книги из ГПНТБ / Ляхов Г.М. Основы разработки угольных месторождений подземным способом учебник

портом вплоть до железнодорожного и в случае необходимо­ сти — воздушным.

Горноспасательные части в СССР применяют изолирующие респираторы Р-12, РКК-2м, «Луганск-2» и др. Изолирующие ап­ параты обеспечивают дыхание людей в удушливой атмосфере за счет имеющегося в них кислорода в течение четырех часов

Кроме того, применяются фильтрующие аппараты, называемые самоспасателями. Фильтрующий самоспасатель СП-55М.П пред­ назначен для дыхания в атмосфере, содержащей не более 1 °/о окиси углерода и не менее 17% кислорода. Он рассчитан на работу в течение одного часа.

Начиная с 1972 г. самоспасатель СП-55МП заменен более совершенным фильтрующим самоспасателем СПП-2, представ­ ляющим собой противогаз одноразового действия, предназна­ ченный для защиты органов дыхания человека от воздействия окиси углерода, пыли и дыма при авариях в шахтах.

Самоспасатель рассчитан на защитное действие в течение 45 мин и предназначен только для выхода из отравленной зо­ ны на свежий воздух.

В связи с тем что защитные свойства фильтрующих само­ спасателей ограничены, были созданы изолирующие самоспа­ сатели, которые защищают организм человека при любом со­ держании ядовитых газов, а также при недостаточном количе­

160

стве кислорода в шахтном воздухе. К таким самоспасателям относят СК-5 и ШС-7.

СК-5 представляет собой респиратор небольшого размера с постоянной подачей кислорода. Обогащенный кислородом воз­ дух поступает из патрона в дыхательный мешок, а затем в лег­ кие человека. Лишний воздух выходит из мешка через избы­ точный клапан в атмосферу.

Шахтеров, работающих на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, газа или породы, снабжают изолирующим са­ моспасателем ШС-7 (рис. 71), работающим на химически связанном кислороде. Изолирующий самоспасатель ШС-7 имеет форму цилиндра диаметром 134 мм, высотой (с закрытой кры­ шкой) 254 мм. Срок защитного действия 40 мин, масса 3,7 кг.

Индивидуальная защита органов дыхания шахтеров от угольной и породной пыли осуществляется с помощью противопылевых респираторов (рис. 72), которые обеспечивают очист­ ку вдыхаемого воздуха от пыли до предельно допустимых кон­ центраций и ниже.

Все работающие в угольных шахтах на случай аварии снаб­ жаются в обязательном порядке индивидуальными самоспаса­ телями, обеспечивающими выход из участков с непригодной для дыхания атмосферой.

§ 8. ГОТОВНОСТЬ ШАХТ К ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ

Все угольные шахты, находящиеся в строительстве или экс­ плуатации, должны быть подготовлены к ликвидации возмож­ ных аварий. В связи с этим на военизированные горноспаса­ тельные части возлагается:

а) согласование планов ликвидации аварий и проверка со­ ответствия их действительному положению в шахтах;

б) контроль за наличием и состоянием противопожарных средств в горных выработках и в надшахтных зданиях;

в) контроль за состоянием запасных выходов, средств ин­ дивидуальной защиты горнорабочих и средств связи с участками;

г) контроль за составом шахтной атмосферы и запыленно­ сти воздуха;

д) контроль за состоянием вентиляционных устройств, обес­ печивающих реверсирование или новое направление вентиля­ ционных струй;

е) контроль за соблюдением на шахтах Правил безопасно­ сти по предупреждению подземных пожаров.

План ликвидации возможных аварий должен быть утверж­ ден за 15 дней до начала квартала.

План ликвидации аварий состоит из двух частей: оператив­

В диспозиционной части содержатся документы, в которых указаны фамилии должностных лиц, их адреса и телефоны и определены обязанности во время ликвидации аварии. Горно­ спасательные части в первую очередь должны заняться спаса­ нием людей, а затем ликвидацией аварии.

