2015-10-13
2328
Предисловие
«Основы горного дела» - первая из цикла специальных дисциплин учебной подготовки горных инженеров – технологов.
Цель курса – дать студентам начальные представления о природных ресурсах земных недр. О горных породах и месторождениях полезных ископаемых, условиях их залегания, о назначении горных работ и горных выработок, о способах и стадиях разработки месторождений.
При изучении дисциплины студенты должны усвоить основные термины и понятия, познакомиться с их иностранными эквивалентами. Студенты должны познакомиться, с особенностями разрушения горных пород и проходки горных выработок, вскрытия и подготовки месторождений, с принципами технологии добычи полезных ископаемых получить сведения о проветривании горных выработок, охране труда и технике безопасности.
Студенты должны знать назначение и отличия основных типов горных выработок, формы и элементы залегания месторождений, их классификацию о мощности и углам падения.
Для усвоения программного материала большое значение имеет одновременное изучение геологических дисциплин. Полученная информация является начальной базой, углубляется и расширяется при последующем освоении цикла специальных горно-технологических дисциплин.
1. Программа к разделам курса
Введение
Понятие о горных выработках и горных работах. Роль горных работ в развитии общества. Условия зарождения и этапы развития горного дела. Вклад МГТУ в развитие горной науки и промышленности. Основные направления научно-технического прогресса на подземных горных работах. Особенности деятельности горного инженера, требования к его профессиональным знаниям и навыкам, эрудиции, организационным способностям и личным качествам.
1.1. Горные породы и полезные ископаемые,
их физико-механические свойства
Понятия о горной породе. Основные типы горных пород по происхождению и механическому строению. Полезные ископаемые и их основные группы. Понятия о руде и пустой породе. Основные физико-механические свойства горных пород.
Содержание полезных компонентов в руде. Технологическая и экономическая обусловленность кондиционных требований. Понятия о месторождении, его границах и запасах.
Особенности залегания месторождений. Морфологические типы рудных месторождений и их элементы залегания. Особенности залегания угольных пластов.
Классификация месторождений по углу падения и по мощности. Россыпные месторождения, их различия по характеру образования. Структура россыпей.
Классификация запасов полезных ископаемых. Запасы месторождения. Классификация запасов в зависимости от степени разведанности, изученности, качества и условия разработки. Понятие о балансовых, забалансовых и промышленных запасах. Подразделение промышленных запасов по степени подготовленности к добыче на вскрытые, подготовленные, готовые к выемке.
Основные горно-рудные районы, крупнейшие угольные бассейны и нефтегазоносные территории России и других стран мира.
Контрольные вопросы и задания
1. Как изменяется температура земной коры с глубиной?
2. Назовите отличия магматических, осадочных и метаморфических пород.
3. При одинаковом объеме масса какой породы больше – плотной или рыхлой?
4. Если порода имеет коэффициент крепости f=6, то каков ее предел прочности?
5. Если вагонетка имеет вместимость 1 м3, то поместиться ли в ней вся разрыхленная взрывом горная порода объемом в массиве тоже 1 м3?
6. Чем отличается полезное ископаемое от пустой породы?
7. Назовите отличие пласта от жилы.
8. Чем объяснить применение алмазов для бурения твердых пород?
9. Что означает коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову?
10.Чем определяется пространственное положение залежи полезного ископаемого?
1.2. Горные работы и горные выработки
Понятие о горных выработках и горном предприятии. Различие между шахтой, карьером и рудником. Характеристика подземного способа разработки.
Горные выработки. Подразделение горных выработок по назначению. Элементы подземных горных выработок. Вертикальные горные выработки и горизонтальные, их определение и назначение. Наклонные горные выработки. Околоствольные дворы. Подразделение околоствольных дворов в зависимости от типа подъемных сосудов, числа въездов в околоствольный двор, расположения и конфигурации выработок, характера движения составов в околоствольном дворе, числа путей в основных выработках. Достоинства и недостатки различных схем околоствольных дворов. Камеры, располагаемые в околоствольном дворе.
