2.3. Зображення основних типів гірничих виробок і відвалів

Для гірничого виробництва часто немає особливого значення повне й детальне виявлення форми гірничого об'єкта. Практично контури йо­го зображуються спрощено за декількома точками на основі маркшей­дерської зйомки. На кресленнях гірничі об'єкти мають спрощену порі­вняно з фактичною форму. При цьому криві поверхні топографічного типу на кресленнях замінюються прямими, ламаними або циркульними кривими лініями, а самі поверхні інтерпретуються у вигляді найпрос­тіших закономірних поверхонь (площин, циліндрів, конусів та ін.).

Для практичного виявлення форми гірських тіл досить зобразити їх на плані і на розрізах. Нижче наведено спрощені й уніфіковані зобра­ження основних типів відкритих гірничих виробок і насипних споруд. На рис. 2.2.6 показані розкривні, добувні і змішані уступи кар'єру. На поперечних розрізах масив розкривних порід і взагалі масив гірських порід умовно зображується односторонньою штриховою ліні­єю під кутом 45° до горизонту, а корисну копалину заштриховано в зворотному напрямі.

Рис. 2.2.6. Зображення уступів: розкривного, добувного і змішаного.

При зображенні за­боїв на відкритих гір­ничих роботах, якщо детальне виявлення форми не потрібне, доцільно користува­тися уніфікованими стилізованими зображеннями (рис. 2.2.7). При цьому на крес­леннях обов'язково фіксуються головні лінії контурів, а та­кож основні лінійні розміри, наприкладR₁, R₂, R_ч.у.

Траншеї та інші відкриті гірничі ви­робки креслять ана­логічно викреслюван­ню укосів (рис. 2.2.8)

Рис. 2.2.7. Уніфіковані зображення забоїв:

а – механічні лопати в масиві; б – механічні лопати в розвалі гірської маси; в – драглайна; г – роторного екскаватора; д - бульдозера

Рис. 2.2.8. Уніфіковані зображення траншей

Слід звернути увагу на зо­браження похилих (а відпо­відно і крутих) траншей, де лінія найбільшого скату проводиться перпендикуля­рно горизонталі. А тому для горизонтальних відкритих виробок лінія найбільшого скату перпендикулярна ни­жній бровці уступу, а при похилих нижніх площадках кут між лінією нижньої бро­вки і лінією найбільшого скату не буде прямим.

Вибухові свердловини на планах зображуються у вигляді кружечків зі стріл­кою (рис. 2.2.9), що показує напрям свердлови­ни. У випадку вертикальних свердловин стрілки не про­ставляють. При дрібному масштабі замість кружечків показують осі свердловин. Автомобільний шлях і заліз­ницю викреслюють лініями основної товщини.

На гірничих кресленнях часто виникає необхідність в побудові лінії перетину гірських тіл. Точна побудова ліній перетину необхідна у випадку детального виявлення форми, наприклад, при роз­рахунку об'єму гірських тіл.

Розділ IІI. КРЕСЛЕННЯ ПІДЗЕМНИХ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК

3.1. Короткі теоретичні відомості і позначення підземних гірничих виробок

Після детальної розвідки родовища приступають до його розробки, під якою розуміють весь комплекс робіт по добуванню корисних копа­лин.

Добування вугілля або руди підземним способом ведуть гірничі підприємства на відведених для них родовищах або ділянках (гірничих відводах).

Рудником або шахтою називається гірниче підприємство, яке роз­робляє родовище або частину його і складається з однієї або кількох шахт, штолень й інших виробничих одиниць.

Частина родовища, яка відведена руднику або шахті, називається відповідно рудничним або шахтним полем.

При розробці родовищ корисних копалин підземним способом розрізняють три основні стадії: розкриття, підготовку і очисне вийман­ня.

Шахтне поле за падінням, як правило, ділять на декілька поверхів.

Для доступу до покладу родовища його розкривають, тобто з пове­рхні проходять шахтний ствол (штольню), від якого проводять горизон­тальні, похилі і вертикальні виробки, які поділяють поклад або родо­вище на поверхи. Над стволом розташований копер, поблизу нього в спеціальній споруді встановлена підіймальна машина, яка переміщує по стволу підіймальну посудину - клітку, що призначена для опускання і піднімання людей, матеріалів, корисної копалини і т.д.

В залежності від виду головної розкривної виробки способи роз­криття поділяють на прості і комбіновані. Перші здійснюють вертика­льним стволом, штольнею або похилим стволом. Комбіновані способи розкриття являють собою поєднання двох або трьох простих способів.

