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

обогащения угольной мелочи и пыли крупностью от 1 мм и ниже.

В этом процессе через пульпу, состоящую из угля и воды, пропускают пузырьки воздуха. Вследствие плохой смачиваемо­ сти частицы угля прилипают к пузырькам воздуха и подни­ маются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя на ней слой минерализованной пены. Частицы вредных минералов, хо­ рошо смачиваемые водой, не прилипают к пузырькам воздуха и остаются в пульпе.

Для повышения эффективности флотации к пульпе прибав­ ляют различные вещества, называемые флотационными [• 'аген­ тами. Таких веществ в настоящее время известно довольно много. Часто в качестве реагента применяют сульфидирован­ ный керосин, обладающий собирательными и вспенивающими свойствами.

Иногда отходы производственных предприятий являются хорошими реагентами. Так, например, продукты Лисичанского химкомбината, содержащие высшие жирные спирты, исполь­ зуют при флотации в качестве хороших пенообразователей.

Флотацию осуществляют в специальных аппаратах — фло­ тационных машинах, которые в зависимости от способа пере­ мешивания пульпы разделяют на механические, пневматические и механопневматические.

. § 6. ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ

В районах с холодным климатом обогащение в водной сре­ де затруднено из-за смерзания воды, в засушливых районах — из-за отсутствия воды. В этих случаях применяют пневматиче­ ское обогащение. В связи с тем что воздух оказывает значи­ тельно меньшее, чем вода, сопротивление падающим частицам угля, для пневматического обогащения применяют восходящую струю воздуха. Процесс обогащения в пневматических маши­ нах сходен с процессом обогащения в гидравлических машинах.

Машины для пневматического обогащения разделяют на две основные группы: отсадочные машины с неподвижным или под­ вижным решетом и пульсирующей воздушной струей и сепа­ раторы с подвижной декой и пульсирующей или движущейся с постоянной скоростью струей воздуха.

§7, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Ктретьей группе операций (вспомогательных) относят: обеспыливание, обезвоживание, сушку и осветление воды.

Обеспыливание применяют при гравитационных методах обогащения и производят при помощи струи воздуха, цирку­ лирующей в аппаратах для обеспыливания. Пыль не только не поддается гравитационному обогащению, но и накапливается в

.170

моечных водах, загрязняет их и мешает обогащению основных классов.

Обезвоживанию подвергают продукты обогащения. В ре­ зультате мокрых процессов обогащения получают концентраты со значительным содержанием воды. В таком виде они непри­ годны для дальнейшей переработки или непосредственного ис­ пользования. Процесс удаления воды из продуктов обогащения называют обезвоживанием.

Обезвоживание крупнозернистого угля производится на не­ подвижных ситах, неподвижных грохотах, в обезвоживающих бункерах и центрифугах. Для обезвоживания тонкозернистых концентратов применяют сгущение, фильтрацию и сушку. Сгу­ щение основано на естественном осаждении из пульпы твер­ дых частиц под влиянием их собственного веса.

Обезвоживание посредством фильтрации достигается в ре­ зультате отделения жидкости от твердых частиц через пори­ стую перегородку, проницаемую для жидкости и непроницае­ мую для твердых частиц. Наиболее трудно обезвоживать мелкие частицы (шламы). Шламы сначала сгущают, затем об­ рабатывают на центрифугах и сушат.

Сушка является последней стадией обезвоживания. Приме­ няют естественную сушку, которая протекает на воздухе, и искусственную — в особых устройствах (печах, трубах, бара­ банах) .

Осветление воды, поступающей после мокрого обогащения, необходимо для повторного ее использования. Если вода после обогащения не используется, то неосветленные воды направлять в естественные водоемы недопустимо из-за возможности за­ грязнения последних. Осветление воды чаще всего произво­ дится в отстойниках.

