт в перiод будiвництва кар'єру. Ковзаючими з'їздами розкривають зазвичай 2-4 нижнiх робочих уступу при розробцi круто падаючих родовищ. Розтин родовища внутрiшнiми капiтальними траншеями здiйснюють при розробцi похилих покладiв корисних копалин (до 27-30 °). Траса системи капiтальних траншей (просторове положення i напрямок поздовжньої осi траншiв) може бути простою, якщо траншеї розташованi на одному борту кар'єра i напрямок руху транспортних засобiв не змiнюється. Складна траса складається з двох або декiлькох дiлянок рiзного напрямку, з'єднаних мiж собою за допомогою тупикiв (при транспортi) або петель малого радiуса (зазвичай при автотранспортi). Спiральна траса проходить по всiх бортах кар'єра, оперiзуючи його один або кiлька разiв. Часто 2-3 верхнiх уступу кар'єра розкривають зовнiшнiми траншеями, а нижче лежачi уступи - внутрiшнiми капiтальними. Інодi кар'єри розкривають пiдземними виробками - похилими i вертикальними стовбурами з штольнями або тунелями.
Вибiр рацiонального способу розтину родовища провадиться в перiод проектування гiрничого пiдприємства i є складною iнженерною задачею в силу специфiки гiрничого виробництва: нестабiльнiсть виробничих умов (мiнливiсть природних факторiв); розкиданiсть робочих мiсць i їх безперервне перемiщення; необхiднiсть постiйного вiдтворення вибувають (вiдпрацьованих) очисних вибоїв. При проектуваннi, крiм класичного математико-аналiтичного, застосовується метод комплексної оптимiзацiї проектних рiшень, при якому розробляється кiлька варiантiв Розтин родовища з подальшим складанням економiко-математичної моделi шахти (кар'єру). При подальшому вирiшеннi на ЕОМ вiдшукується найкращий варiант. Про Розтин родовища природного газу, нафти, торфу див. в ст.
Руйнування гiрських порiд, буро-вибуховi роботи
Короткi iсторичнi вiдомостi
Першим вибуховою речовиною був чорний (димний) порох, який застосовували протягом декiлькох столiть для вiйськових цiлей.
Порох винайдений в Китаї в стародавнi часи; дата його винаходу, а також iмена винахiдникiв не встановленi.
Першi вiдомостi про застосування пороху в гiрничiй справi в Росiї наведенi у працi великого росiйського вченого М. В. Ломоносова «Про народження i природу селiтри», написаному в 1749 р. У цiй роботi вiн дав наукове тлумачення вибухової перетворення пороху i його дiї на руйнується середу.
У 1835 р. Були проведенi випробування, спрямованi на посилення дiї пороху своєрiдними прийомами, що представляють собою зачатки використання кумулятивного ефекту.
Перший перiод розвитку вибухової справи характерний примiтивною технiкою бурових робiт, яка, за описом Ломоносова i його сучасника І. Шлаттера, зводилася до ручного бурiння шпурiв дiаметром 28, 37 та 50 мм, глибиною близько 1 м.
Заряджання шпурiв виробляли розсипних порохом, а при наявностi в шпурах води - патронованими в паперову оболонку. Для набiйки застосовували глину. До цього часу були розробленi деякi правила безпеки, якi рекомендували, наприклад, пiдривнику не входити в забiй негайно ж, якщо не стався вибух заряду пороху.
Перша половина XIX ст. Ознаменувалася подальшим розвитком технiки буро-вибухових робiт: з'являються венцових (хрестовi) та iншi форми головки бурiв, уточнюються вимоги до пороху, глибина шпурiв збiльшується до 1,5 м. Починають застосовувати вибуховий вруб.
До того ж часу вiдноситься перша спроба класифiкацiї гiрських порiд за видобутку, проведена на рудниках Коливано - Воскресенських заводiв, i вiдкриття росiйськими iнженерами електричного способу пiдривання зарядiв.
