ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»
Институт горного дела, геологии и геотехнологий
Горно-геологический факультет
Кафедра «Шахтное и подземное строительство»
Требуш Ю.П.
СТРОИТЕЛЬНАЯ
ГЕОТЕХНОЛОГИЯ
Строительство подземных
горных выработок
Конспект лекций
Красноярск 2012
Часть 1. Общие сведения
Горное дело зародилось в глубокой древности и относится к одному из основных видов человеческой деятельности, обеспечивающих существование и уровень развития цивилизации.
Горное дело, как область промышленного производства, охватывает разведку месторождений полезных ископаемых, их разработку, первичную переработку добываемого минерального сырья, строительство горных предприятий и подземных сооружений различного назначения.
Горнодобывающая промышленность, как составная часть горного дела имеет целью добычу и первичное обогащение полезных ископаемых. Она поставляет минеральное топливо – уголь, торф, нефть, газ, горючие сланцы, различные руды, горнохимическое сырьё, строительные материалы и др.
Развитие горнодобывающей промышленности играет большое значение в экономике государства, определяет его самостоятельность и обороноспособность.
Для горнодобывающей промышленности характерны:
огромное влияние на окружающую среду, что создает экологические проблемы при освоении месторождений полезных ископаемых;
постоянное перемещение рабочего места, что предъявляет особые требования к средствам механизации и автоматизации производства;
постоянное увеличение глубины горных работ, что обусловливает ухудшение горно – геологических условий разработки, возможность возникновения газодинамических явлений, рост температуры рудничной атмосферы.
Все это создает предпосылки к снижению комфортности и повышению опасности труда.
Горнодобывающие предприятия:
Шахта - горное предприятие, ведущая разработку полезного ископаемого подземным способом.
Обогатительная фабрика – горное предприятие, ведущее переработку полезного ископаемого (обогащение).
Разрез, карьер - горное предприятие, ведущая разработку полезного ископаемого открытым способом.
Рудник - горное предприятие, включающее несколько ….
1.2. Горные породы
Горные породы - природные минеральные агрегаты, слагающие оболочку (литосферу) Земли. Свойства горных пород обуславливаются их составом и строением. К физическим свойствам относятся такие параметры, как: плотность, упругость, прочность, тепловые, магнитные, электрические и прочие свойства. Горнотехнические свойства – это крепость, абразивность, твердость, буримость, взрываемость и пр. Изменение одних свойств, ведет к изменению других свойств.
Пример: увеличение пористости ведет к снижению плотности, прочности, упругости, теплопроводности, водопроницаемости и пр.
Горные породы под действием сил земного притяжения находятся в сжатом напряженном состоянии, которое до проведения выработки является равновесным и устойчивым. Пустоты, образованные в результате горных работ, нарушают это равновесие. В массиве, окружающем выработку, возникают напряжения – неуравновешанные силы, которые называют горным давлением. Горное давлении проявляется: в виде прогиба, растрескивания и обрушения горных пород, стреляния, вывала бортов выработок, пучения почвы, горных ударов.
Свойства горных пород – горнотехнологические параметры – используются для расчетов производительности различных агрегатов, нормирования труда горнорабочих. К ним относятся: строение и сложение пород, слоистость, прочность, крепость, пористость, вязкость, упругость, твердость, абразивность, пластичность, хрупкость, буримость, разрыхляемость и др. Строение и физические свойства горных пород обуславливают безопасное и эффективное ведение горнопроходческих и очистных работ. Состояние и свойства пород определяют способ проведения выработок, тип и плотность крепи подготовительных выработок. Проявление горного давления и устойчивость выработок в значительной степени зависит от плотностных, водно – физических, прочностных и деформационных свойств пород. Плотностные свойства – это плотность, объемная масса, удельный вес, объемный вес, насыпная объемная масса и пористость. В свою очередь пористость определяет водопоглащение, водопроницаемость, газопроницаемость, прочность. Вводно-физические свойства горных пород – естественная влажность, водопоглащение, размокаемость, размягчаемость, разбухаемость.
Крепость горных пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова.
Предел прочности горных пород на одноосное сжатие (в кг/см2) деленное на 100 или в МПа/10. Пример: если предел прочности крепкого каменного угля на одноосное сжатие 150 кг/см2 разделим на 100, то получим коэффициент крепости по шкале Протодьконова равным 1,5. Обозначается латинской буквой "f ".