Строение и слоистость горных пород.
Породы осадочного типа характеризуются наличием переслаивающихся пластов глинистых (аргиллитов) и песчанистых (алевролиты), известняков, песчаников и других пород. Эти породы рассекаются множеством трещин, которые разделяют горный массив на структурные блоки.
Различают ложную, непосредственную и основную кровлю. Различают ложную, непосредственную и основную почвы.
Слоистость - неоднородность осадочных слоев в разрезе. Основная причина слоистости - смена слабых пород крепкими. Расслоение проходит по прослойкам слабых пород. Чем меньше связь между слоями и чем тоньше слои, тем легче они обрушаются небольшими участками (кусками, плитками).
Трещиноватость. Трещиноватостью характеризуются глинистые породы (аргиллиты) в которых расстояние между трещинами часто бывает меньше мощности пластовой отдельности. Пластовая отдельность - это мощность пород между плоскостями ослабления. Наибольшее расслоение пород наблюдается при наличии в них прослойков слюдистого и углистого материала, глинистого сланца и при наличии растительных остатков. По своему происхождению трещины разделяются на:
· Эндогенные, образовавшие в результате физико-химических процессов, метаморфизма и д.р.
· Экзогенные, образовавшиеся в результате тектонических процессов и ведения горных работ.
Устойчивость горных пород зависит от густоты трещин, определяемой числом трещин на один метр квадратный площади массива. В зависимости от трещеноватости различают:
1. Нетрещиноватые породы
2. Слабо трещиноватые
3. Среднетрещиноватые
4. Очень сильно трещиноватые
Обрушаемость. Обрушаемость это способность пород кровли к разрыву оплошности, разламыванию на части и беспорядочному падению в выработанному пространству.
Последовательность и характер развития процессов обрушения пород кровли в очистных забоях, определяются структурными особенностями и механическими свойствами осадочных пород.
Введем понятие связанно с управление кровлей полным обрушение. При этом способе управления кровлей различают следующие понятия: первую посадку, первичную посадку и вторичную посадку кровли. Первая посадка производится после отхода забоя (лавы) от монтажной камеры при этом кровля может не обрушаться, иногда она может начать обрушаться на расстоянии 50-80 метров от монтажной камеры. После первой посадки происходит регулярное обрушение непосредственно кровли в след за продвиганием лавы, которая называется первичная посадка или установившимся шагом обрушения непосредственной кровли, даже после тога как произошла несколько первичных посадок основная кровле все еще нависает в виде консольных плит. По мере продвигания очистного забоя (лавы) эта консольная плита все увеличивается и наконец наступает такой момент, когда она начинает обрушаться. Обрушение консольной плиты основной кровли называется вторичная посадка кровля. Вторичная посадка иногда протекает очень бурно и сопровождается звуковыми эффектами.
Форма и условие залегание пластов.
Горно-геологический фактор. К значительным затруднениям при разработке приводит обиженность пластов. Это вызвано перераспределение напряжений при выемки отдельных пластов, которое охватывает часть свиты или даже всю свиту пластов, осложняю их выемку. Эффективное и безлопасная отработка сближенных пластов особенно мощных требует научного обоснования порядка и очередности их выемки, выбора соответствующих систем разработки и их параметров.
Глубина залегания.
С ростом глубины залегания пластов повышается горное давление, температура, газоносность угольных пластов и боковых пород. С увеличением глубины возрастают число и интенсивность горных ударов, внезапных выбросов угля, породы и газа. Глубина разработки оказывает внимание на вентиляционную сеть шахт, число вентиляционных ветвей, технологическую схему шахты, на средства выемки угля, шахтный подъем, поземный транспорт, шахтный водоотлив и другие показатели. Строительство глубоких шахт требует огромных капиталовложений, отличается длительными сроками ввода в эксплуатацию.
Газоносность.
Большинство угольных пластов и вмещающих пород содержат метан. Различают следующие формы его выделения в рудничную атмосферу:
· Обыкновенное - непрерывное медленное выделение из трещин и пор в угле и породе по всей обнаженной породы.