Контрольные вопросы

1. Каковы причины возникновения эндогенных и экзогенных пожаров?

2.В чем заключается тушение эндогенных и экзогенных пожаров?

3.Расскажите о методе заиливания.

4.Как производится вскрытие участков с потушенными пожарами?

5. Каковы обязанности военизированных горноспасательных частей?

6.Что Вы знаете об оснащении ВГСЧ?

7.В чем заключается готовность шахт к ликвидации аварий?

8.Назовите отличия изолирующих дыхательных аппаратов от фильтрующих.

Глава XIII ШАХТНЫЙ ВОДООТЛИВ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Подземная разработка угольных месторождений сопровож­ дается проникновением в горные выработки воды из пересекае­ мых ими водоносных горных пород, а также из вышележащих водоносных горизонтов через трещины, образующиеся в покры­ вающих породах при обрушениях кровли над выработанным пространством. Пласты угля также могут содержать воду.

Помимо грунтовых, в шахту могут проникать воды из по­ верхностных водоемов, а также воды, образующиеся в резуль­ тате таяния снега и атмосферных осадков.

Приток воды в выработки зависит от времени года. Зимой и летом приток уменьшается, весной и осенью увеличивается.

На разных шахтах приток воды неодинаков. Водообиль­ ность каждой шахты характеризуется так называемым коэффи­ циентом водообильности, т. е. количеством кубических метров воды, поступающей в шахту на 1 т добываемого угля (для шахт Донбасса этот коэффициент равен 1—3). Кроме обычного притока, в шахте могут иметь место внезапные прорывы боль­ ших количеств воды из подземных пустот, заполненных водой, из старых затопленных выработок и др.

В задачи шахтного водоотлива входит: а) ограждение гор­ ных выработок от внезапного прорыва в них вод; б) огражде­ ние горных выработок от проникновения в них поверхностных вод; в) откачка шахтных вод на поверхность и осушение шахт­ ных полей.

При сильно обводненном месторождении, чтобы избежать затопления выработок во время их проведения и эксплуатации, принимают меры к его предварительному осушению.

162

§ 2. ОГРАЖДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ

Для ограждения выработок от затопления при внезапных прорывах воды в угрожаемых местах устанавливают водоне­ проницаемые перемычки из камня, бетона и реже из дерева. Поверхность перемычек, обращенных в сторону воды, делают сферической. Общая конструкция перемычек предусматривает их заклинивание при напоре воды. В перемычках устраивают трубы для постепенного спуска воды. Трубы закрывают вен­ тилем и снабжают манометром для измерения давления воды. Перемычки могут быть временными и постоянными. Первые предназначают для ограждения от внезапных прорывов воды, вторые — для ограждения действующих участков шахты от вы­ работанных.

Перемычки иногда оборудуют дверями, которые в обычное время остаются открытыми и закрываются только при наличии опасности затопления.

§ 3. ОГРАЖДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ОТ ПРОНИКНОВЕНИЯ

ВНИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

Споверхности в горные выработки могут проникать воды как из постоянных водоемов, так и из временных потоков, по­

являющихся в периоды таяния снегов, при продолжительной дождливой погоде, особенно при сильных ливнях. Поверхност­ ные воды могут проникать через устья горных выработок или через трещины на поверхности, которые сообщаются с горными выработками.

Основные мероприятия против проникновения поверхност­

ными водоемами путем оставления под ними предохранитель­ ных целиков угля; в) устранению возможности попадания во­ ды на площадь горного отвода.

§ 4. ОТКАЧКА ШАХТНЫХ ВОД НА ПОВЕРХНОСТЬ

Воду из горных выработок удаляют как самотеком, так и при помощи насосов. Чаще всего всю воду из выработок само­ теком по специальным канавкам направляют к водосборнику, который располагают в пункте шахты с более низкой отметкой, а из него выдают насосами по трубам на поверхность.

