Горные выработки, их классификация и назначение

ТЕМА 5. Горные выработки, их классификация и назначение

 

1. Назначение  выработки. Классификация по отношению  к земной поверхности.

2. Классификация горных выработок.

3. Выработки  околоствольного двора.

4. Формы  выработок.

 

1. Назначение  выработки. Классификация по отношению  к земной поверхности

 

Производственное горное предприятие, осуществляющее разработку угольного месторождения подземным способом, называется угольной шахтой. В понятие шахта включают комплекс подземных горных выработок и все относящиеся к ней наземные сооружения.

Чтобы использовать полезное ископаемое, залегающее в недрах земли, необходимо открыть доступ к нему, отделить его от общей массы пород и выдать на поверхность. Работы, которые производят при выемке полезного ископаемого или при подготовке его к выемке, называются горными работами.

В результате горных работ в толще полезного ископаемого или пустых пород образуются полости, называемые горными выработками.

Горные выработки по назначению подразделяются на разведочные и эксплуатационные. Разведочные выработки проводят с целью отыскания и разведки залежи полезного ископаемого, а эксплуатационные – с целью его добычи.

По отношению к земной поверхности горные выработки подразделяются на открытые и подземные. Открытые выработки проводят на поверхности земли, подземные – внутри пород на некоторой глубине от поверхности.

 

2. Классификация  горных выработок

 

Разработка месторождений полезного ископаемого складывается из трех этапов: вскрытие, подготовка и очистная выемка. В связи с этим эксплуатационные горные выработки подразделяются на капитальные, подготовительные и очистные.

Капитальными называются выработки, которые обеспечивают доступ к месторождению или его части. Это вскрывающие выработки (шахтный ствол, квершлаг и др.).

Подготовительными называются выработки, с помощью которых подготавливают месторождение для ведения очистных работ (откаточный штрек, уклон и др.). Подготовительные выработки проводят от капитальных.

После проведения подготовительных выработок приступают к очистным работам, в результате которых  образуются очистные выработки (рис. 1.1, 14) – это выработки, предназначенные для непосредственной добычи полезного ископаемого (камера, лава). Поверхность очистной выработки, с которой непосредственно осуществляется выемка полезного ископаемого, называется очистным забоем. Очистной забой значительной длины называется лавой.

 

 

Начало выработки, выходящей на земную поверхность или в другую выработку, называют устьем.

Поверхность, ограничивающая горную выработку и перемещающаяся в результате ведения горных работ, называется забоем.

Поверхности, ограничивающие выработки с боков, называются боками выработки. Поверхность, ограничивающая выработку сверху, называется кровлей, снизу – почвой.

 

По положению в земной коре подземные выработки могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными. Они могут иметь непосредственный выход на земную поверхность или не иметь его.

 

 

 

Вертикальные выработки

Вертикальные горные выработки могут иметь непосредственный выход на земную поверхность или не иметь его. К вертикальным выработкам относятся стволы, гезенки, шурфы.

Вертикальный ствол – вертикальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность, проводимая с целью вскрытия месторождения полезного ископаемого и предназначенная для обслуживания подземных работ.

Стволы делятся на главные и вспомогательные.

Главный ствол (см. рис. 1.1, 1) предназначен для выдачи полезного ископаемого, вспомогательный (см. рис. 1.1, 2) – для спуска-подъема людей, материалов, оборудования, проветривания и других вспомогательных целей.

Нижняя часть ствола ниже уровня околоствольного двора называется зумпфом. Он предназначен для размещения подъемного сосуда (скипа или многоэтажной клети) в момент загрузки.

Вертикальные стволы имеют круглую, прямоугольную или эллиптическую форму поперечного сечения.

Слепой ствол – вертикальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и служащая для подъема груза с нижележащего горизонта на вышележащий с помощью подъемных установок. Слепые стволы служат для вскрытия отдельных частей месторождений из подземных выработок.

Гезенк – вертикальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и служащая для спуска грузов с вышележащего горизонта на нижележащий под действием собственного веса, а также для вентиляции, прокладки по ним электрических кабелей и трубопроводов.

Шурф (рис. 1.1, 12) – вертикальная горная выработка (реже наклонная), обычно малого сечения и небольшой глубины, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для различных целей: разведки, размещения взрывчатых веществ при массовых взрывах, а при эксплуатации – для проветривания, спуска материалов и т.п.

 

Горизонтальные выработки

К горизонтальным горным выработкам относятся штольни, квершлаги, штреки, просеки, орты и др. Горизонтальные выработки имеют наклон не более 30 с целью обеспечения самотека воды.

