k - коэффициент, предусматривающий потери воздуха в трубопроводе. Вне зависимости от длины трубопровода, потери воздуха не должны превышать 15%
t - время вентиляции - 30 минут.
Если вентиляция выработки входит в состав рабочей смены, то ее продолжительность не должна превышать 30 мин. При соответствующей организации работ вентиляция выработки может быть вынесена за пределы смены. В этом случае ее продолжительность ограничивается размерами интервала времени между двумя сменами или иными соображениями.
Рассчитанное количество воздуха следует проверять на скорость движения воздуха по выработке из формулы:
V=Q/S
где:
v - скорость, м/с
S- сечение выработки, м2.
Эта скорость должна быть не менее 0,15 и не более 4,0 м/сек, Если скорость движения воздуха по выработке находится вне названных пределов, то расчетное количество воздуха следует изменить в нужном направлении за счет времени вентиляции.
Однако, одной потребности в свежем воздухе еще недостаточно для того, чтобы правильно выбрать вентилятор. Кроме этого, нужно знать еще и то сопротивление, которое будет оказывать трубопровод движущемуся по нему воздуху. Сопротивлением самой выработки можно пренебречь, так как оно будет незначительно. В условиях действующих шахт и рудников, которые имеют широкую сеть различных выработок большой протяженности, с сопротивлением самих выработок приходится считаться.
Сопротивление, которое оказывает трубопровод воздуху, равна разностии давлений в местах входа воздуха и выхода его из трубопровода. Эта разница в давлениях измеряется в миллиметрах водного столба, она будет тем большей, чем меньшим будет диаметр трубопровода и чем большей шероховатостью будет обладать его внутренняя поверхность, чем большей будет протяженность трубопровода и чем 'большее количество воздуха будет по нему проходить в единицу времени:
h=4 а LV2/d
где h- падение давления в трубопроводе, мм водного столба
а - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, зависящий, как от характера его внутренней поверхности, так и от размеров его поперечного сечения
d - диаметр трубопровода, м
L - общая длина трубопровода, м
V - скорость движения воздуха по трубопроводу, м/с
Пользуясь техническими характеристиками вентиляторов, которые приведены в справочниках, можно выбрать вентилятор для конкретных условий вентиляции.
6. Крепление горных выработок
6.1. Горное давление
Горные выработки испытывают воздействие сил, возникающих при нарушении изостатического равновесия в горном массиве в результате создания в нем искусственной выемки. Они проявляются как горное давление.
Характер проявления горного давления зависит от геологических факторов, размеров горных выработок, а также способов проведения последних.
При проведении горных выработок вокруг выработки происходит перераспределение существующих напряжений, которое вызывает те или иные деформации. Если возникшие деформации не выходят за пределы упругих то выработка может простоять без крепи долгое время.
Однако, такие идеальные условия встречаются далеко не всегда. В тех случаях, когда возникающие деформации становятся пластическими, контуры выработки могут изменяться. При дальнейшем развитии деформации происходит разрыв сплошности массива, сопровождающийся выпадением отдельных кусков породы, а иногда обрушением кровли к обвалами стенок.
Чтобы воспрепятствовать развитию чрезмерных напряжений в массиве горных пород и предотвратить разрушение горных выработок применяют различные конструкции, которые называются крепью, а процесс их возведения и установки - креплением.
Установлено, что горное давление изменяется во времени, В начале оно нарастает довольно быстро, давление этого периода называется первичным. Затем его рост постепенно уменьшается и по истечении некоторого времени прекращается; горное давление этого периода называется вторичным или установившимся. На протяжении второго периода в кровле горизонтальных выработок завершается образование трещин и формирование свода обрушения, а величина нагрузки, испытываемая крепью, в дальнейшем оказывается постоянной. Лучше всего результаты горного давления проявляются в горизонтальных выработках.
При проходке горизонтальных выработок горное давление проявляется, главным образом, в кровле выработки и в меньшей мере со стороны боковых стенок. В некоторых случаях горное давление может проявляться и со стороны подошвы выработки.