§ 8. БРИКЕТИРОВАНИЕ УГЛЕЙ

Угольная мелочь может быть эффективно использована в народном хозяйстве только при сжигании ее в пылевидном со­ стоянии. Однако наличие мелочи превосходит спрос на нее со стороны потребителей. С целью эффективного использования угольной мелочи ее подвергают особой переработке — брике­ тированию.

Брикетирование — процесс уплотнения и упрочнения порош­ кообразного, мелкого материала при прессовании в замкнутом пространстве. Различают брикетирование без связующих и со связующими. В качестве связующих в зависимости от рода прессуемого материала применяют каменноугольный пек, би­ тумы и т. п.

Без связующих изготовляют брикеты из бурого угля. Глав­ ные требования к связующим: они должны обладать высокими

171

цементирующими свойствами, ие выгорать и не вытапливаться раньше, чем сгорит брикет, и быть безвредными. Брикетиро­ вание производится на брикетных фабриках. Углебрикетное производство в СССР в послевоенные годы получило большое развитие. Преимущество брикетов по сравнению с другими ви­ дами топлива и все увеличивающееся количество сырья для брикетов создают перспективу широкого развития в СССР бри­ кетного производства.

§ 9. КОКСОВАНИЕ УГЛЕЙ

Кокс представляет собой твердую массу серебристого от­ тенка, пористую, получаемую в результате нагревания коксую­ щегося угля (или смеси углей нескольких марок) без доступа воздуха. Кокс состоит почти из чистого углерода и золы. Ос­ новным потребителем кокса является металлургическая про­ мышленность. В металлургическом производстве различают два вида кокса: доменный и литейный.

Доменный кокс предназначен для доменной выплавки ме­ талла. Он должен быть крупнокусковатым и прочным.

Литейный кокс предназначен для литейного производства.

400—600 кг кокса. Из одной тонны угля получают 750—770 кг кокса. При коксовании кроме кокса получают целый ряд цен­ ных продуктов: газ, бензол, каменноугольный пек и др.

При коксовании получают более 95 наименований ценных химических продуктов.

В результате комплексного использования продуктов пере­ работки угля в кокс и использования газа возникло сложное коксохимическое производство.

Для получения кокса в первую очередь идут угли марки К (коксующиеся). Однако таких углей при разработке угольных месторождений получается немного и ими нельзя покрыть всей потребности в них. В связи с этим для получения кокса прихо­ дится применять смесь из таких марок, как Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, Кг, ОС в такой пропорции, которая дает возможность получить кокс нужного качества. В смесь углей, называемую шихтой, вводят не все перечисленные марки, а только те из них, кото­ рые физически возможно и экономически выгодно применять в данном районе.

Процесс коксования состоит из сложных физических, хими­ ческих и физико-химических превращений и осуществляется в коксовых печах и батареях с температурой нагрева до 1000° С. Существует много конструкций коксовых печей и коксовых ба­ тарей. Печи соединяют в батареи. Стандартное число печей в батарее 65.

172

Контрольные вопросы

1.Для чего применяют обогащение углей?

2.Какие продукты получают в результате обогащения?

3.Чем характеризуется количество концентрата?

4. На какие группы можно разделить обогатительные операции?

5.Что Вы знаете о методах обогащения углей?

6.Для чего применяют брикетирование углей?

7.Что представляет собой кокс и для чего его применяют?

8.Зачем шихтуют угли?

Глава XVI МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ДЕЛО

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Маркшейдерское дело в буквальном переводе с немецкого означает искусство устанавливать границы, и представляет со­ бой отрасль горной науки и техники, занимающейся в основном пространственно-геометрическими измерениями.

Без маркшейдерии производство горных работ в современ­ ных условиях невозможно.