Контрольные вопросы и задания.
1. Укажите отличия шахты от карьера и рудника.
2. Укажите основные элементы горной выработки.
3. Чем отличаются вертикальные и наклонные выработки?
4. Может ли главный ствол использоваться в качестве вентиляционного?
5. Укажите различие между шурфом и гезенком.
6. Может ли выработка, закрепленная деревом, иметь круглую форму?
7. Достаточна ли для прохода людей ширина 0,6 м между выступающими частями электровоза и крепью?
8. Чем отличается скат от уклона?
9. Назовите назначение камер околоствольного двора.
10. В чем различие между штреком и квершлагом?
11. Чем лава отличается от камеры?
12. Какая разница между штольней и туннелем?
1.3. Буровзрывные работы
Способы отбойки горных пород при проведении выработок и добыче руды. Различия между шпурами и скважинами.
Оборудование для бурения шпуров. Назначение и конструктивные особенности переносных, колонковых и телескопных перфораторов. Буровой инструмент для перфораторов. Электросверла, область их применения.
Оборудование для бурения скважин. Принципиальная разница между станками вращательного бурения с пневмоударниками, шарошечными.
Общие сведения о взрыве и взрывчатых материалах. Понятие о бризантности и работоспособности взрывчатых веществ. Предохранительные ВВ. Наиболее распространенные промышленные ВВ, их краткая характеристика.
Производство работ при различных способах взрывания. Способы взрывания. Средства взрывания при применении огневого, электрического взрывания, с помощью детонирующего шнура и низкоэнергетических средств взрывания. Конструкция зарядов. Факторы, влияющие на удельный расход ВВ. Схемы расположения шпуров и скважин. Заряжание шпуров и скважин. Вторичное дробление негабарита. Хранение, транспорт, учет взрывчатых материалов.
Контрольные вопросы и задания
1. Для чего бурят шпуры и скважины при буровзрывных работах?
2. Назовите способы взрывания зарядов.
3. Какая разница между огнепроводным и детонирующим шпуром?
4. Какая разница между капсюлем – детонатором и электродетонатором?
5. Для какой цели служит забойка шпуров и скважин?
6. Что такое КИШ?
7. Объясните назначение врубовых шпуров.
8. Как удаляется буровая мелочь при бурении шпуров и скважин?
9. Что такое зажигательная трубка?
10. Как транспортируют взрывчатые материалы по стволу, горизонтальными выработками к месту производства взрывных работ?
1.4. Проведение и крепление горных выработок
Понятие о горном давлении. Форма и размеры горных выработок. Способы проведения горизонтальных выработок. Характеристика основных и вспомогательных операций проходческого цикла. Оборудование, применяемое на бурении и погрузке.
Проходка восстающих, их форма, сечение. Краткие сведения о проходке восстающих обычным способом, с помощью комплексов, секционным взрыванием глубоких скважин.
Проходка и углубка вертикальных стволов. Форма и размеры поперечного сечения стволов шахт. Понятия о проходке стволов обычным способом, специальными способами, бурением.
Особенности проведения наклонных горных выработок.
Рассечка околоствольного двора и проведение камер.
Контрольные вопросы
1. Покажите формы поперечного сечения закрепленных горизонтальных выработок.
2. Покажите сечение прямоугольного двухклетевого ствола.
3. Покажите сечение скипо-клетевого ствола круглой формы.
4. Покажите сечение двухклетевого ствола круглой формы.
5. Покажите сечение четырехскипового ствола круглой формы.
6. Покажите схему проходки восстающего с помощью секционного взрывания скважин. Почему скважины не взрывают сразу на всю их глубину?
7. Назовите последовательность работ при проходке восстающих с применением комплексов типа КПВ и КПН.
8. В чем преимущества проходки восстающих бурением перед другими способами проходки?
9. Чем отличается проведение камер околоствольного двора от проведения горизонтальных выработок?
10. Что означают выражения «проходка восстающего обычным способом», «проходка ствола обычным способом»?
