Способы разработки подземных горных выработок

Способы проведения горных выработок

Горные работы — это работы по проведению, креплению и поддержанию в рабочем состоянии горных выработок, производимые для разведки или добычи полезных ископаемых из недр Земли. По расположению различают:

— открытые горные работы — проводимые под открытым небом;

— подземные — в недрах Земли;

По способу осуществления и применяемым средствамгорные работы подразделяют на:

— машинные (наиболее распространённые; ведутся с помощью горных машин и механизмов;

— буровзрывные (основной вид — взрывание помещённых в предварительно пробурённые скважины, шпуры или горные выработки зарядов взрывчатых веществ);

— геотехнологические (добыча полезных ископаемых подземной возгонкой, выщелачиванием, растворением и выпариванием и т. п.);

— буровые (применяются для добычи нефти, горючих газов, рассолов, растворов минералов и т. д.

По производственному назначениюгорные работы подразделяют на:

— вскрытие месторождения,

— подготовительные (для подготовки вскрытой части месторождения к разработке — разделенииеёна выемочные поля или блоки горными выработками, обеспечивающими транспортировку горных пород, материалов, оборудования, перемещение людей),

— нарезные (для разделения выемочных полей или блоков на выемочные участки нарезными горными выработками);

— очистные, или добычные (для извлечения полезного ископаемого).

Выбор технологии и оборудования для проведения горных работ в выработках зависит как от размеров их поперечных сечений, устанавливаемых в зависимости от назначения выработки, так и от крепости и устойчивости пород.

Так для проходки горизонтальных и наклонных (до 35°) выработок в некрепких породах применяют проходческие комбайны, которые разрушают породу и грузят её в вагонетки или на конвейер. Комбайновый способ проведения выработок является более безопасным и эффективным, чем буровзрывной; при этом почти не нарушается целостность окружающих выработку пород. Для крепких пород наиболее часто используется буровзрывной способ проходки.

Источник

Как реализуется подземная добыча подземных ископаемых?

Подземная разработка рудных и нерудных месторождений (подземная разработка месторождений полезных ископаемых) — это совокупность работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке месторождения. Вскрытие и подготовка осуществляются посредством проведения выработок. Забои проводимых выработок называются подготовительными. Выемку полезного ископаемого ведут в очистных забоях, применяя при этом различные способы его разрушения. Очистные забои необходимы для выемки полезного ископаемого. При подземной разработке рудных месторождений наиболее распространен взрывной, а при добыче ископаемых углей — механический способ разрушения тела руды или угленосного горизонта.

Комплекс подъемных машин и оборудования называют шахтным подъемом. В него входят скребковые контейнеры, ленточные конвейеры, вагонетки, гидротранспорт — для подъема добытого угля. Скреперная доставка, виброустановки и локомотивная откатка — для транспортировки добытой руды.

Добытая руда зачастую содержит 3-5% необходимого продукта, следовательно ее необходимо подвергнуть процессу обогащения — совокупности процессов первичной обработки минерального сырья, добытого из недр, в процессе которого происходит разделение полезных минералов от пустой породы.

Подземная разработка пластовых месторождений

Добыча твердых полезных ископаемых подземным способом осуществляется в три стадии: вскрытие, подготовка и очистные работы. Вскрытие — проведение горных работ, обеспечивающих доступ с поверхности земли к залежи полезного ископаемого (в соответствии с требованиями безопасности их должно быть не менее двух). К вскрывающим выработкам относятся стволы, штольни, квершлаги (горизонтальные горные выработки не имеющие выхода на поверхность), слепые стволы, гезенки (вертикальная горная выработка не имеющая выхода на поверхность) и шурфы (вертикальная выработка для проведения разведки)..

Подготовляющие выработки обеспечивают шахту необходимым инвентарем для проведение очистки, по ним осуществляется транспорт готовой продукции, пропускают необходимое количества воздуха для функционирования шахты.

Очистные работы — основная стадия подземной разработки полезных ископаемых. Эксплуатацией месторождения называют период ведения очистных работ.

Вскрывающие выработки

Вскрывающие выработки при подземный способ разработки месторождений делятся на следующие типы:

1) Основные (главные) — для выдачи полезного ископаемого на поверхность.

2) Вспомогательные — для других целей (например спуск-подъем людей и оборудования).

3) Капитальные — служат весь срок отработки запасов шахты.