Водосборные канавки закрепляют бетоном, деревом или

(при наличии устойчивых пород) оставляют без крепи. Вели­ чина поперечного сечения канавки зависит от количества про­ пускаемой воды и изменяется в среднем от 0,04 до 0,07 м2. Самотечное поступление воды в водосборник по канавкам гори­ зонтальных выработок (штреков, квершлагов) обеспечивается

тем, что эти выработки проводят с уклоном в сторону шахтного ствола от 0,003 до 0,007. Канавки закрывают досками с таким расчетом, чтобы по ним можно было ходить людям.

Водосборники проводят на 3—4 м ниже уровня околостволь-

ного двора. Они служат местом сбора шахтных вод, которые затем откачиваются насосами, установленными в насосной ка­ мере. Вместе с тем водосборники являются и отстойниками, где шахтные воды теряют значительную часть минеральных примесей. Минеральные примеси постепенно образуют на дне водосборника осадок, уменьшая его полезную емкость. Для возможности периодической чистки водосборник устраивают из двух отдельных выработок, одна из них находится в чистке,

адругая — в работе. Емкость водосборников по Правилам технической эксплуатации угольных шахт должна быть рассчи­ тана не менее чем на четырехчасовой нормальный приток воды,

ана вновь оборудуемых и реконструируемых шахтах и гори­ зонтах (за исключением шахт Подмосковного бассейна и ана­ логичных ему)—не менее чем на восьмичасовой нормальный приток.

Водоотливные установки помещают в камерах, очень часто расположенных в пределах околоствольного двора. Насосную камеру соединяют с водосборником вертикальными колодца­ ми, в которые опускают всасывающие трубопроводы с при­ крепленными на их концах всасывающими устройствами (хра­ повиками). Последние должны предотвращать попадание в насос посторонних предметов: крупных камней, кусков дерева и т. д.

Пол насосной камеры в целях безопасности устраивают на 0,5 м выше отметки головки рельсов околоствольного двора, в месте сопряжения его со стволом.

Главные водоотливные установки шахты и установки капи­ тальных уклонов с притоком воды более 50 м3/ч оборудуют не менее чем тремя насосными агрегатами. Каждый агрегат дол­ жен иметь производительность, обеспечивающую откачку нор­ мального суточного притока не более чем за 20 ч.

Работа насосных агрегатов должна быть организована так, чтобы насосы работали поочередно в определенном порядке по графику. Главная водоотливная установка должна иметь ми­ нимум два нагнетательных става: один рабочий и другой ре­ зервный. Каждый из ставов должен быть рассчитан на выдачу нормального суточного притока за время не более 20 ч. Наг­ нетательные трубопроводы в насосной камере должны быть установлены так, чтобы каждый насосный агрегат мог рабо­ тать на любой став.

Для выдачи воды из водосборников на поверхность приме­ няют в основном центробежные насосы с электрическим приво­ дом производительностью до 300—400 м3/ч, с напором до 600 м. При работе центробежных насосов колеса, насаженные на об­

164

§ 2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Выбор схемы расположения технологического комплекса зависит от большого количества факторов, а именно: способа вскрытия, вида шахтного подъема, взаимного расположения стволов, типа подъемных сосудов (скипы или клети), произ­ водственной мощности шахты и марок добываемого угля, на­ личия обогатительных установок, резервных складов угля и складов пустой породы и т. д.

§ 3. ОСНОВНЫЕ БЛОКИ ПОВЕРХНОСТНОГО КОМПЛЕКСА

Принято различать следующие основные блоки: блок глав­ ного ствола, блок вспомогательного ствола, блок администра­ тивно-бытового комбината.

В комплекс входят также здания и сооружения, которые по своим технологическим особенностям и специальным назначе­ ниям не могут быть сблокированы. Например, вентиляционная установка, электроподстанция, резервуары с водой и т. д.

