ГМи ПГРВ / горные выработки

Облик шахт, организация и характер проводимых в них работ в перспективе будут складываться в первую очередь под влиянием факторов, связанных с переходом на всё более глубокие горизонты, определяться всё возрастающими требованиями к охране окружающей среды. См. также Подземная разработка месторождений.

ЗУМПФ (а. sump; н. Sumpf; ф. puisard, boitout, bвche d'eau, bougnon; и. sumidero, соlector de aguas) – ёмкость (выемка), создаваемая, как правило, в горных породах (или горной выработке) и используемая в основном для приёма гидросмесей, воды при перекачивании их насосами. На шахтах зумпф как часть шахтного ствола ниже уровня околоствольного двора, кроме сбора воды, стекающей из выработок, применяется также для размещения подъемных сосудов в период загрузочно-разгрузочных операций. На карьерах зумпфы используются не только для временного аккумулирования гидросмеси, поступающей из забоев, но и для образования её из горной массы и воды, подаваемых в ёмкость раздельно. При схемах с экскаваторной выемкой и гидротранспортом функции зумпфы выполняют бункер-смесители.

ГОРНОПРОХОДЧЕСКИЕ РАБОТЫ (а. mine footage, mine penetration; н. bergmannische Vortriebsarbeiten; ф. avancement, creusement, travaux de creusement; и. labores de avance, trabajos de profundizacion de pozos) – комплекс работ по проведению подземных горных выработок для геологической разведки, добычи полезных ископаемых, строительства подземных сооружений.

Горнопроходческие работы подразделяются на основные и вспомогательные. Основные – разрушение горных пород, погрузка породы в транспортные средства, возведение постоянной крепи. Вспомогательные – монтаж проходческого оборудования, а также шахтной вентиляции, водоотлива, транспорта, возведение временной крепи, транспортировка породы, доставка оборудования и материалов. Для завершения всего комплекса горнопроходческих работ к намеченному сроку при наименьших затратах отыскивается оптимальное продолжение процесса относительно состояния, достигнутого в настоящий момент. Увязка во времени и пространстве основного и вспомогательного процессов отражается в технологических схемах горнопроходческих работ. Различают две основные категории технологических схем – поточную и цикличную. При поточной технологии горнопроходческих работ все основные технологические процессы совмещены во времени и практически выполняются непрерывно (например, проведение горной выработки проходческим комбайном с совмещением работ по возведению постоянной крепи). При цикличной технологии основные процессы осуществляются с перерывами, в строгой очерёдности одного за другим.

Горнопроходческие работы ведутся по т.н. графику цикличности. Продолжительность цикла выбирают с расчётом выполнения его в целое число смен или выполнения в смену целого числа циклов. Цикл характеризуется продолжительностью во времени и подвиганием забоя, равным глубине шпуров с учётом коэффициентов использования шпуров при буровзрывном способе, или величиной шага возведения постоянной крепи при комбайновом способе. На выбор технологических схем и механизации горнопроходческих работ влияют горно-геологические (мощность пластов и крепость полезных ископаемых и пород, в которых ведутся работы, угол падения пластов, устойчивость пород при обнажении, газоносность, склонность к внезапным выбросам, водообильность и др.) и производственно-технические факторы (площадь сечения выработки, её протяжённость и срок службы, характер забоя, необходимые скорости проведения, применяемое оборудование и др.).

Горнопроходческие работы относятся к работам повышенной опасности и осуществление их регламентируется ведомственными "Правилами безопасности". В общем объёме работ по строительству горнодобывающих предприятий горнопроходческие работы составляют 30–50% (в зависимости от горно-геологических условий и характеристики предприятий). На действующих предприятиях этот показатель равен 10–30%.

ЗАБОЙ (а. Face, stope, hole bottom; н. Ort, Stoß, Sohle, Endteufe; ф. front d'abattage, chantier, taille, fond; и. frente de la galeria) – поверхность массива полезных ископаемых или горных пород (отбитой горной массы), которая перемещается в процессе горных работ по выемке. При подземной разработке месторождений выделяют забои очистные (забои очистных выработок), подготовительные (забои вскрывающих и подготовительных выработок) и забои буровых скважин.