4) Горизонтные — служат в течение времени отработки запасов между смежными транспортными горизонтами — пологое падение

5) Этажные — функционируют пока разрабатываются запасы одного этажа.

Подземная разработка пластовых месторождения начинается с выбора способа и схемы вскрытия, что зависит от множества факторов: размеров шахтного поля, угла падения пласта, количество пластов и расстояние между соседними, рельеф поверхности, глубина залегания, удароопасность угольных пластов и их склонность к самовозгоранию, и другие.

По полученным данным выбирают методику проведения работ по вскрытию: вскрытие штольнями, наклонными стволами с капитальным квершлагом, вскрытие вертикальными стволами с горизонтальными квершлагами или комбинированное вскрытие.

Подготовка пластов к добыче

После проведения работ по вскрытию месторождения, его необходимо подготовить к добыче полезного ископаемого в очистных забоях. Этот процесс состоит из двух этапов: способ подготовки, на котором проводят подготавливающие выработки на уровне транспортного горизонта и пластовая подготовка, при которой транспортные штреки проводят по угольному пласту. Пластовая подготовка изредка заменяется на полевую (если имеются неустойчивые боковые породы и на пластах с углями, склонными к самовозгоранию) при которой полевые штреки в породах лежащего бока.

Далее проводят подготавливающие выработки в плоскости пласта, для создания очистных забоев принятой длины в количестве, обеспечивающем принятую производственную мощность шахты (количество полезного ископаемого, добытого в единицу времени).

Очистные работы в угольных шахтах

Подземные разработки угольных месторождений кроме непосредственно выемки полезного ископаемого под очистными работами включат еще крепление забоя и управление кровлей. Очистная выемка — совокупность процессов отбойки, погрузки на забойный контейнер и доставка угля до ближайшей транспортной выработки.

Очистной забой — забой, в котором осуществляется массовая добыча полезного ископаемого. В зависимости от длины забоя различаются технологии выемки угля. В лавах (длинные забои) применяется фланговая и фронтальная схема выемки. При фланговой схеме выемка угля осуществляется выемочной машиной, перемещающейся вдоль забоя перпендикулярно к направлению его подвигания. При фронтальной выемке отделение угля от массива осуществляется выемочной машиной одновременно по всей длине очистного забоя без участия людей.

Выемочные машины — общее название, объединяющее в себе следующие горно-проходческие комплексы: комбайны, струги, агрегаты, гидромониторы, механогидравлические машины. Отдельно при добыче угля стоят буровзрывные работы.

Для доставки угля в лавах на пологих и наклонных пластах применяются скребковые конвейеры. Они получили широкое распространение, так как относительно просты по конструкции, пригодны к тяжелым условиям эксплуатации, приспособлены для работы с очистными комбайнами, стругами и механизированными крепями.

Крепь очистных выработок — искусственное сооружение, возводимое для предотвращения обрушения пород кровли сохранения необходимой площади поперечного сечения призабойного пространства и управления горным давлением.

Основы подземной разработки рудных месторождений

Залежи рудных месторождений большей частью имеют крутое или наклонное залегание. В целях удобства разработки их по падению делят на этажи с определенной высотой и длиной, иначе говоря — рудное тело. В зависимости от условий залегания рудных тел применяется вскрытие вертикальными, наклонными стволами или штольнями. Самый распространенный способ — вскрытие вертикальными стволами, от которых отходят квершлаги на каждом горизонте.

Если рудное месторождение находится в горной местности, то применяют вскрытие штольнями, от которых отходят слепые вертикальные стволы с подъемной установкой на штольневом горизонте.

Подготовка рудных тел к очистной выемке похожа на подземные разработки угольных месторождений, так же как и при подземной разработке угольных месторождений подготовка рудных тел к очистной выемке начинается с проведения сети подготовительных выработок:

• по типу подготовительных выработок — штрековая и ортовая
• по расположению выработок по отношению к рудному телу — рудную, полевую и комбинированную
• по схеме движения транспорта — тупиковую и кольцевую

При очистной выемке руды выполняются следующие основные производственные процессы:

1. Отбойка руды — процесс отделения руды от массива в блоке с одновременным дроблением ее на куски.
2. Вторичная дробление — для соответствия условиям технологического процесса, по которым отбитая руда должна иметь куски определенной крупности
3. Выпуск и доставка руды — перемещение рудной массы от мест отбойки до транспортных выработок блока
4. Управление горным давлением — естественное поддержание очистного пространства, обрушение вмещающих пород, искусственное поддержание очистного пространства

Системы разработки рудных месторождений

Системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства — основано на использовании естественной устойчивости руды и вмещающих пород. Для них характерны более высокая производительность блоков, ниже трудоемкость и себестоимость добычи. Однако они отличаются значительными потерями руды в целиках: 25-35%.

Системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород — отличаются невысокими затратами на контролирование горного давления. Это высокопроизводительные системы, но имеющие повышенные потери отбитой руды и ее высокая потеря вследствие неполного выпуска руды из блока.

Системы разработки с искусственным поддержанием очистного пространства — для них характерны высокие затраты на возведение закладки или крепи, либо то и другое, более низкие потери и разубоживание.

Источник

Лекция 6.2. Проведение горных выработок

ЛЕКЦИЯ 6.2. ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Способы проходки горных выработок. Паспорт проведения и крепления выработки состоит из графической части и пояснительной записки. Буровзрывная технология проведения горных выработок. Технология проведения выработок комбайном. Классификация проходческих комбайнов. Проходческие комбайны бурового действия; Проходческие комбайны избирательного действия; Дополнительное оборудование проходческих комбайнов

6 Природоохранные мероприятия при проходке и ликвидации горных выработок.

1 Способы проходки горных выработок

После того как месторождение или шахтное поле вскрыто, оно подготавливается к очистной выемке. Для этого при помощи различных подготовительных выработок оно разделяется на отдельные выемочные поля.

В каждом таком выемочном поле нарезается определенное количество очистных забоев (лав), в которых производятся работы по выемке угля. Такие выработки и такие работы носят название подготовительных.

Проведение горных выработок могут осуществляться различными способами:

Буровзрывным. Комбайновым Гидравлическим. Вручную.

Способы проходки выбирают в зависимости от геологических и географо-экономических условий и масштабов проходческих работ. Геологические параметры сводятся к физико-механическим характеристикам горных пород, мощности покровных отложений и стадии геологоразведочных работ, определяющей масштабы и интенсивность работ.

В твердых породах категорий VI–XX и мерзлых породах всех категорий проходка горных выработок осуществляется с применением буровзрывных работ.

Механизированный способ проходки возможен в мягких, сыпучих, вязких трещиноватых горных породах (I–V категорий) и предусматривает использование экскаваторов, бульдозеров, скреперов и некоторых других агрегатов. Наиболее целесообразен на стадии поисков и разведки с относительно большими объемами проходческих работ.

Проходка вручную осуществляется при небольших объемах работ или при невозможности применения землеройных машин в рыхлых, мягких и трещиноватых горных породах. В некоторых случаях возможна проходка вручную в крепких трещиноватых или слоистых породах с применением клиньев.

Проходческим циклом – называют совокупность основных и вспомогательных процессов, при однократном выполнении которых за определенное время забой выработки подвигают на установленную величину.

Способ проведения горной выработки характеризуется технологической схемой её проведения – расстановкой машин и механизмов по разрушению горной массы, погрузке её и транспортированию, возведение крепи.

Технологическую схему выбирают в зависимости от горно-геологических и производственно – технических условий (площадь сечения, протяженность, срок службы, скорость проведения, материалов и оборудования и пр.)

При проведении горных выработок различают основные и вспомогательные процессы.

Основные – связаны с проведением и креплением выработки.

Вспомогательные – возведение временной крепи, навеска вентиляционных труб, наращивание конвейера или настилка рельсовых путей, прокладка труб, кабелей и др.

Горные выработки проводят в соответствии с паспортом выемочного участка, составной частью которого является паспорт проведения и крепления выработки. Составляется для каждого участка. Его разрабатывает главный технолог шахты и начальник участка, согласовывается с начальниками участков служб, утверждается главным инженером.

2 Паспорт проведения и крепления выработки состоит из графической части и пояснительной записки.

Графическая часть содержит:

выкопировку с плана горных работ и стратиграфическую колонку (место положения выработки и горные породы, в которых проводится выработка); продольный и поперечный разрезы выработки в М 1:100 или 1:50, в которых должны быть указаны сечение и размеры выработки, её расположение по отношению к пласту угля и боковым породам; конструкцию и размеры постоянной и временной крепей, минимальное и максимальное отставание крепи от забоя, расстояние между осями рам, расклинку рам, расположение затяжек, заполнение закрепного пространства; типы и размещение проходческого и транспортного оборудования, вентиляторов местного проветривания с вентиляционными трубами, величины зазоров; планограмма работ и пр.

