Устрій шахти та видобування корисних копалин підземним способом

 

Видобуванню корисної копалини підземним способом передує будування шахти. Це дуже трудомістка і дорога робота, яку виконує спеціалізована організація, що має назву “Шахтопроходка”. Після будування шахти вона здається до експлуатації і починається видобуток. Шахта експлуатується десятки років. В процесі експлуатації вона поглиблюється, виникає необхідність прокладати нові горизонти. Відстань між горизонтами 70 – 100м. Горизонти мають ухил 3^о у бік центрального стовбура для збігання води.

Найглибші шахти - у Кривбасі – до 700м. У США (Каліфорнія) глибина шахт сягає 1500 м. Чим глибша шахта, тим дорожчий видобуток корисної копалини. 

В гірничих породах існує гірничий тиск. Для протистояння гірничому тиску всі виробки зміцнюють за рахунок кріплення, яке може бути залізобетонним (для виробок, що експлуатуються десятки років, наприклад, стовбур, водозабірник), металевим для виробок, які експлуатуються до 10 років, (наприклад, горизонт), дерев’яні з терміном експлуатації до 1 року). Тому шахта завжди вимагає багато металу та деревини, які назавжди залишаються в виробках, навіть після закінчення їх експлуатації.

Взагалі, шахта це складна споруда, в якій дуже чітко повинні працювати системи освітлення, електропостачання, вентиляція, водовідкатка, під’йом-спуск і безліч різної техніки.

Основним під’ємним механізмом є кліть, яка служить для спускання і підйому людей (тільки в певні години перезмін). Весь інший час кліть вивозить на поверхню руду або вугілля та спускає металеве або дерев’яне кріплення.

У вугільних шахтах вугілля добувають у лавах за допомогою прохідницьких комбайнів різних марок (ПК–2м, ШБМ–2, ПКГ-3 та ін.), які мають робочий орган (різальний ланцюг з зубцями, бурова коронка або фреза) і конвеєр, який відводить вугілля з зони різання в зону навантаження на інший конвеєр або безпосередньо в вагонетку. Потім навантажені вагонетки з допомогою електровозу відвозяться до центрального стовбура, де з допомогою перекидача вугілля перевантажується у кліть і з допомогою підйомної машини піднімається по центральному стовбуру на поверхню, потім висипається у залізничні вагони.

У рудних шахтах руда добувається у вибоях. Оскільки рудні породи занадто міцні, то їх відділяють від масиву буровибуховими засобами. Після вибуху зрошують повітря, вентилюють виробку і, лише після цього, з допомогою навантажувачів перевантажують руду на транспортер, який доставляє її до вагонеток. Далі – все так, як і у вугільній шахті.

 

 

Тема 4. ЗБАГАЧЕННЯ КОРИСНИХ КОПАЛИН

 

Загальні відомості про збагачення

 

При переробці руд велике значення має вміст чистого метала в руді. Іноді значною перешкодою при використанні корисної копалини є шкідливі домішки. Наприклад, при підвищенні вмісту сірки в коксі лише на 1 % витрати його збільшуються на 17 %, а продуктивність доменної печі знижується на 16 %.

Збагаченням корисних копалин називається сукупність процесів обробки, в результаті якої мінеральну сировину можна використовувати з більшим технічним і економічним ефектом. При збагаченні корисні копалини відокремлюються від пустих порід і шкідливих домішок. Хімічний склад мінералів у більшості випадків не змінюється.

Збагачення здійснюється на гірничо-збагачувальних комбінатах (ГЗК). У Кривому Розі існує 5 ГЗК, які вважаються найпотужнішими у світі. ГЗК у своїй структурі має склади, дробильно-сортувальні фабрики, збагачувальні фабрики, фабрики по виготовленню агломерату і окатишів. На фабриках використовується різноманітна техніка і залізничний транспорт.

 

Підготовка сировини до збагачення

 

Процесу збагачення корисної копалини передують ряд етапів.

3.2.1. Дробіння і подрібнення сировини. Дробіння здійснюється за допомогою щокових та конусних дробарок. Щокові дробарки прості за конструкцією, але менш потужні. Конусні дробарки складніші, проте вони більш потужні і можуть налагоджуватись на певний максимально необхідний розмір куска (наприклад для доменної печі – 100 мм) і тому вважаються більш досконалими.

Подрібнення (така потреба виникає, наприклад, для титанових руд) здійснюють на млинах, де сировина подрібнюється до розмірів 0,1-1 мм.

3.3.2.2 Грохочіння. Це процес просіювання на певну кускуватість. Відбува-ється на спеціальних машинах – грохотах, які обладнані колосниковими, листовими або дротяними ситами, що призводяться в рух кулачковими механізмами. За допомогою грохотів руду або вуілляможна розсортувати на декілька (до 10) фракцій.

3.3.2.3 Усереднення сировини. Здійснюється на усереднювальних складах ГЗК з метою стабілізації сировини за якістю шляхом перемішування порід, що поступають з різних шахт (родовищ). Сировина (руда або вугілля) спеціальним штабелеукладачем засипається у штабель шарами товщиною 20-30 см.

Потім сировина зачерпується знизу вверх, усі прошарки переміщуються між собою. Таким чином відбувається усереднення.

 

Збагачення сировини

 

При відділенні корисної копалини від пустої породи використовуються різні властивості порід: маса, колір, магнітні і електричні властивості, радіоактивність. В результаті збагачення отримують декілька продуктів: концентрати, проміжні продукти, хвости.

Концентрат - продукт з підвищеним вмістом необхідного мінералу.

Хвости - це відходи збагачення. Вони складаються з пустої породи і невеликої кількості корисних компонентів.

Проміжним називають продукт, в якому вміст корисного компонента більший ніж у руді, але менший, ніж у концентраті. Проміжний продукт підлягає подальшому або повторному збагаченню.

Існують різні способи збагачення: ручне або механічне відбирання (золото), промивання на конвеєрі під душем (для порід, що містять пісчано-глинисті домішки); промивання з допомогою поршневої відсадної машини; флотаційне збагачення – шляхом продування повітря через сировину, що знаходиться в пульпі; магнітна сепарація (для магнітної сировини).

Для видалення з сировини вологи, вуглекислого газу і особливо сірки часто застосовують випал руди у випалювальних печах тунельного типу. При цьому залізняк F₂О₃ іноді переходить у магнітний стан – Fe₃О₄.