Если горизонтальная выработка не закреплена, а породы недостаточно прочны и устойчивы, то по мере обрушения в кровле образуется свод, а бока скашиваются и выработка приобретает подковообразную форму. Наиболее правильная форма свода образуется при однородных породах. С образованием такого свода выработка может простоять довольно долгое время без нового обрушения. Поэтому такой свод называют сводом естественного равновесия. По этой же причине выработка сводовой или трапециевидной формы сечения будут более устойчивы против обрушения, чем выработки, например, прямоугольного сечения. Образование сводов естественного равновесия может быть многократным и по причине буровзрывных работ в близких забоях, и по причине выветривания горных пород, что всегда имеет место в самих выработках. В таком случае, новые своды равновесия будут иметь все большие размеры.
6.2. Материалы для изготовления рудничной крепи
Крепление горных выработок производится деревянной, бетонной, каменной и металлической крепью.
Дерево издавна применяется для крепления горных выработок из-за его относительно большого сопротивления механическим нагрузкам, небольшого веса, упругих свойств и легкой механической обработки. При проходке горноразведочных выработок ему и сейчас отдают предпочтение. Ограниченный срок службы древесины, в данном случае, вполне обеспечивает безопасное состояние выработки на всем протяжении ее использования. В последнее время при проходке горноразведочных выработок довольно часто начинают использовать металлическую крепь, но применяют ее преимущественно лишь тогда, когда на месте производства разведочных работ нет крепежного леса, а его доставка будет экономически нецелесообразной. Кроме того, металлическая крепь (бетонная, каменная и т.д.) может применяться при специальных методах проходки в сложных геологических или гидрогеологических условиях.
Для повышения сопротивления деревянной крепи гниению; ее пропитывают специальными растворами - антисептиками, которые препятствуют развитию в ней различных гнилостных бактерий и грибков. В качестве антисептиков применяются, например, фтористый натрий, хлористый цинк, уралит, триалит и др.
Для повышения огнестойкости деревянная крепь обмазывается жирным известковым молоком, растворами глины, жидким стеклом.
Для изготовления крепи применяются различные технические сорта леса: бревна, подтоварники, жерди, пластины, брусья, доски и обаполы. Специально рудничными сортами леса являются рудничные стойки, которые готовятся ив хвойных пород и имеют длину 0,5-2,0 м (с интервалами в 0,1 м), а затем 2,1-5,0 м (с интервалами через 0,2 м). Их диаметр в верхнем отрезе равен 7,0-25,0 см /с интервалом в 2 см/,
По условиям работы крепи часто необходим материал, хорошо сопротивляющийся не только сжатию, но и изгибу. Таким материалом является железобетон - бетон, в который помещена металлическая арматура, в виде каркаса нужной формы и размеров. Железобетонную крепь делают монолитной или сборной. Помимо высокой сопротивляемости механическим нагрузкам, бетон или железобетон должны быть водонепроницаемыми и не поддаваться действию рудничных кислотных вод.
Из остальных крепежных материалов можно назвать различные пластмассы, армированные стекловолокном. Такая крепь, наряду с ее легкостью, устойчивостью к различным механическим нагрузкам и к действию разных химреагентов, пока еще широкого распространения не получила.
6.3. Технологии создания крепи
Крепление горизонтальных выработок.
Основной конструкцией деревянной крепи горизонтальных выработок является крепежная рама. Обыкновенная или неполная крепежная рама состоит из верхняка и двух стоек. Стойки чаще всего устанавливаются наклонно (трапециевидная рама). При слабой почве выработок крепежная рама делается полней. В этом случае в ее конструкцию включается еще и лежень. Нужно сказать, что в зависимости от условий проведения, горизонтальной выработки, отдельные элементы крепежной рамы могут отсутствовать или, наоборот, могут быть усилены дополнительными элементами.
Наиболее ходовыми диаметрами крепежного леса является стойки с диаметром в верхнем отрезе 15-25 см. Расстояние между крепежными рамами определяется исходя из следующих условий:
А) при неустойчивых породах - крепление сплошное, когда расстояние между рамами равно диаметру крепежных стоек;
Б) при породах средней устойчивости - расстояние между рамами увеличивается до 1 м;
В) при породах очень устойчивых - расстояние между рамами может быть доведено до 1,5-2,0 м;
Г) при породах исключительных по устойчивости и иногда на последних метрах выработки - последняя может проходиться без крепления вовсе. В этих случаях сечению выработки целесообразно придавать сводовую форму.