У 1812 р. У Росiї П. Л. Шиллингом був винайдений перший електро запальник. У 1822 р. Проводяться дослiди по електро пiдривання. В надалi питання електро пiдривання були розвиненi М. М. Борескова. Успiхам електро пiдривання в Росiї чимало сприяв вiдомий радянський вчений електротехнiк Б. С. Якобi. Ідея створення контрольно-вимiрювальних приладiв для електричного пiдривання належить росiйським дослiдникам. Росiйськими фахiвцями (Гавриловим i Шпакова) була розроблена також i теорiя електро - висадження.
У першiй половинi XIX ст. З'являються перфоратори - обертальнi бурильнi механiзми, якi приводяться в дiю в ручну.
У 1831 р. В Англiї був винайдений вогнепровiдний шнур (шнур бiкфордiв).
У першiй половинi XIX ст. Запропоновано ряд ВВ. бiльш потужних i безпечних.
робiт.
Винахiд динамiту зажадало створення вiдповiдних потужних iнiцiаторiв. В якостi початкового iмпульсу М. М Зiнiн застосував невеликi пороховi заряди, займистi вогнепровiдного шнура. Цей метод iнiцiювання не дозволяв отримати повну потужнiсть вiд вибуху динамiтного заряду. У 1867 р. Шведським iнженером А. Нобелем був винайдений капсуль-детонатор, застосування якого пiдвищило ефективнiсть пiдривання динамiтом.
У 1867 р. в Швецiї були винайденi амонiти.
з величиною заряду ВР.
В останнiй чвертi XIX ст. При переходi на розробку бiльш глибоких горизонтiв виникла необхiднiсть у вишукуваннi нових безпечних ВВ для пiдривних робiт у шахтах, небезпечних по газу або вугiльного пилу.
Методи вибухових робiт
1. Метод шпурових зарядiв
характеризується подовженими розрядами в шпурах. Застосовується: на пiдземних розробках при проведеннi гiрничих виробок i частково при вiдбою корисних копалин в очисних виробках; на вiдкритих розробках при потужностi пласта корисної копалини до 6 м.; при селективнiй видобутку, коли потужнiсть окремих пластiв невелика; при розробцi цiнних корисних копалин, коли необхiдно зберегти їх структуру або уникнути дроблення.
2. Метод свердловинних зарядiв
характеризується подовженими зарядами, що розташовуються в свердловинах дiаметром 75 - 300 мм. Застосовується на вiдкритих розробках при висотi уступу бiльше 6 м, а також на пiдземних розробках для вiдбою руди.
3. Метод камерних зарядiв в рудної промисловостi при вiдбою корисних копалин, при пiдриваннi мiж камерних цiликiв i поглинання пустот пiсля вiдпрацювання камер; на вiдкритих розробках при розпушуваннi великих мас породи на кар'єрах будiвельних матерiалiв i при будiвельних роботах.
4. Метод мало камерних зарядiв не повинна перевищувати 5 м. Широкого поширення метод не отримав
5. Метод зовнiшнiх зарядiв
(накладних зарядiв) характеризується застосуванням зарядiв, прикладених до руйнованому об'єкту. Застосовується: при дробленнi негабаритних каменiв на вiдкритих розробках; на горизонтi грохочення при пiдземних розробках, а також при лiквiдацiї заторiв вище горизонт грохочення. Широкого поширення не має iз за високої витрати ВВ.
Способи бурiння
що збiгається з вiссю свердловини (шпуру), i одночасно подається вздовж неї на забiй свердловини. Руйнування породи проводиться в основному сколюванням з поверхнi
2. Ударне бурiння використовується в породах з коефiцiєнтом фортецi 6 i вище, що вимагають значних зусиль на одиницю леза бурового iнструменту
3. Ударно-обертальне бурiння. При цьому способi бурiння вiдбувається безперервне руйнування породи без вiдриву бурового iнструменту вiд вибою шпуру або свердловини. Воно здiйснюється буровими агрегатами, якi складаються з окремих механiзмiв ударної дiї.
Список лiтератури
1. Гiрнича справа: Енциклопедичний довiдник.
2. Інтернет статтi http://www.oval.ru/enc/15486.html
| 