Вблок главного ствола входят: помещение по приему угля

ипороды, пункт погрузки угля в железнодорожные вагоны, станция погрузки породы, котельная, помещение подъемных установок.

Вблок вспомогательного ствола входят: помещение для об­ служивания спуска и подъема людей, крепежных и других ма­ териалов, а также сооружения для обмена вагонеток на поверх­ ности.

Копры также входят в состав блоков главного и вспомога­ тельного стволов, хотя они и не связаны с ними конструктивно.

Вблок административно-бытового комбината входят поме­ щение по бытовому обслуживанию рабочих, конторские поме­ щения, нарядные, шахтоуправление, здравпункт, ламповая, баня, прачечная и др.

На угольных шахтах обычно имеются склады (терриконы)

пустой породы. Ранее терриконы располагали вблизи шахт. В связи с тем что пустые породы содержат значительное количество угля (терриконы обычно горят и отравляют на зна­ чительном расстоянии воздух, который засасывается в шахту), в настоящее время терриконы стараются помещать по возмож­

ности дальше от шахты. * Отправка угля по железной дороге или в самосвалах также

имеет много вариантов. В одних случаях уголь сразу грузят в железнодорожные вагоны, в других — на поверхности прихо­ дится иметь бункерное хозяйство. И, наконец, на поверхности шахт располагают иногда резервные склады годовой продук­ ции. Все это создает необходимость придавать поверхностному комплексу индивидуальные особенности. Тем не менее, при его

1Ѳ6

проектировании преследуют цель объединить связанные между собой рабочие процессы в возможно меньшее число зданий.

В том случае, когда разработку угольных пластов ведут с закладкой выработанного пространства, в проекте технологиче­ ского комплекса должны быть предусмотрены склады закла­ дочных материалов и необходимые сооружения для его прием­ ки и отправки в горные выработки. Кроме того, при проекти­ ровании зданий и сооружений поверхностного комплекса стремятся, чтобы они имели современный вид и удобства.

Контрольные вопросы

1.Какие операции производят на поверхности шахт?

2.Что понимают под поверхностным комплексом шахты?

3.Назовите основные блоки поверхностного комплекса.

4.Расскажите о современных направлениях в проектировании поверхност­ ного комплекса новых шахт.

Глава XV ОБОГАЩЕНИЕ УГЛЯ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Добываемый в настоящее время уголь в его природном ви­ де не удовлетворяет требованиям потребителей в отношении качества. В природе сравнительно немного пластов угля, не требующих обогащения.

Большая часть добываемых каменных и бурых углей, а так­ же антрацитов не может быть эффективно использована в на­ родном хозяйстве без предварительного их обогащения. Обога­ щение углей имеет большое народнохозяйственное значение.

Под обогащением понимают совокупность процессов первич­ ной обработки углей или других полезных ископаемых, имею­ щих целью отделение всех полезных минералов от породы, т. е. от всех входящих в состав полезного ископаемого минералов, которые в настоящее время не представляют непосредственной практической ценности. При обогащении углей не происходит изменения состава минералов, а только механическое их раз­ деление.

Обогащение угля осуществляется, как правило, на обога­ тительных фабриках, которые делят на индивидуальные, груп­ повые и центральные.

Индивидуальные фабрики размещают на площадке шахты, на них обогащают уголь только этой шахты. Групповые обога­ тительные фабрики обогащают уголь нескольких шахт. По про­ изводительности они обычно больше индивидуальных и имеют специальные устройства для приемки привозных углей.

167

§2. ПРОДУКТЫ И ПОКАЗАТЕЛИ ОБОГАЩЕНИЯ

Врезультате обогащения чаще всего получают два конеч­ ных продукта: концентрат, в котором сосредоточена основная

масса полезных составляющих, и хвосты — отходы обогащения, в которые переходит большая часть породы и вредных приме­ сей. В хвостах часто содержится значительное количество по­ лезных компонентов. В таких случаях хвосты подвергают до­ полнительному обогащению.

