15. Подземные горные выработки

Вертикальные горные выработки:

- Шахтный ствол — вертикальная (реже наклонная) капитальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных работ. Через шахтные стволы осуществляется спуск и подъем полезного ископаемого, породы, материалов, оборудования, людей и осуществляют проветривание шахты.

Подъёмный механизм шахтного ствола.

В зависимости от основного назначения, шахтные стволы разделяют на главные и вспомогательные. Главный ствол служит для подъёма на поверхность полезных ископаемых. Вспомогательные стволы в соответствии с их функциями подразделяются на грузо-людские — для спуска и подъёма людей (клетевые стволы), материалов, оборудования и вентиляционные — для проветривания (вентиляционным называют ствол, через который выдается исходящая струя воздуха; ствол для подачи свежей струи называют воздухоподающим). Часто клетевой ствол одновременно является воздухоподающим, и никогда — вентиляционным.

Верхняя часть ствола, выходящая на земную поверхность, называется устьем; нижняя (ниже горизонта околоствольного двора) — зумпфом. Поперечное сечение шахтных стволов бывает круглым, иногда — прямоугольным(шурфы), реже — эллиптическим. Диаметр вертикальных стволов достигает 9 м, глубина 3-3,5 км. Стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами; в крепких устойчивых породах — набрызг-бетоном. Армировка ствола включает обычно металлические горизонтальные элементы (расстрелы) и вертикальные элементы (проводники), в виде деревянных балок или натянутых стальных канатов, обеспечивающие плавное движение скипов и клетей. Сооружают стволы с помощью буровзрывных работ, бурильных установок и стволопроходческих агрегатов.

- Слепой шахтный ствол — вертикальная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность и предназначенная для транспортировки полезных ископаемых, людей, грузов с нижележащих горизонтов на более высокие, по ним осуществляют проветривание шахты.

- Шурф (нем. Schurf) — вертикальная (редко наклонная) горная выработка небольшой глубины (до 40 м), проходимая с земной поверхности для разведки полезных ископаемых, вентиляции, водоотлива, транспортирования материалов, спуска и подъёма людей и для других целей. Площадь поперечного сечения шурфа от 0,8—4 кв. м. Форма поперечного сечения подразделяется на круглое либо прямоугольное, редко квадратное.

- Рудоспуск (англ. Ore pass; нем. Erzrolloch) — горная выработка, предназначенная для транспортировки руды под собственным весом из рабочей зоны горнодобывающего предприятия на расположенный ниже транспортный горизонт . Рудоспуски проходят в скальной горной породе для того, чтобы сократить расстояние транспортировки полезного ископаемого. Применяются на рудниках, добываемых руду открытым, подземным или комбинированным (открыто-подземным) способом в условиях, когда рельеф местности и условия залегания рудного тела позволяет применить данный вид транспортировки руды.

Рудоспуски бывают вертикальные, наклонные, ступенчатые и ломаные (ступенчато-наклонные)

Форма поперечного сечения рудоспуска круглая, с диаметром, который позволял бы руде свободно проваливаться вниз под собственным весом, без зависания. Минимальное значение диаметра рудоспуска должно быть в 4-5 раз больше максимального размера падающих кусков руды. Вертикальные рудоспуски наиболее надёжны в эксплуатации, однако внизу рудоспуска происходит сильное самоуплотнение упавшей горной массы.

Наклонные рудоспуски сооружают с уклоном в 45-60 градусов. Поперечное сечение может быть в форме арки, либо круглое. В наклонных рудоспусках выше вероятность зависания руды и их стенки подвержены большему износу. Однако, не происходит сильное самоуплотнение падающей горной массы.

Ступенчатые рудоспуски используются тогда, когда высота падения слишком высока и воздействие падающих кусков на днище рудоспуска и выпускные устройства слишком велико.

В процессе вертикальной траспортировки руды под воздействием собственного веса происходит её измельчение. Для повышения эффективности процесса возможно использование коленчатых выработок с дробящими плитами. Для отсеивания мелких фракций измельчённой руды устанавливаются колосниковые грохота.