Если выработка проводится буровзрывным способом, то составляется паспорт БВР.

геологическая характеристика пласта и вмещающих пород; показатели; выбор параметров, типа крепи и забойного оборудования; технология возведения крепи, потребность в материалах; вспомогательные работы; проветривание, противопожарная защита, энергоснабжение; доставка материалов и оборудования; меры безопасности при работе

Запрещается вести горные работы без утвержденного паспорта или с отступлением от него. При изменениях паспорт должен быть изменен и переутвержден в суточный срок. До начала работ все рабочие и ИТР участка должны быть ознакомлены с паспортом и изменениями под роспись.

3. Буровзрывная технология проведения горных выработок

включает в себя: бурение шпуров, заряжание, взрывание зарядов, выгрузку отбитой горной массы, крепление выработки и вспомогательные работы. Взрывные работы могут применяться в породах различной крепости, но они наиболее экономичны в породах средней крепости и в крепких, когда другие виды работ недостаточно эффективны. Для размещения заряда в массиве горных пород образуют полость – шпур, скважину или выработку (камеру). Соответственно и методы взрывных работ называют методами шпуровых, скважинных или камерных зарядов. Диаметр шпуров обычно составляет 30 – 75 мм, а глубина — до 5м. Шпуры, имеющие диаметр более 75мми глубину более 3м, называют скважинами. Бурение шпуров осуществляется вручную или буровыми установками.

Погрузка горной массы при проведении выработок буровзрывным способом наиболее трудоемкий процесс проходческого цикла.

Погрузку производят вручную и механизированным способом. При механизированном способе применяются различные погрузочные машины и скреперные комплексы.

Крепление выработки, в зависимости от вида крепи, осуществляется вручную или с помощью различных механизмов.

Вспомогательные работы, это — доставка материалов, наращивание вентиляционного и водяного ставов, переноска датчиков, наращивание конвейера и пр.

Паспорт буровзрывных работ, назначение, содержание.

Взрывные работы разрешается выполнять только в соответствии с утвержденным паспортом взрывных работ. Паспорт составляет начальник участка, подписывают начальник участка БВР, вентиляции и техники безопасности, утверждает главный инженер или директор шахты.

Паспорт БВР – технический документ, являющийся технологической схемой производства бурения и заряжания шпуров, а также инициирования зарядов. Разрабатывается в соответствии с требованиями ПБ и ЕПБ при ВР.

При составлении паспорта необходимо знать опасность шахты и выработки по газу и пыли, характеристики забоя — площадь забоя, мощность пласта, угол падения пласта, коэффициент крепости пород, время на заряжание, взрывание, проветривание и осмотр забоя. В паспорте указывают количество шпуров, подвигание забоя за цикл и объем взорванной горной массы, тип взрывчатых веществ и тип ЭД, длину шпура и очередность взрывания, схему расположения шпуров в забое, конструкцию заряда в шпуре, схемы водозавесы, схему проветривания, расположения постов охраны, предупреждающих знаков и места укрытия людей и мастера – взрывника. Далее указывают мероприятия по безопасности.

При изменении горно-геологических или технических условий паспорт должен быть пересмотрен и переутвержден в течение суток. Рабочие и ИТР, занятые при производстве БВР должны ознакомиться с паспортом под роспись.

Рис. 1. Проведение выроботок буровзрывным способом: 1 — буропогрузочная машина; 2 — перегружатель подвесной; 3 — маневровая тележка или электровоз.

Сигналы при ведении взрывных работ:

1). Один длинный – предупредительный. Выставляются посты охраны и знаки, удаляются рабочие в места укрытия; в забое остаются мастер – взрывник и рабочие, которые вместе с мастером — взрывником занимаются заряжанием забоя. Подается один длинный сигнал — приступают к заряжанию.

2). Два длинных – боевой. После заряжания забоя, мастер – взрывник удаляет помошников в места укрытия, проверяет забой, прокладывает взрывную магистраль до места своего укрытия, подает два длинных сигнала и производит взрывание.

3). Три коротких – отбой. После проветривания забоя (время проветривания указано в паспорте БВР) – мастер — взрывник осматривает забой и если взрывание произошло в нормальном режиме (нет отказов), подает три коротких сигнала. Разрешается допуск рабочих в забой.