Штольня – горизонтальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность, проводимая с целью вскрытия месторождения полезного ископаемого и предназначенная для обслуживания подземных работ.

Тоннель – выработка, имеющая выход на поверхность с двух концов. Это сквозная выработка, служащая для транспортных целей.

Квершлаг (рис. 1.1, 3) – горизонтальная (или наклонная) горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая вкрест простирания пласта, предназначена для вскрытия пласта и обслуживания подземных работ.

Штрек (рис. 1.1, 4) – горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая по простиранию пласта при наклонном залегании, а при горизонтальном – в любом направлении.

Штреки бывают главные, откаточные, вентиляционные, промежуточные, конвейерные и пр. Штреки, проведенные по пустым породам, называются полевыми.

Просек (рис. 1.1, 5) – горизонтальная горная выработка, проводимая параллельно штреку обычно без подрывки боковых пород, предназначенная для осуществления нарезных работ или проветривания штреков в период их проходки.

Орт – горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая в мощных пластах (вкрест простирания) или рудных залежах в пределах их горизонтальной мощности.

Сбойка – горизонтальная выработка, проводимая между расположенными рядом наклонными выработками.

 

Наклонные выработки

Наклонные горные выработки могут иметь выход на земную поверхность и могут быть без него. К наклонным горным выработкам, имеющим непосредственный выход на земную поверхность, относятся наклонные шурфы, стволы, штольни. Они имеют то же назначение и те же основные признаки, что и одноименные вертикальные или горизонтальные выработки, отличаясь от них лишь положением в земной коре.

К наклонным выработкам, не имеющим непосредственного выхода на земную поверхность, относятся бремсберги, уклоны, скаты, ходки, печи.

Бремсберг (рис. 1.1, 6) – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и служащая для спуска полезного ископаемого с вышележащего горизонта на нижележащий при помощи механических устройств.

Уклон (рис. 1.1, 7) – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, служащая для подъема полезного ископаемого с нижних горизонтов на верхний с помощью механических устройств.

Скат – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по пласту полезного ископаемого и служащая для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса.

Ходок (рис. 1.1, 8,9) – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, предназначенная для различных целей (передвижения людей, доставки материалов и оборудования, вентиляции и пр.). Ходки проводят параллельно названным выше наклонным выработкам. Они оборудуются соответствующими транспортными средствами.

Печь – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая по пласту полезного ископаемого в пределах его мощности. По печам осуществляется передвижение людей, транспортирование угля, материалов и т.д. Печь, в которой начинается развитие работ по выемке угля, называется разрезной.

На рудниках наклонные выработки (иногда вертикальные), не имеющие непосредственного выхода на земную поверхность, проводимые по полезному ископаемому или пустым породам, служащие для спуска полезного ископаемого под действием силы тяжести и других целей, называются восстающими.

 

3. Выработки  околоствольного двора

 

При вскрытии шахтного поля стволы сооружают на заранее установленную глубину до откаточного горизонта, где проводят ряд горизонтальных выработок. Часть из них непосредственно соединяется со стволами и служит для транспортирования вагонеток с углем, породой и материалами, а также для передвижения людей; другая часть (камеры) предназначена для установки оборудования, ремонта машин и механизмов, хранения материалов и других целей.

Совокупность камер и выработок, примыкающих к шахтному стволу и предназначенных для обслуживания подземного хозяйства, называется околоствольным двором. В околоствольном дворе располагаются следующие камеры: электроподстанция, насосная, электровозное депо, камера ожидания, диспетчерская, водосборник, медпункт и др. Околоствольный двор является своего рода станцией, принимающей весь груз, подлежащий выдаче на поверхность, и отправляющей от стволов шахты составы порожних вагонеток, материалы и оборудование к рабочим участкам.

 

4. Формы  выработок

 

Форму поперечного сечения выработки выбирают в зависимости от свойств горных пород, горного давления, типа и конструкции крепления, назначения и срока службы выработки, а также способа ее проведения. При выборе формы поперечного сечения горной выработки необходимо руководствоваться такими основными технико-экономическими требованиями: высокая устойчивость формы под воздействием на нее горного давления, максимум полезной площади сечения, экономичность и удобство эксплуатации.

Форма поперечного сечения горизонтальных выработок может быть различной – прямоугольной, трапециевидной, полигональной, несимметричной, сводчатой с прямыми и наклонными боками, с обратным сводом, круглой и пр.