1.5. Технологические основы разработки месторождений
Порядок выемки и размеры шахтных полей. Шахтное поле, его размеры. Деление шахтных полей на этажи и панели. Наступающий, отступающий и комбинированный порядки отработки шахтных полей.
Требования, предъявляемые к разработке месторождений. Сочетание безопасности и экономичности разработки. Количественные и качественные потери полезного ископаемого при разработке месторождения. Связь между годовой производственной мощностью и сроком существования рудника.
Вскрытие месторождений. Главные и вспомогательные вскрывающие выработки. Сдвижение вмещающих пород при разработке месторождений и учет этого фактора при выборе места расположения вскрывающих выработок. Основные схемы вскрытия.
Подготовка к очистной выемке. Подготовительные и нарезные выработки. Схемы расположения откаточных выработок и восстающих при подготовке горизонта.
Очистная выемка. Понятие об основных процессах очистной выемки. Способы отбойки руды. Условия применения шпуровой отбойки, ее достоинства и недостатки, показатели шпуровой отбойки. Условия применения скважинной отбойки. Схемы расположения скважин при отбойке руды. Отбойка руды камерными (сосредоточенными) зарядами.
Доставка руды. Доставка руды под действием собственного веса. Механизированная погрузка и доставка руды. Вторичное дробление и ликвидация зависания руды.
Поддержание очистного пространства, Факторы, влияющие на устойчивость очистного пространства. Способы управления горным давлением. Поддержание выработанного пространства целиками, магазинированием руды, закладкой.
Системы разработки. Понятие о системе разработки. Классификация систем разработки. Сущность и условия применения систем разработки с открытым очистным пространством, с магазинированием руды, с закладкой, с креплением и с обрушением.
Контрольные вопросы и задания
1. Укажите различия между капитальными и подготовительными выработками.
2. Как выбирается место расположения стволов в шахтном поле?
3. Изобразите на чертеже рудное месторождение, выделите шахтное поле и укажите его границы.
4. Какая разница между бремсберговым уклонным полем и крылом шахтного поля?
5. Чем отличаются друг от друга этажи, подэтажи, панели?
6. В чем отличие главных вскрывающих выработок от вспомогательных?
7. Какое минимальное число вскрывающих выработок может быть в шахтном поле? Чем оно обусловлено?
8. Какова связь между запасами полезного ископаемого и производственной мощностью шахты?
9. Укажите особенности вскрытия месторождения в гористой местности.
10. Укажите особенности вскрытия наклонных месторождений, уходящих на большую глубину.
1.6. Рудничный транспорт, вентиляция, водоотлив
Рудничный транспорт и подъем. Рельсовый транспорт, элементы его составляющие. Конвейерный транспорт, область его применения. Краткие сведения о конструкции ленточных, скребковых, пластинчатых и вибрационных конвейеров. Шахтный подъем. Деление шахтных подъемных установок на клетевые и скиповые.
Вентиляция. Рудничная атмосфера и количество воздуха, необходимое для проветривания рудника. Понятие о депрессии естественной и искусственно создаваемой вентилятором.
Водоотлив из шахт. Источники воды в шахте. Отрицательное воздействие шахтных вод. Выработки подземного комплекса водоотливной установки.
Контрольные вопросы и задания
(для всех вариантов)
* Как производится перегрузка руды из транспортных средств в скипы?
* Каковы назначения и устройство водосборников, их вместимость?
* Как проветриваются тупиковые забои?
1.7. Техника безопасности и горноспасательное дело
Спуск в шахту и подъем из нее, передвижение по выработкам. Рудничные пожары и способы борьбы с ними. История создания горноспасательной службы в России. Задачи военизированных горноспасательных частей. Организация горноспасательных работ в шахте.
Контрольные вопросы и задания
(для всех вариантов)
* Правила спуска и подъема по стволам.
* Правила движения по выработкам.
2. Методические указания по выполнению
контрольной работы
Контрольная работа включает в себя выполнение трех заданий.