4. Технология проведения выработок комбайном.

Применение проходческих комбайнов при проведении выработки позволяет механизировать основные проходческие процессы – отбойку, погрузку и транспортировку отбитой горной массы из забоя выработки. А применение комплексов, кроме этого, позволяет механизировать и крепление горных выработок.

Научно-технический прогресс в области проведения горных выработок, являющихся важнейшим элементом современной технологии добычи полезных ископаемых, в основном реализуется путем развития комбайнового способа проведения. Последний, по сравнению с буровзрывным способом, обеспечивает более высокие темпы проходки и производительность труда.

При комбайновом способе проведения горных выработок существенно сокращается число основных процессов проходческого цикла по сравнению с буровзрывной технологией. Вспомогательные процессы остаются такими же, как и при буровзрывной технологии. Большое внимание следует уделять пылеподавлению. По существу технология строительства сводится к механическому разрушению массива, погрузке и транспортировке породы, что можно выполнять одновременно с возведением постоянной крепи. Такие процессы, как бурение шпуров, заряжание и взрывание, проветривание и приведение забоя в безопасное состояние после взрывания, исключаются из проходческого цикла. Для комбайновой, технологии строительства характерна циклично-поточная организация труда.

Поэтому большое значение приобретает своевременность выполнения вспомогательных процессов (настилка рельсовых путей, увеличение длины конвейеров, прокладка труб и кабелей, устройство водоотводной канавки и др.), относительная трудоемкость которых в связи с недостаточным уровнем их механизации значительно возрастает.

Основными достоинствами комбайнового способа проведения горных выработок являются:

полная механизация и совмещение по времени основных процессов выемки и погрузки горной массы, при применении временных передвижных крепей с этими работами совмещают также возведение постоянной крепи; выемка породы производится в пределах проектного контура выработки без нарушения сплошности окружающего массива; увеличение темпов проходки и производительности труда рабочих в 2-2,5 раза по сравнению с буровзрывным способом: снижение стоимости строительства; повышение безопасности и улучшение санитарных условий работ.

Выемка и погрузка горной массы

Крепление выработки

Проходческие комбайны избирательного действия получили наибольшее распространение на шахтах Украины. Они предназначены для механизации проведения горных выработок любой формы поперечного сечения выработок, кроме круглой. Их исполнительный орган выполнен в виде резцовой коронки, установленной на поворотной рукояти – стреле, совершающей при обработке забоя качательные движения в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Эти комбайны имеют, как правило, гусеничную ходовую часть и могут быть использованы при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок по углю и смешанным забоем с присечкой породы.

Рис. 2. Проведение выроботок комбайновым комплексом: 1 — проходческий комбайн; 2 — боковые секции крепи; 3 — перекрытие над комбайном; 4 — кассета для металлической сетки; 5 — бурильная установка для возведения анкерного крепления; 6 — перегружатель ленточный передвижной; 7 — пылеулавливающая установка; 8 — насосная установка.

В настоящее время для проведения выработок применяют комбайны среднего и тяжелого классов, весом 40 – 80 тонн, которые позволяют проводить выработки по углю, с присечкой породы, так и полностью по породе с крепостью даже до 9-10 единиц по шкале проф. Протодьяконова (90-100 МПа).

Одной из важнейших задач при выборе технологических схем организации работ и подборе всего комплекса оборудования для проведения подготовительных выработок комбайновым способом является наиболее полное использование значительных возможностей, заложенных в конструкции комбайна по непрерывному разрушению и погрузке горной массы в забое выработки. Эти возможности увеличиваются с ростом мощности исполнительного органа, с повышением надежности и долговечности узлов комбайна и износостойкости инструмента, а также с осуществлением других мероприятий, направленных на совершенствование конструкции комбайнов.

Возможности комбайнов по разрушению горной массы в наиболее полной мере характеризуют его так называемой теоретической (или максимальной) производительностью при отделении от массива исполнительным органом горной массы в течение 1 мин непрерывной работы комбайна в забое выработки со средними условиями по крепости пород и размерам сечения, для которых по технической характеристике предназначен данный комбайн.