· Суфлярное - бурное выделение газа из трещин шпуров и скважин происходяших продолжительное время при значительном дебите.
· Внезапное - это местное интенсивное выделение больших количеств газа в течении короткрого промежутка времени сопровождающиеся разрушением угольного пласта или пород и в особых условиях способно вызвать выброс угля.
Газоносность пластов оказывает влияние на топологию сети горных выработок. Схему вскрытия систему разработки. И порядок отработки выемочных столбов. Газобильность шахты принято оценивать: отношением общего метановыделения в шахте к средней ее добыче тонн за сутки и называемой относительной метанообильностью. (М3/т- суточной добычи) (q)
В России правилами безопасности в угольных шахтах если встречается то шахта называется газовой.
До 5 м3/т I
5-10
10 - 15
Сверхкатегорние (суфлярное)>15
Опастная по внезапным выбрасам
В Росси правилами безопасности установлены предельно допустимые концентрации метана в атмосфере подземных горных выработок:
· Исходящая струя лавы или тупиковой выработки (камеры) не более 1%
· Общая исходящая струя не более 0,75%
· Поступающая струя в очистной или подготовительный забой не более 0,5%
· Местные скопления не более 2%
Наибольшеа опастность метана заключается в том, что газовоздушная смесь воздуха при содержании метана 5,5-14,5 % взрывчато, при соединении в рудничной атмосфере метана с угольной пылью в определенных соотношений сила взрыва увеличивается.
Склонность угля к самовозгоранию. Угли всех марок в разной степени склонен к самовозгорании. Эндогенные пожары в шахте. При этом возникают опастность остановки работы горного предприятия. Наиболее часто они возникают в выработонном пространсве деформированных под действие горного давления угольных целиках в местах геологических нарушений. Для предотврашения опасных эндогенных пожаров необходима по возможности угольной выемкиугля, как по мощности так и плошади пласта (бесцеликовая) и полная изоляция выработонных пространств за счет использования полевой подготовки (проведение подготовительной выработки по пустым породам), применение систем разработки с закладкой выработонного пространства. И специальных технических средств (установой подземного получения азота и подачи его в выработанное пространство) в соответствии правил безопастности вскрытие подготовка и разработка пластов угля склонных к самовозгоранию должны проводиться через полевые выробатки.
Горные удары с ростом глубины разработки увеличивается наприженное состояние в массиве горных пород. И как следствие повышается опасность возникновения горных ударов, особенно на пластах с углем обладающих высокоми упругими свойствами и способностью хрупкому разрушению. В связи с тем что горные удары происходят в местах концентрации напряжения для безлопастной разработки таких зон. Это достигается путем отработки пластов без оставления целиков, использование управления кровли с закладкой вырабботонного пространства, применением систем разработки с минимальным числом провощдимых горных выработок.
Обводненность. Сильно обводненные породы менее устойчивы, допускают меньшие обнажения, приобретают склоноость к пучению. Особую опастность для ведения нужных горных работ представляют плывуны и каосты, заполненные водой или имеющие связь с водоемом. Все это влияет на всрытие и подготовку местороджение. Применяемые системы разработки и средства механизации горных работ, а также крепления горных выработок.
Очистные работы в угольных шахтах
Очитсные работы являются третей стадией разработки полезных ископаемых.
Очистные работы - выему полезных ископаемых, крепление забоя и управление кровлей. Очистные работы ведутся в очитстных горных работах.
Очистная выемка - совокупность процессов отбойки погрузки на забойный конвейер и доставки угля до ближайшей транспортной выработки (выемочной - конвеерной штрек, бремсберг, уклон),
выемочная выработка - выработка которая примыкает к очистному забою.
Названные процессы характерны для наклонных и пологих пластов, где широко применяется комплексная механизация (ЭТО ВЫСШАЯ СТЕПЕНЬ механизации, когда ручной труд на основных и вспомогательных операциях заменяется на работу машин и устройств, а ручной труд есть только для управления процессов производва). В других условиях могут отсутсвовать такие процессы как крепление и управление кровлей, погрузка и механизированная доставка угля в забой.