Количество полученного концентрата характеризуется его выходом, т. е. отношением веса концентрата к весу исходной продукции, выраженным в процентах. В связи с тем что влаж­ ность продуктов, в особенности при мокром обогащении, может быть различной и может существенно отличаться от влажности исходного материала, выход относят обычно к абсолютно су­

хому углю.

Вся товарная продукция угольной промышленности, отгру­ жаемая различным потребителям, должна удовлетворять опре­ деленным требованиям, которые устанавливают для каждой шахты или углеобогатительной фабрики.

§ 3. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ УГЛЕЙ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ

Операции механической обработки угля на обогатительной фабрике могут быть разделены на три группы: подготовитель­ ные, собственно обогатительные и вспомогательные.

К первой группе операций относят дробление и грохочение. Дробление углей производят для различных целей, в том числе и для разъединения сростков углей и породы, т. е. для лучшей подготовки углей к непосредственному обогащению.

Грохочение имеет целью разделение углей на различные сорта по крупности. Эту операцию широко применяют как на углеобогатительных фабриках, так и на сортировках.

Ручная углеразборка является наиболее простым способом обогащения углей. При ней куски породы или колчедана выби­ рают из угля вручную. Этот способ основан на разности внеш­ них признаков угля и вредных примесей.

Обогащение по трению основано на разнице в форме н ве­ личине коэффициентов трения кусков угля и породы. Так, куски каменного угля или антрацита имеют более округлую форму, чем сопровождающие их плоские куски сланца. Двига­ ясь по наклонной плоскости желоба, округлые куски угля пере­ катываются, опережая плоские куски сланца. По этому прин-

16S

ципу работают различные сепараторы трения: неподвижные, барабанные, ленточные и спиральные.

§ 4. ГРАВИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

Данные методы обогащения являются преобладающими на всех действующих в СССР угольных обогатительных фабриках. Они основаны на разнице в плотности весах и скоростях дви­ жения кусков угля и породы в разных средах. Различают мокрые и сухие процессы обогащения. Первые проводят преи­ мущественно в водной среде и включают такие процессы, как отсадка, концентрация на столах, обогащение на шлюзах, мо­ ечных желобах, в тяжелых жидкостях (суспензиях), а также в гидроциклонах.

Сухие процессы гравитационных методов обогащения про­ водят в воздушной среде в пневматических отсадных машинах, в сухих лотках, на пневматических концентрационных столах.

При гравитационном обогащении в тяжелых средах разде­

воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восходя­ щей струи; струи, текущей по неподвижному наклонному же­ лобу; струи, текущей по качающейся наклонной поверхности; вращающейся струи.

Ввоздушной среде обогащаемый материал может подвер­ гаться воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восходящей струи.

Втяжелых средах обогащение может производиться: в не­ подвижной среде; в восходящем потоке; в комбинированном горизонтальном и вертикальном потоках; в горизонтальном по­

токе; во вращающемся потоке.

При обогащении угля в тяжелых средах пользуются двумя тяжелыми жидкостями (минеральными суспензиями) плотно­ стью 1,4—1,5 и 1,8—2. В первой жидкости всплывшая часть представляет собою наиболее чистый уголь — концентрат. Во второй жидкости порода тонет, а уголь с включениями приме­ сей всплывает. Всплывшую часть называют промпродуктом.

Минеральные суспензии представляют собой механические смеси воды с тоикоизмельченными минералами с большой плотностью весом (магнетит, барит и другие).

В настоящее время гравитационное обогащение применяют как отдельно, так и в комбинации с другими методами обога­ щения.

§ 5. ФЛОТАЦИЯ УГЛЕЙ

Флотационное обогащение основано на избирательном при­ липании минеральных частиц, взвешенных в воде, к поверхно­ сти пузырьков воздуха. Этот способ обогащения применяют для

169