Первые метры выработок типа штолен, которые обычно проходятся или в рыхлых или в неустойчивых породах крепятся сплошной крепью. Далее переходят на крепление в разбежку и наконец, последние метры такой выработки, как уже упоминалось, могут проходиться без крепления (рис. 27).
Устьевая часть штольни, кроме того, крепится дополнительно. Различных вариантов такого крепления существует очень много, но все они предохраняют выработку и нанятых на ней людей от обрушения горных пород по склону рельефа дневной поверхности
Крепление вертикальных выработок.
Основной конструкцией деревянной крепи вертикальных выработок является венец, представляющий собой прямоугольную раму, состоящую ив четырех брусьев или бревен. Наиболее ходовыми диаметрами крепежного леса являются стойки с диаметром в верхнем отрезе 15+20 см.
Венцы устанавливаются в горизонтальных плоскостях или вплотную - сплошная венцовая крепь, или на некотором расстоянии друг от друга по оси выработки - венцовая крепь на стойках (бабках) и венцовая подвесная крепь. Элементы венца соединяется между собой замком в лапу. Бабки с венцами соединяются замком в шип.
Сплошная венцовая крепь применяется для крепления шурфов и стволов разведочных шахт, проходимых в породах неустойчивых и среднеустойчивых.
Возводят ее сверху вниз, когда порода не допускает большого отставания крепи после проходки выработки на определенную глубину.
При проходке шурфов и стволов шахт в слабых породах сплошная венцовая крепь возводится вслед за продвигание забоя. В устье выработки укладывается первый венец, имеющий пальцы (выступающие части стоек) со всех четырех сторон. Этот венец является одновременно у. основной проходческой рамой, по которой затем проверяется качество, как проходческих, лак и крепежных работ. По мере углубки выработки нижний венец, лишенный пальцев, подводится по частям под венец расположенный выше; при этом каждый последующий венец подвешивается к установленному металлическими скобами.
Сплошная венцовая крепь, когда она возводится снизу вверх применяется при проходке вертикальных выработок в породах, позволяющих проходишь эти выработки без крепления в интервале до 4-5 м. Состоит она из основных венцов, которые по своим коротким стойкам имеют пальцы, и венцов вспомогательных, которые пальцев не имеют. Длина пальцев берется от 0,3 м в более прочных породах до 0,8 м в породах менее прочных. Пальцы заводятся в лунки, которые устраиваются в соответствующих стенках выработки. При всём следуем отметить, что лунки могу! выполняться, как -в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
После проходки определенного участка выработки сначала, устанавливается в лунках основной венец, а затем вспомогательными венцами наполняется пройденный интервал между двумя смежными основными венцами. Венцы, в зависимости от глубины врубки заика, могут располагаться по отношению друг к другу или вплотную, или же с некоторым промежутком. Промежутки между венцами необходимо оставлять при вспучивающихся глинистых породах для предотвращения поломки венцов.
Венцовая крепь на стойках (или бабках) применяется для крепления вертикальных выработок в устойчивых породах, которые позволяют проходить выработку до 10 м без крепления. Возводится она снизу вверх по мере углубки выработки на величину звена. При этом способе крепления вначале устанавливается своими пальцами в лунках нижний основной венец. Размер пальцев, характер и назначение лунок остаются прежними. Затем на коротких вертикальных стойках длиной в 0,8-1,0 м, устанавливаются вспомогательные венцы, которыми и заполняется весь пройденный интервал. Диаметр вертикальных стоек (бабок) обычно берется на 2-3 см меньшим по сравнению с диаметром стоек венца.
Подвесная венцовая крепь применяется приблизительно в тех же условиях, что и венцовая крепь на бабках, но возводят ее сверху вниз. Последнее означает, что выработку можно крепить непосредственно вслед за ее проходкой, не ожидая пока будет пройден необходимый интервал в 4-10 м. Поэтому, по соображениям организации горнопроходческих работ и их цикличности, этому обстоятельству следует уделять внимание при окончательном выборе способа крепления вертикальной горной выработки. Расстояние между венцами здесь, как и при предыдущем способе, берут порядка 0,8-1,0 м. Пальцы, лунки и остальные детали будут такими же.