Очистная выемка является основным процессом очитсных забоев.
Очистной забой - поверхность очистной выработке с которой осуществляется отделение полезного ископаемого. По технологическому поринципу очистные забои могут быть:
· Длинные
· Короткие, до 20 метров. Технологии выемки угля сушественно различаются. Для них созданы принципиально различные способы механизации. Организации транспорта и крепления
В длинных очистных забоях, которые называют лавы, применяют две схемы выемки:
Фланговая - отделение угля от массива осуществляется выемочной машиной, перемещающейся вдоль забоя, перпендикулярно к его подвиганию. Ширина захвата шнека составляет 0,5-0,8 м. (глубина вруба, ширина стружки). В зависимости от ширины захвата комбайна различают:
1. Широкозахватная выемка более 1 м.
2. Узкозахватная выемка 0,5, 0,8, 0,63.
3. Струговая выемка 0, 05-0,15
В настоящее, время ввиду своей большой трудоемкости и стоимости работ, широкозахватная выемка не применяется в настоящее время. Основными выемочными машинами в длинных очистных забоях являются узкозахватные комбайны. Струговая выемка широкого распространения не получила (при мощности пласта менее 2 м.)
Фронтальная - отделение угля от массива осуществляется выемочным агрегатом, одновременно по свей длине очистного забоя. Такая технология позволяет осуществлять добычу угля без постоянного присутствия людей в очистном забое.
Выемку угля короткими очистными забоями применяют в частности при гидродобыче. В России основную добычу дают при подземном способе разработке дают длинные очистные забои. Они могут быть различно ориентированы, относительно элементов залегания пласта.
Комбайнами, стругами, гидромониторами, агрегатами, механогидравлическими машинами и буровзрывными работами. Наиболее распространена в длинных очистных забоях выемка угля комбайнами. Основным процессом при добыче твердых, полезных ископаемых является разрушение, т.е. отделение от массива кусков определенной крупности, т.е. кондиционных для погрузки и транспортирования.
Три основных способа разрушения:
· Механический
· Взрывчатыми веществами
· Гидравлический
В зависимости от применяемых средств выемки и поддержания обнаженных пород выделяют следующие способы выемки при подземной добыче:
1. Комплект оборудования -
2. Очистной механизированный комплекс
3. Очистной агрегат
4. Отбойные молотки
5. Взрывчатые вещества
Конвейер
Скребковые конвейеры должны удовлетворять следующим требованиям:
1. Производительность должна быть выше максимальной производительности комбайна
2. Обеспечение нормальной погрузки угля на штрековый перегружатель, минимальная высота става конвейера со стороны забоя, высокая надежность работы (Время без отказной работы должно быть максимально)
Достоинства скребковых конвейеров:
1. Высокая прочность конструкции,
2. Возможность движения комбайна по ставу конвейера
3. Передвижка конвейера гидро-домкратами без разборки
4. Возможность изменения направления грузопотока
Гидро домкрат (гидроцединдр)
1. Гидгодокмкрат
2. Шток - подвижная часть гидродомкрата
3. Поршневая полость
4. Штоковая полость
Стрелками - направление движения рабочей жидкости (эмульсия)
Широкое распространение в РФ при отработке пологих и наклонных пластов длинными очистными забоями получили скребковые конвейеры завода «АнжероМаш»
Основные технические характеристики скребковых конвейеров завода Анжромаш.
Механизированная гидрофицированная крепь.
Передвигающаяся механически гидрофицированная крепь, состоящая из кинематические связанных между собой, несущих, опорных поддерживающих и оградительных элементов. Она предназначена для механизированного крепления кровли. Она состоит из секций.
Крепление очистного забоя - это процесс установки поддерживающих кровлю (почву) специальных конструкций обеспечивающих условие для безопастного труда людей и эффективной эксплуатации горного оборудования
Типы мех. крепей.
1. - гидродомкрат (несущие) , 2. - поддерживающий элемент , 3. - опорный элемент , 4. - ограждающий элемент, - соединение элементов между собой.