Шахтний ствол - вертикальна або похила гірнича виробка, яка має безпосередній вихід на земну поверхню і служить для піднімання корисної копалини і пустої породи, транспортування різних вантажів, спуску і піднімання людей, вентиляції та водовідливу.

Головні розкривні виробки (стволи і штольні) проходять безпосе­редньо з земної поверхні.

Крім головного ствола (штольні) при розробці необхідно мати до­поміжний ствол (штольню) та інші допоміжні виробки. До допоміжних виробок відносяться квершлаги і штреки, вентиляційні шурфи і стволи, сліпі шахтні стволи та інші виробки, необхідні для розкриття окремих дільниць рудного тіла, вентиляції і т.д. При значній виробничій потуж­ності шахти або при наявності в одному шахтному полі декількох по­кладів проходять ще допоміжні стволи, із яких одні призначені для спуску і піднімання пустої породи з підготовчих виробок і т.д., інші -для провітрювання. Верхня частина ствола називається устям, нижня -зумпфом.

Розрізняють три способи взаємного розташування головного і до­поміжного стволів:

обидва стволи - головний і допоміжний - проходять поблизу центра шахтного поля на відстані 30-100м один від одного;

головний і допоміжний стволи розташовані на флангах шахтного поля;

головний ствол розташований в центрі шахтного поля, а два допо­міжних - на флангах.

Вертикальний ствол може проходити в лежачому, висячому боці, або по покладу. З трьох можливих випадків закладення вертикального шахтного ствола перевагу надають першому та третьому.

На кожному горизонті, що експлуатується, від стволів проходять квершлаги, уздовж покладу до допоміжних стволів - штреки.

Ствол у висячому боці розташовують у тих випадках, коли закла­дення ствола в лежачому боці неможливе або невигідне за умов рельє­фу або забудованості поверхні. При відпрацюванні малопотужних по­логих покладів значної протяжності вертикальний ствол часто прохо­дить по родовищу. Для збереження ствола від руйнування залишають в покладі цілик.

Вертикальним стволом на фланзі розкривають горизонтальні або пологі поклади невеликої протяжності, а також в тих випадках, коли напрямки руху підземного і поверхневого транспорту співпадають.

Похилими стволами для конвеєрного або скипового піднімання розкривають потужні похилі і пологі поклади (з кутом падіння 15-30°). Розкриття похилим стволом по покладу дає змогу відмовитись від про­ведення квершлагів, що зменшує час на розкриття.

Розкриття штольнею застосовують при відпрацюванні родовищ в гірській місцевості. При цьому штольню розташовують так, щоб її рі­вень знаходився нижче родовища або його частини. Кожний горизонт розкривають окремою штольнею, інколи проходять капітальні рудо­спуски, сліпі стволи для транспортування руди до нижньої штольні. Відносно покладу штольню розміщують зі сторони лежачого, висячого боку паралельно родовищу або по його діагоналі.

Крім головного підіймального ствола на шахтах і рудниках прохо­дять допоміжні стволи, які служать запасними виходами на поверхню і забезпечують нормальні умови для провітрювання. Ці стволи облад­нуються допоміжною підіймальною установкою і мають східцеві відді­лення. По всій довжині шахтний ствол поділяють на декілька відділків (клітковий, скіповий, східцевий та інші).

Поблизу шахтного ствола, часто на кожному горизонті (поверсі), розміщують ряд горизонтальних і камероподібних виробок, які нази­ваються виробками навколоствольного двору. Навколоствольний двір складається з виробок, призначених для розвантаження вагонеток в підземний бункер або завантаження їх в клітку; виробок, призначених дтя розташування порожніх вагонеток; камероподібних виробок, насо­сної, електропідстанцій, електровозного депо, диспетчерської, медпун­кту, водозбірника та ін.

Тип навколоствольного двору залежить від кількості корисних ко­палин і порід, які видаються по стволу, способу їх підіймання (в скіпах або клітках), кількості стволів, які обслуговуються навколоствольним двором, прийнятої схеми провітрювання.

На великих шахтах, що мають велику потужність, як правило, бу­дують кругові навколоствольні двори, що забезпечує потоковість руху транспорту, а в шахтах невеликої потужності - тупикові.