§2. МАРКШЕЙДЕРСКИЕ РАБОТЫ НА ШАХТЕ

Вобязанности маркшейдерской службы входит:

а) производить съемку земной поверхности и съемку гор­ ных выработок и на основе инструментальных измерений со­ ставлять графические и другие документы, необходимые для правильной и безопасной разработки месторождения;

б) проверять соблюдение и соотношение геометрических

опасных зон и наблюдать за их осуществлением; г) производить наблюдение за сдвижением горных пород и

принимать участие в наблюдениях за проявлением горного дав­ ления; разрабатывать меры охраны сооружений, природных объектов и горных выработок от вредного влияния горных раз­ работок и следить за их осуществлением;

д) принимать участие в планировании развития горных ра­ бот и в решении основных вопросов разработки месторождения; е) производить подсчет промышленных запасов и учет экс­ плуатационных потерь, следить за соблюдением установленных нормативов подготовленных запасов и нормативов потерь; за­

мерять остатки угля на складах; ж) совместно с геологической службой изучать геологиче­

ские особенности месторождения, его форму, структуру и свой­ ства, подготавливать необходимые данные для совершенствова­

173

ния технологии добычи угля, выявлять некондиционные запасы и наблюдать за правильным использованием месторождения^ з) определять полноту выемки запасов угля, оформлять всю маркшейдерскую документацию и осуществлять ее хранение

при ликвидации шахты.

Все виды маркшейдерских работ на шахте должны выпол­ няться в соответствии с требованиями соответствующих инст­ рукций, правил, нормативов и других документов, утвержден­ ных Госгортехнадзором СССР.

§ 3. МАРКШЕЙДЕРСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

Маркшейдерскую документацию, состоящую в основном ив чертежей (проекций, планов, разрезов, профилей и т. п.), раз­ деляют на первичную, вычислительную и графическую. Основ­ ную графическую маркшейдерскую документацию составляют непосредственно по данным съемок, она служит базой для из­ готовления разного рода планов и разрезов. Основная докумен­ тация является не только техническим, но и важнейшиіМ юри­ дическим документом. Она подлежит инвентаризации, которая ведется в специальных книгах, пронумерованных, прошнурован­ ных и скрепленных печатью шахты.

Проекции — это графики, представляющие собой изображе­ ния тех или иных объектов на плоскости. При их построении руководствуются определенными правилами, которые определя­ ют вид проекции. В маркшейдерской практике применяют в ос­ новном ортогональные проекции. Для наглядного изображения отдельных участков горных выработок применяют аксономет­ рические и реже другие проекции.

Ортогональное проектирование производят на горизонталь­ ную, вертикальную или наклонную плоскости.

Планы — чертежи, составленные в ортогональной проекции на горизонтальную плоскость. Их широко применяют при изо­ бражениях земной поверхности и горных выработок. Обычно на планах указывают отметки точек. При изображении поверх­ ности строят горизонтали—линии, соединяющие точки поверх­ ности с одинаковыми высотными отметками. Горизонтали мож­ но представить как линии пересечения поверхности горизон­ тальными плоскостями, отстоящими на равном расстоянии друг от друга по вертикали.

При изображении поверхности залежей полезного ископае­ мого строят изогипсы — линии, аналогичные горизонталям.

Вертикальные проекции — чертежи, построенные в проек­ ции на вертикальную плоскость.

Для изображения очистных выработок при разработке нак­ лонных и крутых угольных пластов часто пользуются проекци­ ей на наклонную плоскость.

174

Разрезы применяют при изображении деталей объекта » проекции на секущую плоскость. На практике чаще всего при­ меняют вертикальные и горизонтальные разрезы. В отдельных случаях для решения частных задач применяют ломаные или наклонные секущие плоскости.

Вертикальные разрезы применяют для наглядного изобра­ жения условий залегания горных пород различного возраста и состава. Геологические разрезы обычно строят вкрест прости­ рания горных пород и приурочивают их к линиям разведочных скважин и горных выработок, по данным которых и осущест­ вляют построение.

Горизонтальные разрезы обычно приурочивают к эксплуата­ ционным горизонтам горных работ шахты или карьера.

Масштабы разрезов большей частью принимают одинаковы­ ми по всем направлениям. Для большей наглядности иногда при построении разрезов пользуются различными вертикаль­ ными и горизонтальными масштабами.

