История и перспективы развития техники и технологии в области подземной разработки
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение …………………………….……………………………………...……6
1.1. Содержание изучаемой дисциплины и ее связь со смежными дисциплинами …………………………..……………………………………………….….... 6
1.2. История и перспективы развития техники и технологии в области подземной разработки ………………………………………………………………....6
1.3. Важнейшие регионы в области подземной добычи руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья и строительных материалов .……….9
Понятия и стадии разработки месторождений подземным способом ..11
2.1.Общие понятия и терминология при разработке рудных и нерудных месторождений ………………………………………………………………………11
2.2. Основные понятия и схемы вскрытия месторождений подземным способом и вскрывающие выработки ………….……………….………………..…13
2.3. Основные понятия и терминология подготовительных и очистных
работ ..……………………………………………………………………….……..18
2.4. Классификация производственных процессов подземных горных
работ ……………………………………………………………..……..………...23
3. Отбойка руды ..……………………………………………………..………...25
3.1. Виды отбойки руды, область их применения .……………….………..25
3.2.Механическая отбойка ..……………………………………….………..25
3.3. Взрывная отбойка руды ……………………………………….………..26
3.4. Расчеты параметров скважинной и шпуровой отбойки ……..…........33
3.5. Понятие о кондиционном куске. Негабаритный кусок. Вторичное дробление руды …………………………………………………………..……………36
4. Доставка рудной массы .………...…………………………...……………..39
4.1. Способы доставки рудной массы …………………………………..….39
4.2. Механизированная доставка рудной массы ……………………..…. …40
4.2.1. Скреперная доставка рудной массы ………………………...…..40
4.2.2. Доставка рудной массы ПДМ ………………………………........43
4.2.3. Доставка руды комплексами самоходного оборудования ….......47
4.2.4. Доставка руды механизмами непрерывного действия …………48
4.3. Взрывная доставка рудной массы.............................................................51
4.4.Самотечная доставка рудной массы ........................................................51
4.4.1. Показатели извлечения руды при самотечной доставке ..............55
4.4.2 Основы теории выпуска руды под обрушенными породами….. 59
4.4.3 Самотечная доставка по рудоспускам .……………….................64
5 . Поддержание очистного пространства ..................................................…65
5.1. Способы поддержания очистного пространства ...…….……….…….65
5.2. Естественное поддержание очистного пространства ...........................66
5.3. Искусственное поддержание очистного пространства .…………..….70
5.3.1. Крепи ……………………………………….... ……………….…...70
5.3.2. Закладка .............................................................................................77
5.4. Поддержание очистного пространства обрушением руды и вмещающих пород ……………..………………………………………………………………78
5.5. Сравнительная оценка различных способов поддержания очистного пространства .………………………………………………………..…………..81
6. Системы разработки …………..………………………………………….81
6.1.Классификация систем разработки и условия их применения ........81
6.2. Выбор системы разработки ..................................................................82
6.3. Камерная система разработки …………………………….…………83
6.4. Система подэтажного обрушения. Вариант с послойной отбойкой и торцевым выпуском руды ……………………………………………..………… 85
6.5. Система горизонтальных слоев с закладкой ...………………………87
7. Производственные процессы вне очистного блока ….……………...…90
7.1. Транспортирование рудной массы железнодорожным транспортом в комплексе с различными погрузочными средствами. …………………....…..90
7.2. Транспортирование рудной массы самоходным оборудованием
по горизонтальным и наклонным выработкам ………………………………92
7.3.Процессы в околоствольных дворах. Подземное дробление рудной
массы ……….……………………………………………………………...….....93
7.4.Спуск - подъем по вертикальным стволам………….……...….……… 97
7.5. Подъем горной массы по наклонным стволам ………………….…... 101
7.6. Транспортирование и доставка людей к месту производства работ. 102
7.7. Поверхностный комплекс рудника……………………….………….…103
7.8. Проветривание подземного рудника …………………………….….…105
7.9.Управление качеством продукции горного предприятия …..................108
8. Основные характеристики действующего подземного рудника и понятия о дальнейшей переработке его продукции …………………………...109
Литература...............................................................................................……..111
Введение
Содержание изучаемой дисциплины и ее связь со смежными дисциплинами
Рассматриваемая дисциплина изучается в высших учебных заведениях горного профиля, готовящих специалистов по направлению «Горное дело», включающему такие специальности, как «Открытые горные работы», «Физика горных пород», «Маркшейдерское дело», «Горные машины и комплексы», «Электрификация горных предприятий», «Экология горного предприятия» и другие.
Изучаемая дисциплина является технологической и связана непосредственно с такими дисциплинами, как: горные добычные, транспортные и стационарные машины и комплексы, физика горных пород, разрушение горных пород взрывом, геомеханика, рудничная аэрология и вентиляция подземных выработок, проведение и крепление горных выработок, электрификация горных предприятий, охрана недр земли и окружающей среды, обогащение полезных ископаемых и дальнейшая их переработка, проектирование рудников, основы научных исследований, экономика горного предприятия, организация и управление горными предприятиями.