Очистные забои различают: по форме – прямолинейные, уступные; по расположению в пространстве и направлению подвигания – по простиранию, вкрест простирания, по падению, по восстанию, диагонально простиранию. Забои делятся на действующие, запасные, резервные, резервно-действующие.

Действующие забои – выработки, в которых систематически производятся очистные работы.

Запасные забои – полностью подготовленные, но не оснащённые выемочными машинами (выемочным комбайном, забойным конвейером, механизированной крепью и т.д.). При необходимости они могут быть оснащены выемочным оборудованием и превращены в резервные или действующие. Как правило, очистные забои в выемочном поле, панели или блоке подготавливают заблаговременно, и в течение несколько недель или даже месяцев (до включения их в работу взамен выбывающих действующих) они являются запасными.

Резервные – забои, полностью подготовленные и оснащённые всем необходимым электромеханическим оборудованием. В любое время они могут быть введены в действие вместо выбывших из строя (по причине аварии или исчерпания подготовленных для отработки запасов полезных ископаемых) действующих.

Резервно-действующие – забои, в которых систематически, но не более одной смены в сутки производятся очистные работы; вводятся в действие на полную мощность вместо выбывших из строя действующих по причине аварии или исчерпания подготовленных для отработки запасов полезных ископаемых.

При разработке месторождений открытым способом в зависимости от вида выемочного оборудования забоем рабочего уступа может служить его торец (торцовый или боковой забой), продольный откос (фронтальный или продольный забой) или верхняя площадка уступа (забой-площадка). Разновидностью торцового забоя является траншейный (тупиковый) забой. Торцовый забой характерен для работы мехлопат, драглайна, роторных экскаваторов, фронтальный забой – для цепных многоковшовых экскаваторов. Верхняя площадка уступа служит забоем при применении рыхлителей, бульдозеров и колёсных скреперов. Забои всех типов по структуре могут быть простыми, если массивы представлены породами или полезными ископаемыми с одинаковыми свойствами, и сложными, если в их пределах перемежаются вскрышные породы с полезными ископаемыми или полезные ископаемые разных типов и сортов.

СТВОЛОПРОХОДЧЕСКИЙ АГРЕГАТ (а. shaft sinking assembly; н. Schachtab- teufeausrustung; ф. agregat de forage pour le creusement de puits; и. agregado para profundizar los pozos) – комбайновый комплекс для проходки вертикальных шахтных стволов. Применяется в породах средней крепости (коэффициент крепости не более 12). Позволяет совместить процессы механического разрушения массива горных пород режущим инструментом, уборку разрушенной породы из забоя и перегрузку её в подъёмные сосуды, крепление ствола монолитным бетоном, наращивание ставов труб, вентиляции, водоотлива, подачи бетона. Представляет собой трёхэтажный металлический каркас с размещённым на нём оборудованием (рис.). Агрегат обслуживают 3 человека.

С помощью стволопроходческого агрегата типа ПД и CK в 1987 в Карагандинском и Донецком угольных бассейнах пройдено 9 шахтных стволов диаметром 7 м общей глубиной свыше 6000 м. Максимальная скорость проходки ствола 181 м/месяц, при этом достигнута наивысшая в мировой практике шахтного строительства производительность труда проходчиков — 16,1 м³ готового ствола на чел/смену.

Создание стволопроходческого агрегата — качественно новый этап в развитии техники для строительства шахтных стволов. По сравнению с буровзрывным способом применение стволопроходческого агрегата позволяет резко повысить производительность труда проходчиков, устранить тяжёлый физический труд, обеспечить высокую степень безопасности ведения горных работ и улучшить санитарно-гигиенические условия труда рабочих.

Рудник – предприятие по подземной добыче руд, горно-химического сырья и стройматериалов. См. Шахта.

Ша́хта (нем. Schacht) — промышленное предприятие, осуществляющее добычу пластовых полезных ископаемых подземным способом и отгрузку их потребителю или на горнообогатительную фабрику. Традиционно шахтой называется предприятие по подземной добыче каменного угля или горючих сланцев, в России существуют шахты для подземной добычи тяжёлой нефти (Ярега). При добыче подземным способом руды шахту называют рудни́к (в шахтёрских регионах распространено произношение с ударением на первый слог — ру́дник).