Профили — графики, изображающие на вертикальном сече­ нии лишь контур или часть контура рассматриваемого объекта. Для определения положения горных выработок, откаточных путей, производят профилирование горных выработок. При по­ строении профилей, как правило, применяют различные масш­ табы в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Направ­ ление профилей берут вдоль или поперек дорог, горных выработок, разведочных линий, железнодорожных путей, на­ правляющих шахтного подъема и других вытянутых объектов.

Инструкция по производству маркшейдерских работ опре­ деляет номенклатуру, содержание и масштабы графических материалов, входящих в обязательный комплект маркшейдер­ ских планов каждого горного предприятия. Вся графическая

готавливают обычно до начала производства горных разрабо­ ток. В зависимости от назначения плана, выполненного в гори­ зонталях, устанавливают его масштаб и высоту сечения рельефа. Для группы предприятий, входящих в одно объеди­ нение, составляют планы поверхности в масштабах 1 :5000 или 1 : 10 000 с высотой сечения рельефа 2—10 м. Для составления чертежей горных выработок на угольных шахтах необходимо иметь планы поверхности в масштабе 1:1000—1:5000 с высо­ той сечения рельефа 0,5—5 м. Для территории расположения шахтных стволов с надшахтными и служебными сооружениями и всем вообще поверхностным комплексом, целесообразно

175

иметь планы в масштабе 1 :500 с высотой сечения рельефа ме­ стности 0,25—0,5 м.

Чертежи горных выработок включают в себя планы горных работ, проекции на вертикальную или наклонную плоскости, разрезы, а также профили горных выработок. План горных ра­ бот составляют в масштабе 1:500—1:2000.

выработок составляют на отдельных планшетах с прямоуголь­ ными рамками.

Геологические и горно-геометрические графики включают в себя графические материалы, характеризующие геологические особенности месторождения, форму его залегания и физико­ механические свойства. В графикивходят: литологические ко­ лонки, геологические карты, разрезы и другие графики.

Нормальные колонки вычерчиваются в масштабе 1 : 1000. На шахтах необходимо иметь также геологические разрезы в масштаб 1:500; 1:1000; 1:2000 или 1:5000.

Проектные планы, паспорта, схемы и другие чертежи. Сюда входят: копии с планов горных выработок; вспомогательные чертежи; схемы опорных триангуляционных сетей, привязки подходных пунктов; паспорта крепления горных выработок, уп­ равления кровлей и т. д.

В действующей технической инструкции по производству маркшейдерских работ все чертежи делят еще на основные и специальные.

Основные чертежи предназначены для решения ответствен­ ных задач. Их вычерчивают в масштабе 1:1000 или 1:2000. Это относится к планам горных работ. Что касается планов поверхности, то их вычерчивают в масштабе 1 :5000 и в масшта­ бе плана горных работ.

Специальные маркшейдерские чертежи включают в себя чертежи для повседневной работы при решении частных задач горного производства.

Для обеспечения возможности свободного чтения всей марк­ шейдерской документации всех шахт и карьеров СССР приня­ ты условные знаки, обязательные для всех маркшейдерских служб.

В зависимости от начертания маркшейдерские условные

меняемые при составлении маркшейдерских чертежей условные знаки разделяют на три группы: топографические, геологиче­ ские и маркшейдерские.

176

Стандартные топографические шрифты, применяются для

Для выполнения маркшейдерских работ угольные шахты и карьеры должны иметь маркшейдерские отделы, возглавляе­ мые главным маркшейдером с нравами заместителя главного инженера шахты, с необходимым штатом участковых марк­ шейдеров, маркшейдеров-мастеров, чертежников и рабочих.

Для маркшейдерских отделов должны быть предоставлены отдельные помещения с необходимым оборудованием. Кроме того, маркшейдерские отделы должны быть обеспечены соот­ ветствующими инструментами и приборами для контроля за правильностью прохождения, крепления горных выработок, вычислительными машинами, чертежными материалами и при­ надлежностями, приборами для размножения чертежей.