Плоскости венцов при любом виде венцовой крепи должны быть строго горизонтальны и тщательно расклинены. Стенки должны быть вертикальными, а диагонали сечения должны быть всегда одинаковыми. Пространство между венцовой крепью в разбежку и стенками выработки затягивается досками, или горбылем и забучивается отработанной горной породой.
Любая вертикальная выработка(шурф или шахтный ствол ) в устьевой части, проходимой обычно по рыхлым наносам, крепится сплошной венцовой крепью, затем переходя на венцовую крепь вразбежку и, наконец, ее последнее метры не крепятся вовсе. форма сечения при этой остается прямоугольной. Только в эксплуатационных выработках или в тех разведочных, из которых проходятся другие выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность, крепление может доходить до самого забоя.
7. Освещение горных выработок
Поверхностные горноразведочные выработки легкого типа, проводимые, как правило, в пределах светового дня, в дополнительном освещении не нуждаются. Освещать приходится лишь подземные выработки.
Хорошее и рациональное освещение выработок имеет очень большое значение, так как от него в значительной степени зависят санитарные условия труда и безопасность работ, производительность труда и качество выполняемой работы.
Наибольшая освещенность предусматривается в камерных выработках, в которых размещены работающие машины (в частности, буровые станки), а в призабойном пространстве при бурении шпуров, креплении, погрузке и выполнении других проходческих работ.
Для освещения подземных горных выработок применяют следующие источники света:
1. Стационарные, действующие на протяжении всего срока службы выработки.
2. Полустационарные, которые по мере продвигания забоя могут перемещаться.
3. Местные, при которых осветительная установка монтируется на горнопроходческих машинах или механизмах.
4. Переносные или индивидуальные.
В качестве стационарных, полустационарных и местных светильников используются сетевые электрические светильники с лампами накаливания или люминесцентными лампами. Переносные лампы могут быть пламенными /бензиновые и ацетиленовые/ и аккумуляторными.
Переносные лампы являются основным источником света не только в горноравведочных выработках, но и в очистных и подготовительных забоях эксплуатационных выработок. Спуск в шахту и передвижение людей по выработкам, а также производство работ без горящей переносной лампы запрещается.
Достаточная освещенность будет достигнута, если между светильниками мощностью 60-100 ватт будут выдержаны следующие расстояния:
3-4 м - в камерах, на подстанциях, на рудничных дворах.
5-6 м - в забоях очистных, подготовительных и горно-разведочных выработок.
15-20 м - в выработках с механической откаткой и доставкой, в людских ходках.
По всему стволу вертикальной выработки подвешиваются светильники мощностью 60-100 вт. черев каждые 20-30 м. Кроме того, забой, стационарные и подвесные полки этих выработок освещаются дополнительно из расчета 10-15 вт на каждый квадратный метр площади забоя или полка.
С целью увеличения освещенности повышают отражательную способность стен выработок путем их побелки.
На забое применяют лампы накаливания при напряжении 36 в, в остальной части выработки -127 в, и лишь при использовании люминесцентных ламп допускается напряжение 220в.
8. Водоотлив из горных выработок
Приток воды в поверхностные горние выработки (канавы, расчистки и т.п.) обусловливается исключительно атмосферными осадками. Водоотлив из таких выработок, в тех случаях, когда им приходится заниматься, обычно серьезных трудностей не представляет.
Водоприток подземных горных выработок зависит от обводненности месторождения и напора вод во вмещающих породах, от времени года. Приток воды в подземные горноразведочных выработки обычно не превышает 10 м3/час, в ряде случаев он может быть значительно меньшим, реже он достигает 40-50 м3/час и более.
Вода в забое выработки является одним из основных факторов, снижающих скорость и производительность горных работ, увеличивающих стоимость проходки горных выработок. Успешная работа с водой в значительной мере решает успех проходческих работ Совокупность мероприятий и устройств, служащих для удалении воды ив выработки на дневную поверхность, называется водоотливом при проходке выработки или сокращенно -водоотливом.