Шахта включает наземные сооружения: копры, надшахтные здания, главные вентиляторные установки, дробильно-сортировочные фабрики, склады и совокупность подземных горных выработок, предназначенных для разработки месторождения в пределах шахтного поля.

Шахта — механизированное и автоматизированное предприятие, оснащенное производительными машинами и механизмами для добычи и транспортировки полезного ископаемого, проведения горных выработок, водоотлива и вентиляции. Срок службы шахт, отрабатывающих мощные месторождения, достигает 50-70 лет и более.

Глубина отдельных шахт по добыче золота и алмазов достигает 4 километров.

В равнинной местности чаще всего вскрытие производится вертикальными стволами, реже — наклонными, от которых на разных горизонтах (этажах) проводятся квершлаги до встречи с залежью ископаемого. В гористой местности основные вскрывающие выработки — штольни. Иногда неосведомленные люди ствол или штольню называют собственно шахтой.

Угольная шахта на костариканском колоне, 1901

Добыча каменной соли

Самые…

Останки оборудования угольной шахты Bois du Cazier в Бельгии, разрушенной пожаром в 1956 году, который унёс жизни 262 горняков.

Самые глубокие шахты мира находятся в ЮАР: «Тау-Тона», «Витватеерсранд» — глубина более 4500 м, «Western Deep Levels Mine» («Западная шахта глубокого залегания») — 3900 м (компания Де Бирс), «Мпоненг» — 3800 м. Шахтёрам приходится работать в экстремальных условиях. Жара доходит до 60 градусов, и на такой глубине постоянно существует опасность прорыва воды и взрывов. В этих шахтах добывают золото. Для сравнения, самые глубокие шахты на территории России добывают уголь с глубины чуть более 1200 м.

Самые глубокие шахты

• Украины: «Шахтёрская — Глубокая» (1546 м), «Гвардейская» (Кривой Рог) (1430 м) «Прогресс» (Торез) (1340 м), им. Скочинского (1200 м), им.В.М. Бажанова (Макеевка) (1200 м), им. Стаханова (1150 м)

• России: «Комсомольская» (Воркута) (1200м)

Самые крупные шахты

• в СССР: 4РУ РУП "ПО «Беларуськалий» (г. Солигорск, проектная мощность 15 млн.тонн/год);

• на Украине: «Красноармейская-Западная № 1» (проектная мощность 2,2 млн т в год, фактическая — свыше 6 млн т в год).

• в России: «Распадская» (фактическая добыча 8 млн т в год).

Самые старые шахты мира

• Самой старой шахтой считается рудник Нгвеня (англ. Ngwenya Mine) расположенный вблизи от северо-западной границы Свазиленда.

• ШТРЕК — (англ. горн.). Подземный ход между двух выработок. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ШТРЕК боковой подземный ход в рудники, проведенный между двумя штольнями. Полный словарь иностранных слов, вошедших …   Словарь иностранных слов русского языка

• штрек — (от нем. Strecke), горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность и расположенная по простиранию месторождения полезного ископаемого. Различают штреки транспортные, вентиляционные и др. * * * ШТРЕК ШТРЕК (от нем.… …   Энциклопедический словарь

• ШТРЕК — ШТРЕК, штрека, муж. (нем. Strecke) (горн.). Горизонтальная горная выработка по пласту полезного ископаемого, не имеющая выхода на поверхность. Откаточный штрек. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

• Штрек — (от нем. Strecke маршрут) горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, лежащая в горизонтальной плоскости и проходящая по простиранию рудного тела[1]. Различают рудный штрек и полевой, рудные располагаются… …   Википедия

• ШТРЕК — (от нем. Strecke) горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность и расположенная по простиранию месторождения полезного ископаемого. Различают транспортный, вентиляционный и др. штрек …   Большой Энциклопедический словарь