Все это необходимо в связи с тем, что сеть горных вырабо­ ток постоянно находится в движении и изменении. Маркшейдер­ ская документация является необходимой для повседневного технического руководства па шахте. В связи с этим опа долж­

и приборы, которые имеют свои особенности, связанные со спе­ цифическими условиями выполнения съемок в горных выработ­ ках и в этом отношении отличаются от геодезических инстру­ ментов, применяемых на поверхности.

По своему назначению маркшейдерские инструменты и при­ боры разделяют на приборы для измерения длин линий на по­ верхности и в подземных горных выработках; угломерные ин­ струменты— механические и оптические; высотомеры для определения превышения одной точки над другой; углоиачертательные инструменты для составления планов непосредствен­ но в процессе съемки; фотограмметрические инструменты и приборы для наземной фотограмметрической съемки и ее обра­ ботки; оптические проектиры; магнитные инструменты; прибо­ ры и инструменты для вычислительных и чертежных работ; ин­ струменты и приборы специального назначения.

К наиболее часто применяемым маркшейдерским инстру­ ментам относятся теодолиты и нивелиры.

Горные теодолиты применяют для измерения углов в ответ­ ственных съемках.

При съемке теодолит (рис. 73) устанавливают на треноге и центрируют так, чтобы его вертикальная ось совпадала с вер-

12-583 177

L

Рис. 73. Горный теодолит ТГ-5:

тикальной линией, проходящей через центр маркшейдерского знака.

Для мекее ответственных съемок, например, для съемки ли­ нии очистного забоя, просеков, применяют более простые угло­ мерные инструменты: угломер, подвесную буссоль, подвесной полукруг и др.

Нивелир (рис. 74) — инструмент для определения превыше­ ний между двумя и более точками при помощи горизонтального луча. По конструкции нивелиры делят на глухие, с перекладной трубой и с поворотной трубой, по точности — на технические, точные, повышенной точности, высокоточные.

Нивелир, так же как и теодолит, относят к инструментам

178

относительно сложным, и работающий на них человек должен обладать специальной теоретической подготовкой и практиче­ скими навыками.

При производстве маркшейдерских работ применяют ниве­ лирные рейки, а также разного рода мерные ленты и другие приборы.

Контрольные вопросы

1.В чем заключаются основные задачи маркшейдерской службы?

2.Что Вы знаете о маркшейдерских чертежах?

3.В чем заключается пополнение маркшейдерских планов и других чер­ тежей?

4.В чем заключается маркшейдерский контроль на шахте?

5.Какие инструменты и приборы применяют при маркшейдерских работах?

6.Для чего применяют теодолит, нивелир?

Глава XVII ЦИКЛИЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА

ИТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

§1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Успешная работа шахты в целом и отдельных ее участков в значительной степени зависит от организации работ. Прог­ рессивной формой организации производства для очистных и подготовительных забоев является цикличная организация, под которой понимают работу, выполняемую по определенному расписанию и графику цикличности. Весь производственный процесс в очистных и подготовительных забоях состоит из ря­ да повторяющихся в определенной последовательности процес­ сов и операций.

Выполнение установленных нормативов цикличности явля­ ется необходимым условием для обеспечения устойчивого ре­ жима работы очистных и подготовительных забоев и шахты в целом, выполнения плана добычи, повышения производитель­ ности труда, и как следствие всего этого, снижения себестои­ мости добычи 1 т угля.

§2. ЦИКЛИЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Расписание производственных процессов и операций в очи­ стных забоях составляют применительно к определенной тех­ нологии очистных работ. В качестве примера рассмотрим тех­ нологию очистной выемки с применением комплекса KAV87

(рис. 75).

Расписание производственных процессов дают в виде гра­ фиков, называемых планограммами, на которых показывают распределение работ в забое в пространстве и во времени (рис.