Устройство рудоспусков возможно как сверху вниз, так и снизу вверх. При первом варианте рудоспуски проходят с помощью буровых станков с расширителями. При втором способе применяются вертикальные проходческие комплексы.

 

Горизонтальные горные выработки:

- Штольня (от нем. Stollen — столб) — горизонтальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и обычно предназначенная для добычи полезных ископаемых или обслуживания горных работ. Является основной вскрывающей выработкой при разработке месторождений в районах с гористым рельефом.

В зависимости от назначения штольни бывают вентиляционными, эксплуатационными, разведочными, водоотливными, очистными и др.

- Штрек (от нем. Strecke - маршрут) — горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, лежащая в горизонтальной плоскости и проходящая по простиранию рудного тела.

Различают рудный штрек и полевой, рудные располагаются непосредственно в рудном теле, полевые проходят по пустой породе в непосредственной близости от рудного тела.

При подземной разработке угольных месторождений, штрек — подземная горная выработка, пройденная в горизонтальной плоскости или с небольшим уклоном параллельно линии простирания пласта, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, служащая для проветривания и транспорта. Различают полевой (пройденный по вмещающим породам), вентиляционный, конвейерный, основной, промежуточный, откаточный, параллельный, групповой штреки.

- Квершлаг (нем. Querschlag) — горизонтальная, реже наклонная, подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и пройденная по вмещающим породам в крест простирания пласта полезного ископаемого. Квершлаг предназначается для вскрытия полезного ископаемого, транспортирования грузов (самоходным, рельсовым или конвейерным транспортом), а также для передвижения людей, вентиляции, стока воды и т. д.

- Орт (нем. Ort, буквально — место) — горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проведённая по рудному телу в крест простирания залежи полезного ископаемого.

Орт предназначен для сбора и перемещения добытых в забоях шахты полезных ископаемых к главной транспортной магистрали.

Орты разрабатываются с применением комплексов из буровых кареток, погрузочных машин, вагонов и электровозов.

 

Наклонные горные выработки:

- Наклонный ствол - наклонная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для тех же целей, что и вертикальный ствол. Наклонный ствол в большинстве случаев проводят по пласту, реже - по породам.

Ствол оборудуется канатным подъёмом для выдычи полезного ископаемого в вагонетках или скипах либо конвейерами. Применение рельсового транспорта практикуется при углах наклона до 35°. При больших углах наклона применяют скиповой подъём. На крупных шахтах стволы с углом наклона до 18° оборудуют конвейерами.

Достоинства наклонных стволов для вскрытия шахтного поля: возможность полной конвейеризации для выдачи полезного ископаемого от очистного забоя до поверхности, большая производительность ствола, сокращение сроков строительства шахты и меньшие по сравнению с вертикальными стволами капитальные затраты.

Недостатки: большая длина ствола по сравнению с вертикальными при вскрытии одного и того же пласта, большая стоимость поддержания и обслуживания.

-Бремсберг (нем. Bremsberg, от Bremse — тормоз и Berg — гора) Используется в двух случаях для описания процесса подъема груза по наклонной плоскости.

1.Подземная наклонная горная выработка, имеющая, либо не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, как правило пройденная по пласту полезного ископаемого (по линии падения) и служащая для спуска полезного ископаемого в вагонетках или конвейерами с вышележащего на нижележащий горизонт. В том случае, когда бремсберг пройден по пустой породе его называют «полевым» (полевой бремсберг).

2.Наземное подъёмное устройство, образованное двумя наклонными рельсовыми путями с движущимися по ним вагонетками с грузом. При этом поднимающаяся (менее гружёная) вагонетка движется за счёт тяжести более тяжёлой (более гружёной) вагонетки.

- Уклон - наклонная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность.

Уклон служит для подъёма полезного ископаемого с нижележащего горизонта на вышележащий.