• штрек — м горн. Strecke f c, Schlag m 1a* проходить штрек eine Strecke vortreiben* …   Большой немецко-русский и русско-немецкий словарь

• Штрек — горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на дневную поверхность. Проходится из др. выработки при наклонном залегании рудного тела по простиранию г. п., а при горизонтальном в любом направлении. Ш., проходимый …   Геологическая энциклопедия

• ШТРЕК — ШТРЕК, а, муж. Горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность. Транспортный (откаточный) ш. Вентиляционный ш. | прил. штрековый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

• штрек — штрек, а …   Русское словесное ударение

• Штрек — м. Горизонтальная подземная горная выработка, идущая по пласту полезного ископаемого и не имеющая непосредственного выхода на поверхность. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Первый стволопроходческий агрегат создан в CCCP в 1959, ведутся работы по созданию унифицированного ряда стволопроходческих агрегатов для проходки стволов диаметром 6, 7 и 8 м. Новые стволопроходческие агрегаты оснащаются средствами диагностики, диспетчеризации и дистанционного управления процессом бурения с поверхности. Работы по созданию стволопроходческого агрегата начаты также в ФРГ и США.

ВОДООТЛИВ (а. water pumping, water drainage; н. Wasserhaltung; ф. exhaure; и. desague) — удаление шахтных и карьерных вод из горных выработок. При подземной разработке различают главный водоотлив, предназначенный для откачки общешахтного притока воды, и участковый водоотлив – для перекачки воды из отдельных участков шахты к водосборникам главного водоотлива (реже непосредственно на поверхность земли). В редких случаях применяется центральный водоотлив, когда несколько шахт имеют общую водоотливную установку, и региональный, обеспечивающий водоотлив всего района в целом.

Водоотлив по схеме откачки воды на поверхность разделяется на прямой, когда откачка воды из главного водосборника производится сразу на поверхность, и ступенчатый, когда из нижних горизонтов через стволы (реже скважины) вода перекачивается в промежуточные водосборники вышележащих горизонтов и затем на поверхность (рис. 1).

Реже применяются другие схемы водоотлива, например, с передачей воды в расположенную выше (у ствола) насосную камеру, с перепуском воды из вышележащего горизонта и др. В систему шахтного водоотлива входят: устройства для регулирования внутришахтного стока (водоотводные канавки, трубопроводы, перекачные насосы), водосборники, насосные станции с водозаборными колодцами и водоотливными установками, с всасывающими и нагнетательными трубопроводами. Устройства для регулирования стока внутришахтных вод включают трубопроводы и канавки для отвода воды в участковые и главные водосборники.

Шахтные водосборники и насосные камеры располагают с учётом гипсометрии подошвы полезных ископаемых, состава горных пород, схем вскрытия и других горно-геологических и горнотехнических условий. Насосная камера с водоотливными установками помещается у водосборника и соединяется с ним выработками. При притоке воды более 50 м³/ч главная водоотливная установка состоит из 3-х одинаковых насосов (рабочего, резервного и находящегося в ремонте), каждый из которых рассчитывается на откачку за 20 часов суточного нормального притока. Всасывающая труба каждого из насосов при притоке воды до 100 м³/ч опускается в один общий водозаборный колодец, а при притоке более 100 м³/ч – в отдельные колодцы. Для главного водоотлива на шахтах (рис. 2) применяются в основном центробежные многоступенчатые секционные насосы в горизонтальном исполнении, допускающие содержание механических примесей в воде (частицы до 0,1–0,2 мм) до 0,1–0,2%.

КПД насосов изменяется в пределах 68–78%. Кислотоупорные насосы применяются при pH воды менее 5 или при содержании в ней свыше 100 мг/л свободной серной кислоты и могут соединяться параллельно и последовательно с заливочным и бустерным насосами. Для участкового водоотлива в шахтах, кроме многоступенчатых центробежных насосов, используются также консольные центробежные, моноблочные и вспомогательные насосы (турбонасосы, электронасосные одновинтовые агрегаты, одноступенчатые центробежные горизонтальные насосы, центробежные горизонтальные консольные насосы). При откачке неосветлённых шахтных вод (с твёрдыми включениями крупностью до 20 мм), очистке водосборников от шлама и на участковом водоотливе применяются шламовые насосы (вертикальные, суспензионные, магнетитошламовые и др.). Для подачи воды на поверхность в стволе шахты прокладываются минимум два става нагнетательных труб – один рабочий и один резервный; при двух одновременно работающих насосах прокладываются три става труб. Каждый став рассчитывается на выдачу нормального суточного притока не более чем за 20 часов; при повышенных притоках используются все ставы.