Самотеком вода удаляется из наклонных выработок, проходимых снизу вверх (восстающих), а также из горизонтальных выработок, подошве которых придается продольный уклон от 0,002 до 0,008 в сторону устья. При этом в подошве горизонтальной выработки устраивают водоотводные канавки. При вскрытии разведочного поля штольнями вся вода, поступившая в подземные выработки, уровень которых расположен выше высотной отметки устья штольни, удаляется на поверхность самотеком.
При значительных водопритоках в процессе проведения шурфов и стволов шахт вода удаляется из забоя выработки проходческими электрическими или пневматическими насосами по трубопроводам. Наибольшей подачей характеризуются стационарные насосные установки, которые размещают в подземных выработках, расположенных на разведочных горизонтах около стволов. Такие установки предназначены для откачки на поверхность по трубопроводам всей воды, поступающей из выработок горизонта.
При небольших водопритоках вода из вертикальной выработки может удаляться вместе с отработанной породой, для сбора просачивающейся воды в таком случае можно также устроить небольшой зумпф.
9. Природоохранные мероприятия при проходке и ликвидации горных выработок
Любые горные работы связаны с негативным воздействием на природную среду (ПС) и, прежде всего, это связано с тем, что если ПС формируется весьма длительное время, за которое ее компоненты достигают некоторого равновесного состояния, то первые весьма быстротечны и по своим последствиям носят разрушительный характер. Страдают в первую очередь растительный и почвенный покров, природные ландшафты. Поэтому на всех стадиях геологоразведочных работ предусматриваются мероприятия, как по снижению этого воздействия, так и по выполнению рекультивации нарушенных земельных участков.
Наибольшие негативные последствия имеют открытые работы. Ранее, например, широко практиковалась проходка канав с применением взрыва на выброс, что приводило к нарушению и загрязнению больших площадей. В настоящее время этот способ проходки запрещен. В связи с этим же не рекомендуется проходка канав бульдозерами.
При канавных работах осуществляется снятие плодородного слоя в пределах, как контура выработки, так и площади отвалов грунта. Почва складируется в бурты или ленточные отвалы. После документации и опробования канавы засыпаются материалом из отвалов с перекрытием слоем плодородных почв.
Подземные работы, также сопровождаются нарушениями ПС и, прежде всего в пределах производственных площадок. Поэтому здесь также предусматривается предварительное снятие плодородного слоя и последующая рекультивация. Формируются временные отвалы в пределах этих площадок, которые после завершения проходческих работ разбираются на засыпку шурфов, распределяют по поверхности при планировке. После демонтажа оборудования и сооружений грунт, бывший под ними, перепахивается и перекрывается почвами из буртов
Постоянные отвалы крупных горнорудных предприятий подлежат технической или лесохозяйственной рекультивации с целью борьбы с эрозией и пылением.
Влияние горноразведочных работ в виду их сравнительно небольших объемов на атмосферу и гидросферу незначительно, поэтому на эти компоненты природной среды специальных мероприятий не предусматривается.
Список литературы
1. Брылов С.А. Горно-разведочные и буровзрывные работы / С.А. Брылов, Л.Г. Грабчак, В.И. Комащенко. Учебник для вузов. - М., Недра, 1989. - 287с.
2. Единые нормы выработки на горнопроходческие работы. М.: Недра, 1969. - 440 с.
3. Оксененко В.П. Проходка горноразведочных выработок / В.П. Оксененко. часть I. - Воронеж: изд-во ВГУ. - 1974. - 200 с.
4. Оксененко В.П. Проходка горноразведочных выработок / В.П. Оксененко. часть II. - Воронеж, 1974. - 146 с.
5. Прокофьев А.П. Технические средства разведки месторождений твердых полезных ископаемых / А.П. Прокофьев. - М.: Изд-во Московского ун-та, 1975. - 232 с.
6. Советов Г.А. Основы бурения и горного дела / Г.А. Советов, Н.И. Жабин. -М.: Недра, 1991. - 368 с.
7. Шехурдин В.К. Горное дело / В.К. Шехурдин, В.И. Несмотряев, П.И. Федоренко. Учебник для техникумов. - М.: Недра, 1987. - 440 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