В действительности возможная и фактическая производительности комбайна по разрушению горной массы значительно меньше теоретической. Это происходит из-за технической необходимости выполнения при работе комбайна ряда вспомогательных операций, при которых прекращается разрушение забоя. К вспомогательным операциям относятся: замена инструмента, маневры по перемещению комбайна в забое выработки, повторная подборка разрыхленной горной массы по почве и у стен выработки, разрушение крупных кусков угля и породы), а также выполнения других операций, связанных с конструкцией комбайна.

Кроме технологически необходимых затрат времени на вспомогательные операции, определяемые конструктивными особенностями самого комбайна, имеют место и прямые потери рабочего времени комбайна из-за перерывов по различным причинам, определяемым уровнем механизации остальных процессов проходческого цикла и общей организацией и технологией производства работ по проведению выработки, а также другими организационными причинами. Причинами перерывов могут быть подготовительно-заключительные операции в начале и конце смены, смена вагонеток, удлинение транспортных, энергетических и вентиляционных коммуникаций, установка постоянной крепи и др.

5 Классификация проходческих комбайнов

Применяемые в настоящее время в промышленных условиях проходческие комбайны делятся на две группы: бурового действия (роторные) и избирательного действия (стреловидные).

Проходческие комбайны бурового действия

Комбайны бурового действия могут разрушать породы прочностью до 150 МПа и более. Они работают по принципу распорно-шагающих механизмов и обеспечивают проведение выработок круглой формы. Проходческие комбайны бурового действия имеют роторный исполнительный орган, объединяющий функции разрушения породы, погрузки и транспортировки, снабженный шарошками лобового резания, погрузочными ковшами и ленточным конвейером. Роторный исполнительный орган разрушает породу шарошками одновременно по всей площади забоя, поэтому требует усилия подачи 1400-1600 кН и выше, а также большой мощности электродвигателей: 440-540 кВт — для исполнительного органа, 660-850 кВт — для всего комбайна и 900-1100 кВт — для комбайна со вспомогательным оборудованием.

Рис.3. Роторный проходческий комбайн.

— роторный исполнительный орган, состоящий из одной или двух соосно расположенных планшайб; на их забойной стороне расположен рабочий инструмент (резцы, шарошки), а с внутренней, как правило, размещаются ковши погрузочного устройства;

— бермовые фрезы, осуществляющие оформление забоя до арочной формы;

— привод роторного исполнительного органа и бермовых фрез, состоящий из электродвигателя и редуктора;

— щит ограждения, препятствующий проникновению пыли из зоны работы исполнительного органа в выработанное пространство;

— несущая рама комбайна с расположенным на нем электро — и гидрооборудованием;

— ходовая часть гусеничного или распорно-шагающего типа;7 — конвейер ленточного типа.

Недостатками комбайнов бурового действия являются:

ограниченная мобильность из-за сложного распорно-шагающего устройства;

большие масса и длина комбайна (масса 90-250 т, длина 15-16 м);

проведение выработок только круглого сечения с большим радиусом искривления (100-140 м);

необходимость замены роторного исполнительного органа при изменении размеров выработки;

громоздкость комбайна, затрудняющая его осмотр, ремонт и выполнение работ по креплению выработок;

высокая трудоемкость монтажных работ (на доставку и монтаж затрачивается 1000-2500 чел/смен без учета устройства специальной камеры объемом до 1200-1500 м ).

В связи с высокой стоимостью и большими затратами времени на монтажные работы комбайны бурового действия целесообразно применять только при проведении длинных малоискривленных выработок. В настоящее время их, как правило, применяют для проведения длинных тоннелей и реже — выработок в шахтах.

Проходческие комбайны избирательного действия

Практический интерес для горнодобывающих предприятий представляют стреловидные проходческие комбайны, или, как их еще называют, комбайны избирательного действия, которые позволяют полностью механизировать процесс отбойки и погрузки горной массы. Эти мощные самоходные агрегаты снабжены режущей головкой и погрузочным органом. Как правило, комбайны имеют гусеничный ход, но существуют модификации на пневмоколесном и рельсовом ходу. Погрузочный орган обычно представляет собой комбинацию нагребающих лап или нагребающего ковшового органа со скребковым или цепным конвейером.

Комбайны избирательного действия по сравнению с комбайнами бурового действия имеют следующие преимущества:

более маневренны, их можно монтировать в выработках небольшой площади сечения (8-10 м) без применения специального оборудования;

обеспечивают раздельную выемку горной массы в смешанных забоях в выработках любой формы;

после окончания проведения выработки переводятся в другой забой без перемонтажа;

имеют меньшую массу и стоимость.

