Основы горного дела (стр. 1 )

Донецкий национальный технический университет

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

Учебное пособие для самостоятельной работы над курсом

ОСНОВЫ ГОРНОГО ДЕЛА

Раздел

ВВЕДЕНИЕ В ГОРНОЕ ДЕЛО

(ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ УЧЕБНО-КВАЛИФФИКАЦИОННОГО УРОВНЯ «ГОРНЫЙ ИНЖЕНЕР»)

Донецк 2001

УДК 622.27

ОСНОВЫ ГОРНОГО ДЕЛА раздел «Введение в горное дело»

Учебное пособие для самостоятельной работы по курсу.

Донецк, ДонНТУ, 2001. – 61 с.

Является вводной частью в курс «Основы горного дела». На элементарном примере знакомит студентов с основными понятиями о технологии подземной добычи угля. Изучается терминология, даны понятия о вскрытии и подготовке пласта. Описаны технология очистных работ, работа подземного транспорта и подъема, вентиляция шахты.

Этот курс является основой для более глубокого изучения отдельных разделов горного производства.

Утверждено кафедрой разработки

месторождений полезных ископаемых

Протокол № 8 от 01.01.2001

© , 2001
СОДЕРЖАНИЕ

1.Общие указания...................................... ………………………………… 4

2.Элементы залегания угольных пластов ………………………..……. 5

3.Шахтное поле........ ………………………………………….……….. 7

4.Стадии разработки шахтного поля …………………….………...….. 10

5.Вскрытие шахтного поля…………………………………………… 11

6.Подготовка шахтного поля………………………………….....…... 18

7.Очистные работы ………………………………………………………. 21

8.Порядок разработки этажей. Воспроизводство очистных забоев … 29

9. Разработка уклонной части шахтного поля………………………… 32

10. Другие виды подземных горных выработок ……………………. 37

11.Подземный транспорт ……………………………………………. 42

12.Вентиляция шахты……………………………………………… 47

13.Водоотлив………………………………………………………… 49

14.Понятия о сдвижении горных пород.………………………. 51

Приложение …………………………………………………................. 56

Задания на контрольную работу ………………………………………….. 60

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Цель данного учебного пособия - ознакомить будущего горного инженера с основными понятиями о технологии подземной добычи угля.

Угольная шахта - это сложный комплекс горных выработок и машин, работающих в тяжелых природных условиях: большие глубины, высокая температура, газообильность. Сложности усугубляются тем, что
рабочее место геометрически не постоянно и перемещается в пространстве, причем горные работы постепенно уходят все глубже от поверхности, где природные условия более жесткие. Шахта, как предприятие, должна быть рентабельной, т. е. обеспечивать получение прибыли, однако ухудшающиеся с течением времени горно-геологические условия неумолимо вызывают снижение величины этой прибыли. Следовательно, техника и технология угледобычи не может не совершенствоваться, каких бы высоких уровней они сегодня не достигли. Технология угледобычи многозвенная, на шахте работают горные инженеры многих профилей - технологи, электромеханики, строители, обогатители, маркшейдеры. Работа каждого из них направлена на какой-то узкий процесс, но объединяет усилия инженерного корпуса технолог.

Учитывая многозвенность процесса угледобычи, изучать технологию горного производства целесообразно по принципу "от простого к сложному".

Раздел курса "Основы горного дела" – «Введение в горное дело» построен по следующей схеме: студент на простом примере знакомится с шахтой – в какой последовательности ее строят, как функционирует действующая шахта, какие она имеет основные звенья. В процессе рассмотрения примера изучается терминология. Представив себе шахту как некий механизм с многими узлами, студент получает самые общие характеристики этой системы. Имея общее представление о шахте, можно переходить к более подробному изучению отдельных ее звеньев - парка горных машин, технологии сооружения выработок, технологии добычи угля, изучению сопутствующих процессов и служб - транспорт угля, переработка его, проветривание шахты. Изучив эти курсы, студент может осознанно изучать
вопросы экономики и организации горного производства.

При изучении данного курса необходимо обратить внимание на терминологию и умение воспроизвести на листе бумаги схемы и чертежи.
После каждого параграфа в пособии помещены вопросы для самоконтроля.
Обучающийся должен ответить на них, в необходимых случаях сверившись
с ответом. В этом случае он может быть уверен, что изучив пособие до
конца, он на первом уровне обучения знаком с угольной шахтой и может
переходить к углубленному изучению технологии горного производства.

2. ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЛЕГАНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Уголь - это осадочная горная порода. В процессе накопления органических осадков образовывались горизонтальные осадочные слои, которые покрывались осадками неорганическими. Под действием давления минеральных осадков с течением времени происходил процесс углефикации органических осадков и формировались угольные пласты. Угольные пласты были расположены горизонтально, но в период горообразовательных процессов получали определенный наклон к горизонтальной плоскости. С течением времени поверхность выветривалась, выравнивалась, покрывалась осадками более поздних геологических периодов. На рис. 1 показан случай залегания горизонтальных пластов и пластов, собранных в складки.

