5. Источники тяги, естественная тяга, ее расчет.

Естественная тяга – движение воздуха по выработкам под влиянием естественных факторов: разности плотности воздуха, ветра, капежа. Энергия, которую получает единица объема воздуха от источников, вызывающих естественную тягу, называется депрессией естественной тяги, определение которой является основной задачей при изучении естественной тяги.

До появления вентиляторов (на многих шахтах и позже) естественная тяга была единственным средством проветривания шахт. В настоящее время Правилами безопасности запрещена вентиляция шахт за счет одной только естественной тяги из-за неустойчивости количества и направления движения поступающего в шахту воздуха и недостаточности его для вентиляции шахты. Однако естественная тяга во многих случаях играет существенную роль в вентиляции шахты. В зависимости от условий депрессия естественной тяги может достигать 20-25% депрессии вентилятора главного проветривания. В ряде случаев на шахтах были замерены значения дебита естественной тяги, достигающие 6000 м³/мин.

На шахтах депрессия естественной тяги может быть измерена. Существует несколько способов ее измерения.

Если к обеим сторонам перемычки, разделяющей сообщающиеся между собой выработки, подключить депрессиомер, то последний измерит депрессию естественной тяги (рис. 7.3а). При этом местоположение перемычки в системе выработок безразлично. Так, при расположении перемычки в положении I ( см. рис. 7.3б) депрессия естественной тяги выразится в виде:

.

При расположении перемычки в положении II давление на ее верхнюю поверхность равно , давление на нижнюю поверхность равно . Тогда разность давлений

.

Аналогично можно показать, что при любом другом положении перемычки измеряемая через нее разность давлений также будет равна . Отсюда следует, что место расположения перемычки не влияет на величину депрессии. Поэтому для измерения депрессии может быть использована задвижка вентилятора ( см. рис. 7.3в).

Депрессию естественной тяги можно измерить без использования перемычки. При этом депрессиометр располагается в произвольном месте вентиляционной сети (например, в выработке 2-3) (рис.7.4) и его колена соединяются шлангами с устьями стволов. Если плотность воздуха в стволе и в расположенном в нем шланге одинакова, то депрессиометр измерит депрессию естественной тяги, т.е. .

Депрессиометр можно располагать в любом месте выработки. При этом необходимо, чтобы его соединительные шланги были проложены от устья одного ствола до устья другого по всей длине выработки.

Рис. 7.3. Схемы к изменению депрессии естественной тяги с использованием перемычки, разделяющей сообщающиеся между собой выработки.

Рис.7.4. Схемы к измерению депрессии естественной тяги без использования перемычки.

Билет №22

1. Способы бурения шпуров в породах различной крепости. Виды бурильных машин.

При проведении горных выработок породу при бурении разрушают с помощью передачи на забой шпура (скважины) через буровой инструмент механических нагрузок. Этот вид бурения называют механическим.

При механических способах бурения на забой передаются сжимающие нагрузки, вызы­вающие в породе напряжения сжатия, которые трансформируются в напряжения сдвига, среза, растяжения. Когда величина этих напряжений превышает предел прочности, порода на забое разрушается.

Механические способы бурения подразделяют на вращательный вращательно-ударный, ударно-вращательный и ударно-поворотный.

При вращательном бурении разрушение забоя шпура производится за счет сжатия, раздавливания и скалывания лезвиями инструмента (резца), вращающегося при одновременном действии осевого давления. Вращатель­ное бурение может применяться в породах крепостью f < 6-12 в зависимости от типа бурильной машины вращательного действия. (Бурильные машины - сверла ручные и колонковые (с принудительной подачей))

Достоинства: непрерывность процесса, высокая производительность; разрушение поро­ды крупным срезом, что уменьшает пылеобразование; относительно небольшая вибрация.

Недостатки: ограниченная область применения по крепости.

Сверло с принудительной подачей

1 - электродвигатель с редуктором; 2 - буровая штанга;

3 - направляющая; 4 - стойка; 5 - трос; 6 - барабан

Вращательно-ударный способ бурения сочетает вращательный и ударный способы. Коронке, находящейся под давлением, придается незави­симое вращение и одновременно по ней наносятся удары. Разрушение поро­ды происходит за счет ее скалывания при вращении коронки. Этот способ бурения целесообразно использовать в породах крепостью f = 8-14. Машины - бурильные установки. Состоят из бурильной машины (сверла или перфоратора), автоподатчика и манипулятора. Обеспечивают полную механизацию и частично автоматизацию работ.

Ударно-поворотный способ бурения характеризуется тем, что по­рода разрушается в результате последовательных ударов по забою шпура бу­рового инструмента (штанги и буровой коронки), совершающего возвратно- поступательные движения. Перед каждым следующим ударом инструмент поворачивается на некоторый угол, чем обеспечивается разрушение породы по всей площади шпура. Этот способ бурения может использоваться для по­род с крепостью f =4-20 ( Бурильные машины - перфораторы ручные и ко­лонковые).

Достоинства по сравнению с предыдущими двумя:

- возможность бурить породы любой крепости.

Недостатки по сравнению с предыдущими двумя:

- значительное пылеобразование, вибрация, шум

- меньшая производительность, чем при вращательном способе.

Ударно-вращательный способ бурения характеризуется тем, что удары наносят по непрерывно вращающемуся буровому инструменту с меньшим крутящим моментом, чем при вращательно-ударном. Применяется, в основном, в буровых агрегатах рудной промышленности при бурении скважин в крепких абразивных породах с /= 8-20 (Машины - бу­рильные установки).

2. Способы подготовки откаточных горизонтов при разработке рудных месторождений: штрековая рудная, штрековая комбинированная с кольцевой откаткой, ортовая подготовка с тупиковой схемой транспорта, ортовая подготовка с кольцевой откаткой.

Подготовка месторождения – проведение горных выработок, позволяющих подготовить вскрытый участок месторождения к добычным работам.

Подготовка месторождения в зависимости от угла падения месторождения делится:

1. Подготовка крутопадающих и наклонных месторождений

2. Пологих и горизонтальных месторождений.

Подготовка крутопадающих и наклонных месторождений

При отработке шахтное поле по вертикали делится на этажи. Под этажом понимается часть шахтного поля, ограниченное по падению, основным откаточным горизонтом и вентиляционным горизонтом. Длина этажа равна длине шахтного поля и ограничена его границами. К подготовке выработок относятся выработки на вентиляционном горизонте и основном откаточном горизонте.

Подготовка месторождений малой мощности

1. Подготовка рудным штреком.

Хорошая доразведка

Частичная окупаемость

Простота передачи груза из очистного блока откаточному горизонту

Недостатки: сложность трассы (затруднена работа транспорта).

2. Подготовка полевым откаточным штреком.

Простая схема трассировки

Лучшие условия транспорта

Нет необходимости оставлять межэтажный целик

Недостатки: более сложная система доразведки; сложнее осуществлять качественный анализ руд; сложнее передавать грузы из выемочного блока на откаточную выработку.

Подготовка месторождений средней мощности

1. Штрековая подготовка

Рудный штрек занимает основную долю. Полевой откаточный штрек выполняет функцию транспортной артерии. Деление на блоки производят рудными восстающими.

Преимущества: лучшие условия транспорта, хорошая доразведка месторождения, нет необходимости оставлять МЦО

Недостатки: значительный объем выработок, доразведка месторождения осуществляется буровыми работами, сложность схемы движения транспорта

2. Ортовая схема подготовки

Недостатки: значительный объем подготовительных работ; сложный маневр трассы; сложность организации выпуска.

Нэ - 30÷40 м, до 80÷100 м