Имея перечисленные преимущества, стреловые комбайны значительно (в 2-4 раза) уступают комбайнам бурового действия по производительности.

Комбайны избирательного действия выпускаются двух типов: тяжелого (масса более 40 т) и легкого (масса до 20 т). В настоящее время в РФ основном применяют комбайны легкого типа (более 85 %) с резцовыми исполнительными органами. За рубежом находят применение (около 70 %) комбайны тяжелого типа в породах с прочностью на сжатие более 60 МПа. В породах меньшей прочности используют комбайны легкого типа, как при проведении выработок, так и при добыче полезных ископаемых.

Большинство проходческих комбайнов избирательного действия работают с поворотными круглыми резцами. Эта конструкция в настоящее время используется всеми изготовителями проходческих комбайнов.

По сути дела, структурно-компоновочная схема рассматриваемого класса машин имеет практически один и тот же состав для большинства моделей (см. рис. 4).

Рис. 4. Комбайны избирательного действия

— стреловидный исполнительный орган, включающий собственно исполнительный орган обычно корончатого типа, а также его привод, т. е. электродвигатель и редуктор;

— система подвески стреловидного исполнительного органа, состоящая, как правило, из стрелы, шарнирно связанной с поворотной рамой, а также нескольких пар гидроцилиндров, изменяющих положение исполнительного органа в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

— корпус машины или несущая рама, на которой базируется все основное оборудование комбайна;

— ходовая часть, как правило, гусеничного типа;

— погрузочный орган, в качестве которого преимущественное распространение получили парные нагребающие лапы;

— конвейер, обычно скребкового типа;

— гидро — и электрооборудование комбайна, включающее маслостанцию, станцию управления, пульт управления и т. д.

Комбайны избирательного действия обладают следующими основными достоинствами:

возможность обработки забоя выработки любой формы, кроме круглой, с площадью поперечного сечения от 4 до 30 м и более;

обеспечение селективной выемки;

возможность установления крепи в непосредственной близости от забоя;

высокая маневренность и относительно малая масса.

К основным недостаткам комбайнов избирательного действия относят:

цикличное действие при разработке породы на части забоя, что снижает эксплуатационную производительность комбайна;

неуравновешенность в продольном и поперечном направлении и конструктивная сложность исполнительного органа, связанная с возникновением динамических нагрузок;

более сложная конструкция погрузочных устройств;

невозможность проведения выработок по крепким абразивным породам;

пылеобразование и низкая эффективность средств борьбы с пылью,

Дополнительное оборудование проходческих комбайнов

При проведении подготовительных выработок комбайновым способом все более широкое применение как у нас в стране, так и за рубежом находят средства механизации установки постоянной крепи, навешиваемые на проходческие комбайны. Средства механизации монтируют на стреле и корпусе комбайна.

Существующие средства механизации возведения металлической арочной крепи подразделяют на предназначенные для установки крепи непосредственно у забоя и для её возведения вне зоны работы проходческого комбайна.

К первым относят навесное оборудование, подвесные крепеустановщики и портальные тележки, ко вторым — переносные инвентарные и шагающие проходческие крепи.

Навесное оборудование: кронштейны, смонтированные на исполнительных органах комбайнов, и стреловые краны, устанавливаемые на корпусе комбайна, служат для подъема и транспортирования верхняков рамной и верхних элементов арочных крепей.

В отечественной и зарубежной практике получили распространение устройства для крепи в виде кронштейнов, устанавливаемых на исполнительном органе комбайна. Верхняк укладывают на кронштейн вручную, поднимают на место установки и удерживают там стрелой комбайна. Описанное навесное оборудование конструктивно просто и надежно.

Передвижные крепеустановщики работают независимо от проходческих комбайнов, что позволяет выполнять большую часть работ без перерывов. Применение крепеустановщиков позволяет механизировать установку как отдельных верхняков, так и всех элементов крепежных рам, собранных в пакеты.

Анализ существующих и вновь разрабатываемых конструкций средств механизации возведения металлической арочной крепи показывает, что работы ведутся в направлении создания автоматических устройств, обеспечивающих механизированное возведение в зоне работы исполнительного органа проходческого комбайна временной крепи, которая является элементом постоянной крепи, монтируемой вне опасной зоны, что создает условия для достижения максимально возможного коэффициента использования проходческого комбайна.

6 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.

Источник