Типова форма поперечного перерізу стволів шахт - кругла. Прямо­кутна форма дає змогу краще використовувати площу поперечного пе­рерізу стволів шахт, але використовують її дуже рідко, тому що типо­вим матеріалом кріплення при цьому є дерево, яке не може прийняти на себе великий гірничий тиск.

Стволи круглого перерізу, які укріплюються бетоном і металом, є досить поширеними в промисловості, оскільки кріплення з цих матері­алів запобігає руйнуванню стволів протягом великого терміну служби.

Кількість, тип і розміри підіймальних посудин вибирають залежно від величини вантажу, який підіймають.

Підготовчі роботи передбачають проведення горизонтальних і вер­тикальних виробок, при допомозі яких розкрита частина родовища розділяється на окремі виймальні дільниці - поверхи, блоки, панелі, стовпи. Такі виробки називаються підготовчими. До них відносяться відкаточні орти і штреки висхідні, які призначені для транспортування гірської маси і обладнання, переміщення людей, вентиляції і т.д.

Для окремогоповерху розкриття, підготовка і очисне виймання ви­конуються послідовно, але в межах шахтного поля ці стадії розробки виконуються паралельно.

Для безперебійної роботи гірничого підприємства необхідно, щоб роботи по розкриттю обов'язково передували підготовці, а підготовка передувала очисному вийманню.

Очисним вийманням називається комплекс виробничих процесів, що проводяться в підготовлених блоках з метою виймання і доставки корисної копалини. Очисне виймання складається з таких процесів: ві­докремлення корисної копалини від масиву, доставка його до відкато­чного горизонту, провітрювання, підтримування відпрацьованого про­стору, його кріплення або його закладка.

Відповідно до конкретних гірничо-геологічних і виробничих умо­вами користуються такими формами поперечного перерізу горизонта­льних виробок:

прямокутна - при рамній або комбінованій конструкції кріплення та відсутності бокового тиску;

трапецієвидна - при рамній конструкції кріплення й незначному боковому тиску;

полігональна - при кріпленні виробок збірним залізобетонним крі­пленням і відсутності бокового тиску;

арочна - при кріпленні виробок металевим кріпленням в умовах дії гірничого тиску зверху і з боків виробки;

склеписта - при кріпленні виробок суцільним бетонним або кам'яним кріпленням в умовах значного гірничого тиску зверху і від­сутності бокового тиску;

підковоподібна - за тих же умов, що й склеписта, але при наявності бокового тиску;

замкнена (кругла або склеписта і підковоподібна зі зворотним склепінням) - у випадку значного всестороннього гірського тиску.

Найбільш поширеними формами поперечного перерізу горизонта­льних виробок є трапецієвидна, арочна або у формі склепіння.

Розміри поперечного перерізу гірничих виробок залежать від їх призначення і габаритів обладнання, яке в них розміщується. Визнача­ються вони розмірами вагонеток і електровозів, кількістю рейкових колій, віддаллю між кріпленням і частиною потягу, яка найдалі висту­пає, способом переміщення людей і кількістю повітря, що подається для провітрювання.

На більшості родовищ можна застосовувати різні системи розроб­ки. Але для кожної дільниці родовища або пласта повинна бути вибра­на найбільш раціональна система розробки.

Із геологічних факторів, які впливають на вибір тієї чи іншої сис­теми розробки, важливими є умови залягання копалини (кут падіння покладу або пласта, його потужність, властивості корисної копалини і вміщуючих порід).

Із фізико-технічннх властивостей найважливішими є стійкість ко­рисної копалини і вміщуючих порід, яка визначає спосіб управління гірничим тиском, а також розміри очисних забоїв. Одні системи мо­жуть застосовуватись тільки при відпрацюванні тонких рудних тіл або пластів, інші, навпаки - тільки потужних і т.д.

При будь-якій системі розробки очисне виймання ділиться на такі виробничі процеси:

відокремлення корисної копалини від масиву; доставку - переміщення від забою до відкаточних виробок; підтримання відпрацьованого простору. Підземні гірничі виробки можуть бути розташовані в просторі го­ризонтально, похило, вертикально або зі змінним кутом нахилу. Вони можуть розміщуватися на різних горизонтах, перетинатися, бути пере­хресними, знаходитись на одній поздовжній осі. При цьому форма пе­рерізу гірничих виробок може бути різною.

Відносно покладів корисної копалини гірничі виробки розташову­ються по простяганню, вхрест простягання і по піднесенню (падінню) пласта. В зв'язку з цим гірничі креслення виконуються у вигляді прое­кцій на горизонтальні, вертикальні і похилі площини проекцій.