Водоотливные установки оборудуются аппаратурой автоматизации, контроля и защиты. Аппаратура автоматизации обеспечивает автоматическую заливку, пуск и остановку насосов в зависимости от уровня воды в водосборнике, поочерёдную работу насосов, автоматических включение резервных насосов при аварийном подъёме уровня воды в водосборнике и неисправности работающего насоса, дистанционный контроль и сигнализацию об уровне воды в водосборнике. На угольных шахтах, опасных по газу и пыли, применяется аппаратура автоматизации во взрыво- и пылебезопасном исполнении. В качестве приборов контроля гидравлических показателей используются манометры и расходомеры. Для защиты насосов от гидравлических ударов при их остановке применяются специальные гасители ударов. Основные пути дальнейшего совершенствования водоотлива на шахтах: сокращение объёма и упрощение конструкции водосборников или применение бескамерного водоотлива с вертикальными погружными насосами и эрлифтами; совершенствование средств водоотлива для откачки на поверхность загрязнённой воды; полная механизация труда по транспорту оборудования, монтажу насосных агрегатов и трубопроводов, чистке водосборников и т.д.

При открытой разработке система водоотлива состоит из устройства для регулирования внутрикарьерного стока, водосборников, насосных станций с водоотливными установками и с нагнетательными трубопроводами. Устройства для регулирования внутрикарьерного стока включают пригрузки для предотвращения деформаций рыхлых пород на участках просачивания подземных вод на откосах, водоотводные канавы или трубы для сбора воды на всех уступах и в выработанном пространстве и отвода воды вначале к участковым, а затем к главным водосборникам.

В зависимости от местоположения главных водосборников карьерный водоотлив разделяется на открытый, подземный и комбинированный, включающий элементы открытого и подземного (рис. 3).

При открытом водоотливе водосборники с насосными станциями располагают на самых низких отметках карьера. Водосборники главных водоотливов сооружаются при притоках воды более 50 м³/ч и рассчитываются на приём не менее 3-х часового нормального притока воды. Насосные станции сооружают у водосборников и оборудуют водоотливными установками, производительность которых должна обеспечивать откачку максимального суточного притока воды за 20 часов; дополнительно предусматриваются резервные насосы. В районах, где притоки ливневых вод могут в несколько раз превышать нормальные, насосы главных водоотливов выполняют плавучими.

При открытом водоотливе на обводнённых карьерах применяют в основном высокопроизводительные низконапорные насосы. Нагнетательные трубопроводы прокладываются на нерабочих бортах карьеров. В зимнее время водоотливные установки, нагнетательные трубопроводы, а также водоотводные канавы защищаются от промерзания. При подземном водоотливе в карьере вода перекачивается или отводится в специальные дренажно-водоотводные выработки (штреки), пройденные с уклоном в сторону водосборника с насосной камерой, откуда она откачивается насосами на поверхность через водоотливные стволы или скважины в поверхностные водотоки или водоёмы. При этом используются в основном те же насосы, что и при шахтном водоотливе. При проходе шахтных стволов и разрезных траншей применяются вспомогательные насосы (центробежные спиральные, секционные, консольные, турбонасосы и др.) производительностью 5–130 м³/ч и напором 30–100 м.

СКИП шахтный (а. winding skip; н. Schachtforderungsgefaß, Schachtgefaß; ф. skip; и. skip) – подъёмный сосуд, предназначенный для транспортирования полезных ископаемых и породы с горизонтов шахт на поверхность по вертикальным или наклонным стволам. Скипы для вертикальных стволов состоят из кузова и рамы; подразделяются на опрокидные, с отклоняющимся кузовом и с неподвижным кузовом в зависимости от положения кузова по отношению к раме во время разгрузки; по форме кузова – на призматические, цилиндрические и бокалообразные. Рама скипа всегда занимает вертикальное положение.