История и перспективы развития техники и технологии в области подземной разработки
Говоря о первых находках, свидетельствующих о деятельности человека, направленной на использование недр земли, в первую очередь следует остановиться на орудиях труда, сохранившихся в течение многих тысячелетий.
На старом руднике близ г. Ауэрбах, на глубине 10 сажень был найден каменный молот весом около 2 фунтов, представлявший из себя обработанный кусок плотного кварцита крупной формы диаметром около 10 см, длиной 13 см, в середине которой имеется проточка шириной 3,5 см и глубиной 1,5 см, предназначенная, безусловно, для крепления рукояти, которая, естественно, до наших дней не сохранилась. Аналогичные находки были сделаны в Испании на доисторических разработках Астурийских гор. Незаконченный каменный молоток хранится в Данцингском музее. В музее в г.Фрайберг (Германия) хранится еще один инструмент древних горняков - каменный лом из глинистого сланца. Его длина 48 см, а диаметр - 3 см.
Древний период истории оставил нам следы как подземных разработок полезных ископаемых, так и каменоломни, служивших источником строительного камня, а также материала для изготовления каменных колонн, плит. Так, например, каменоломни Египта служили для получения материала для пирамид фараонов. В 30-х годах XIX столетия англичанином Гилемом в кладке пирамиды Хеопса был найден железный инструмент: врубы, клинья и другие металлические орудия.
Говоря о разработке металлических руд, следует отметить добычу золота в Нубии, следы на Синайском полуострове, возможные разработки железа в Египте. Все эти разработки велись с IX по III тысячелетия до нашей эры.
Найденный в Египте колодезь Иосифа представляет собой систему подземных выработок. Подъем воды осуществлялся в нориях, составленных из ряда глиняных сосудов. Движущий механизм - ворот, приводимый в движение мулами, работавшими в особой выработке, спирально окружающей ствол верхней шахты.
Многочисленные следы и свидетельства древних разработок:
- медные рудники в Армении, а также рудники по добыче серебра и золота по течению реки Тигр, где разработки велись ассирянами предположительно за 2000 лет до н.э.;
- свидетельства о добыче, производстве и продаже финикийцами таких металлов, как золото, серебро, медь, бронза, сталь;
- факт заложения во Франции (в Греции) золотых и серебряных рудников;
- следы добычи олова из оловянного камня на Британских островах (Корнвалис), необходимого для получения бронзы;
- упоминание о свинце в книге Моисея;
- железная колонна в Дели (Индия) высотой 22 фута и весом 370 пудов.
В Европу (Испанию) горное искусство было, по всей видимости, перенесено карфагенянами. Свинцовые и серебряные руды добывались на римских горных промыслах в Альпах, в Галлии по Рейну, в Британии, в Венгрии, в Испании (по берегам рек Тахо и Дуэро), в Германии. Так, например, о горном промысле в подземных условиях говорит найденная в Венгрии (близ Верошпатака) рудничная глиняная лампа (светильник).
Применявшийся в античные времена ручной способ отбойки предполагал ряд разновидностей:
- углубление в мягких породах с помощью лопаты и кайла;
- углубление в мягких породах с включением прочных - с помощью кайла, лома, зубила, клиньев и кувалды;
- в полускальных породах типа известняков и мергелей - тем же набором инструментов, но с предварительным ослаблением прочности пород нагреванием большими кострами;
- в прочных скальных породах - с предварительным их нагреванием и последующим резким охлаждением водой, а также с помощью уксуса и различных кислот.
С изобретением пороха изменились и способы отбойки. Изобретение динамита произвело революцию в способах отбойки крепких и средней крепости руд.
Горная отрасль в первую очередь ощущала на себе результаты совершенствования механизмов, машин. На смену мускульной энергии человека, а затем и животных пришла, энергия падающей воды, энергия ветра. Изобретение паровой машины положило начало индустриализации. Переход на двигатели внутреннего сгорания и электропривод произвели революцию не только в горнодобывающей технике, но и в технологии в целом. На современном этапе развития науки и техники человеку стали доступны подземные богатства, залегающие на глубинах 3-4 км. Все шире применяется высокоэкономичная, высокопроизводительная и вместе с тем экологически безопасная техника, новые материалы и методы добычи руды с высокими показателями извлечения. Все шире применяется дистанционное управление техникой, являющейся источником вибрации, пыле- и газообразования. Первые опыты по применению телеуправления добычной техникой дают достаточные основания считать, что в обозримом будущем человек будет выведен из-под земли и за ним останутся функции программированного управления и контроля за производственными процессами подземного рудника.