Основні особливості підземних гірничих виробок, які необхідно враховувати при їх зображенні, є такі:

1. Підземні гірничі виробки являють собою не фізичні тіла, а пу­стоти в товщі гірських порід. При цьому положення, форма і розміри гірничих виробок багато в чому визначаються умовами залягання ма­сиву гірських порід і корисної копалини, призначенням гірничих виро­бок і способом їх виконання.

2. Контури гірничих виробок мають неправильну форму внаслі­док природного порушення масиву гірських порід і впливу на них гір­ничих (найчастіше вибухових) робіт.

3. Гірничі виробки являють собою динамічні об'єкти зображення внаслідок зміни розвитку гірничих робіт в часі й просторі.

4. Підземні гірничі виробки мають велику протяжність і порівня­но (по відношенню до довжини) невеликі поперечні розміри.

Виходячи з першої особливості, зображувати гірничі виробки не­обхідно спільно з масивом гірських порід, або корисної копалини.

Друга особливість вимагає спрощеного зображення контурів гір­ничих виробок. Це положення не відноситься до зображення контурів конструктивних елементів.

Відповідно до третьої особливості гірничих виробок креслення по­винні забезпечувати можливість поповнення і зміни відображеної на них ситуації.

І, нарешті, четверта особливість підземних гірничих виробок ви­значає необхідність застосуваня різних масштабів на одному кресленні: малих - для зображення всієї гірничої виробки і великих - для її пере­різів. Але ж при виконанні підземних конструкцій, які мають порівняно невеликі розміри, масштаб для всіх проекцій повинен бути єдиним.

При виконанні креслень підземних гірничих виробок слід керува­тися такими основними принципами і умовностями:

1. Незакріпленігірничі виробки, а також відпрацьований простір зображують на кресленнях у вигляді спрощених контурів з заміноюскладних ліній прямими, ламаними і кривими.

2. На кресленнях, виконаних у великих масштабах, капітальні гір­ничі виробки зображуються по їх контуру з позначенням виду кріплен­ня:

Рис. 3.1. Вертикальний переріз капітальної гірничої виробки

а) внутрішні контури гірничих виробок, закріплених монолітним бетоном або залізобетоном, виконуються суцільною основною лінією, а контури виробок в проходці - тонкими суцільними лініями (рис.3.1).

По контуру гірничої виробки необхідно позначати масив гірських порід. У випадках, коли основним елементом зображення є гірничо-будівельна конструкція, або у випадку малого масштабу крес­лення державним стандартом допускається не позначати масив гірсь­ких порід;

б) на маркшейдерсько-геологічних кресленнях вигляд кріплення зображується кольорами:

оранжевим - цегляне кріплення, сірим - бетонне, фіолетовим - ме­талеве, жовтим - дерев'яне.

3. На кресленнях, виконаних в малих масштабах, всі гірничі виро­бки зображуються умовними знаками без визначення вигляду кріплен­ня.

4. На поперечних розрізах гірничих виробок і на кресленнях, що виконуються в масштабі 1:500 і менше, перерізи гірничих виробок на­половину (по діагоналі) затушовуються.

5. На вертикальних, горизонтальних і похилих розрізах при зобра­женні розкривних, підготовчих і нарізних гірничих виробок, а також систем розробки, коли типи гірських порід або корисних копалин виді­ляти не потрібно, корисна копалина і вміщуючі породи в перерізах по­значають згідно п. 2.

6. Елемент товщі гірських порід, що вміщує гірничу виробку, на розрізах і перерізах у великих масштабах обмежується хвилястою тон­кою лінією або суцільною тонкою з ізломами. Відповідно до ГОСТ 2.306-68 допускається не виділяти елемент масиву гірських по­рід, вміщуючих гірничу виробку. У цьому випадку масив порід або ко­рисну копалину слід показувати тільки по контурах гірничої виробки або на характерних її дільницях (рис.3.2). На кресленні капітальних гірничих виробок із зображенням будівельних конструкцій масив гір­ських порід по контуру виробок можна не показувати (див. рис.3.1).

7. Контур земної поверхні і поверхні відпрацьованого простору на розрізах і перерізах виконується суцільною основною лінією, а границі між породами, а також контури покладів корисної копалини зображу­ються тонкими суцільними лініями.

Рис. 3.2. Гірничі виробки і вміщуючі гірські породи