Толща горных пород, покрывающих пласт, называется кровлей этого пласта, а породы, на которых покоится угольный пласт, - это его почва.
Породи кровли и почвы пласта не однородны по составу и представлены обычно как глинистые и песчаные сланцы, песчаники, известняки. Если измерить толщину пласта между его почвой и кровлей по нормали к напластованию, то эту величину принято называть мощностью пласта. В зависимости от мощности угольные пласты подразделяют на: тонкие (мощность до 1,2 м), средней мощности (от 1,2 м до 3,5 м) и мощные, имеющие мощность более 3,5 м. Мощность пласта обычно обозначают буквой т (рис. 3). Одним из важнейших элементов залегания угольного пласта является угол падения. На рис. 2 показана часть плоскости угольного пласта А, пересеченного горизонтальной плоскостью В (условно).

Пространственный угол между плоскостью пласта и горизонтальной
плоскостью и называется углом падения пласта. Он измеряется обычно в угловых градусах.

В зависимости от угла падения пласты подразделяются на:

пологие – угол падения до 18 градусов, наклонные – угол падения от 19° до 35°, крутонаклонные – угол падения от 36° до 55° и крутые – угол падения более 55°

Линия пересечения плоскости пласта и горизонтальной плоскости
называется линией простирания пласта. Если в плоскости пласта провести линию, перпендикулярную линии падения пласта, то направление по
этой линии вниз будет называться направлением или линией падения
пласта; противоположное направление - направлением или линией восстания пласта. В практике горного дела принято ориентировать линии падения и простирания пласта по сторонам света. Например, если линия падения пласта направлена на Юг, то говорят, что пласт падает на Юг или
простирается с Востока на Запад. Если угольный пласт горизонтален, тогда
расстояние от дневной поверхности до плоскости пласта называют глубиной
залегания пласта. Для негоризонтально залегающих пластов понятие глубины залегания имеет конкретную величину только для определенной точки пласта. В большинстве случаев угольные пласты имеют непосредственный выход на дневную поверхность или под слои осадочных пород четвертичного геологического периода (так называемые «наносы»). Таким образом, каждый конкретный угольный пласт характеризуется следующими элементами залегания: глубиной залегания, мощностью пласта, углом падения пласта, направлением линии падения пласта. Например, пласт будет конкретно определен, если сказать, что он залегает под углом 10°, простирается с Северо-востока на Юго-запад, имеет мощность 1,3 м и
выходит под наносы на глубине 40 м. Более подробные сведения о пласте
мы будем иметь, если скажем, что в кровле пласта залегают слои известняка, а в почве - глинистого сланца.

Задание для самоконтроля

В разрезе вертикальной плоскостью, проходящей по линии падения
пласта, покажите угольный пласт, имеющий мощность 2,0 м, залегающий
под углом 15 градусов и выходящий под наносы на глубине 10 м. Пласт
простирается с Севера на Юг.

(Ответ показан в приложении).

3. ШАХТНОЕ ПОЛЕ

Каждой шахте, как производственной единице, выделяется для разработки определенный участок угольного пласта. Такой участок называют шахтным полем, аналогично, например, полю какого-то сельхозпредприятия. Следует помнить, что шахтное поле имеет место только под землей, в пределах плоскости пласта. Дневная поверхность, за исключением небольшого участка для строительства принадлежащих шахте зданий, шахте не принадлежит и к шахтному полю не относится. Шахте могут быть выделены поля на одном или нескольких угольных пластах.

В данном учебном курсе студенту достаточно ознакомиться с шахтой, разрабатывающей один угольный пласт.

Поскольку шахтное поле - это участок пласта, он должен иметь
границы и размеры. В дальнейшем будем вести речь о разработке угольного пласта, залегающего под определенным постоянным углом и с определенным направлением линии простирания. Такое залегание пласта называют правильным. Этот случай наиболее удобен на начальном этапе изучения горного дела.

На рис. 4а в изометрии показан участок угольного пласта, залегающего под углом α, простирающегося с Востока на Запад. Участок ограничен сверху горизонтальной линией, расположенной в плоскости пласта на глубине h0 . Эту границу шахтного поля называют верхней, или границей по восстанию пласта. С нижней (Южной) стороны шахтное поле ограничено горизонтальной линией, которая отстоит от верхней границы на величину Н. Эта величина называется размером шахтного поля по падению пласта, а граница - нижней, или границей по падению пласта. Шахтному полю обычно стараются придать форму прямоугольника, вытянутого в направлении простирания пласта. Следовательно, боковые границы – Восточная и Западная, тоже будут параллельны одна другой и расстояние между ними S называют размером шахтного поля по простиранию.