Скип опрокидной (рис. 1, а) наиболее прост по конструкции, имеет кузов призматической формы с плоским днищем, соединённый шарнирно с рамой в нижней части и опирающийся на нижнюю балку рамы. Рама состоит из вертикальных стоек и горизонтальных верхней и нижней балки. К верхней балке рамы крепится подвесное устройство, соединяющее скипы с канатом подъёмной машины. Загрузка скипа производится через верх кузова, разгрузка также через верх при повороте кузова на 135-145° при взаимодействии разгрузочных роликов кузова с разгрузочными кривыми на копре. Скипы опрокидные благодаря максимальному разгрузочному окну преимущественно применяются для крупнокусковых и мелких слипающихся материалов.

Отклоняющийся кузов (рис. 1, б) в скипе шарнирно подвешен к верхней части рамы и имеет откидное днище в виде затвора с бортовыми стенками. Разгрузка скипа происходит при отклонении кузова на 15° от взаимодействия разгрузочных роликов кузова с разгрузочными кривыми. При этом затвор катится по наклонным направляющим на раме и устанавливается под углом 45-55°, открывая разгрузочное отверстие и направляя в бункер разгружаемый материал.

Скипы с неподвижным кузовом (рис. 1, в) отличается жёстким соединением кузова с рамой.

Дно кузова наклонено в сторону разгрузки на 45-55°, в нижней его части имеется разгрузочное отверстие, закрываемое секторным затвором (рис. 2).

При разгрузке скипа секторный затвор от взаимодействия разгрузочных роликов с разгрузочными кривыми вращается вокруг своей оси и поднимается вверх, открывая разгрузочное отверстие. При этом шарнирно связанный с затвором рештак катится вниз по наклонным направляющим на раме скипа и устанавливается под углом 45-55°. Типы затворов скипа с неподвижным кузовом: секторный, шиберный, клапанный, рычажный, крюковый и др. Первые три — наиболее надёжны в эксплуатации. В CCCP скипы опрокидные и скипы с отклоняющимся кузовом применяются в основном на действующих шахтах; на строящихся и реконструируемых шахтах используют скипы с неподвижным кузовом. Применение последних исключает недостатки, присущие первым двум типам и ограничивающие их использование; неуравновешенность подъёма из-за передачи части веса скипа на разгрузочные кривые, повышенную мощность привода подъёмной машины, высоту копра, его прочность, увеличенное время на разгрузку. Скипы с неподвижным кузовом и секторным затвором впервые спроектированы в CCCP в 1930 (применены на шахтах треста "Анжероуголь" в 1933 взамен клетей).

На действующих шахтах эксплуатируются скипы вместимостью от 2 до 35 м³. Наибольшая грузоподъёмность скипов 55-60 т (в CCCP на шахте "Первомайская-1", в Швеции на руднике "Кируна").

Тенденция совершенствования скипов: уменьшение их собственной массы за счёт применения высокопрочных легированных сталей и лёгких сплавов для увеличения их грузоподъёмности при одной и той же концевой нагрузке; улучшение конструкций затворов скипов с использованием приводов на копре для их открывания с целью уменьшения времени на разгрузку. За рубежом ведутся работы по созданию многоэтажных скипов (подвешенных друг над другом) для увеличения производительности подъёма при глубоких шахтах без увеличения диаметров стволов.

Скипы для наклонных стволов подразделяются на опрокидные, с откидной задней стенкой и с донной разгрузкой, оснащены колёсами и передвигаются по рельсовой колее, применяются в стволах с углом наклона 25-70°. Опрокидной скип для наклонных стволов состоит из кузова, поворачивающегося на оси относительно рамы с двумя парами колёс. На месте разгрузки передние колеса скипа катятся по изогнутым рельсам той же колеи, а задние продолжают движение по прямым вспомогательным. Скипы применяются также в качестве элемента скипового подъёмника на открытых горных работах.