Геологоразведочнмх работ
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
взршвньш способом, с применением средств механизации и вручную. Способ проходки вьработки зависит в основном от положения ее в пространстве, крепости и строения горньх пород, их водоносности. В зависимости от устойчивости пересекаемьх пород и притока грунтовьх вод различают обьчнье и специальнье способь проведения вьработок. Обьчнье способь применяют при сравнительно небольшом притоке водь, в крепких и устойчивьх породах, допускаю^их обнажение забоя (кровли, подошвь) и боковьх стенок вьработок. В неустойчивьх породах (песках, плавунах), а также в крепких сильнообводненньх породах применяют специальнье способь проведения горньх вьработок. В крепких породах вьработки проводят буровзрьвньм способом, в мягких породах - механизированньм способом. Механизированньш способ горньх работ предполагает применение экскаваторов, бульдозеров, скреперов, шурфокопателей, отбойньх молотков и пневматических лопат. При проведении горизонтальньх вьработок по углю и некоторьм мягким породам применяют проходческие комбайнь, а шахтнье стволь и восстаю^ие проходят буровьми агрегатами. С помо^ью экскаваторов производится не только вьемка пород, но и погрузка их на средства транспортировки или отвал на некоторое расстояние от забоя. Экскаваторь используются при проходке канав и траншей. Они подразделяются на одноковшовье и многоковшовье.  Скреперь используются для проведения расчисток, проходки канав и траншей. Они подразделяются на скрепернье установки и прицепнье скреперь. Первье наиболее эффективно могут бьть использовань для расчистки и проходки канав на склонах. Прицепнье скреперь обьчно применяются при расчистках и вскрьшньх работах. С такой же целью широко используются бульдозерь. В некоторьх случаях при проходке горньх вьработок возможен гидравлический способ разрушения мягких и рьхльх горньх пород. Этот способ имеет два варианта: с применением водоструйньх аппаратов (гидромониторов) и использование естественного напора вод в условиях расчлененного рельефа. В практике известнь случаи проходки канав на склонах «селевьм» способом, т. е. с использованием для разрушения и транспортировки пород во взвешенном состоянии потока водь, направляемого по трассе запроектированной канавь вниз по склону. Для разрушения плотньх и тре^иноватьх пород средних (V—VII) категорий успешно применяются отбойнье молотки. Пневматические лопать применяются при проходке плотньх глин и других пород III—VI категорий. Буровзрьвной способ проведения вьработок включает следую^ие проходческие операции: бурение шпуров (скважин), их заряжение и взрьвание; проветривание забоя после взрьва, уборки взорванной породь, возведении крепи и некоторье другие операции в зависимости от типа вьработки. ЛЕКЦИЯ 4. ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ВМРАБОТОК Горное давление. Формъ горнъх въгработок, их элементъг и размеръ Крепление горнъх въработок. Материалъ крепи. Видъг крепи горизонталънъгх вертикалънъгх и наклоннъх горнъх въгработок До проведения любой горной вьработки породь в массиве находятся в состоянии напряженного равновесия (рис. 2). Частиць горной породь в массиве подвергнуть трехосному сжатию и находятся в объемном напряженном состоянии, которое может бьггь разложено на горизонтальнье (сх, су) и вертикальнье (с2) составляюфие напряжения. После проведения вьработки равновесие пород нарушается. В таком массиве происходит сложное перераспределение напряжений во времени и пространстве, т.е. давление, которое испьтьвали горнье породь в контурах вьработки до ее проведения, воспринимается окружаюфими вьработку породами. Эти новье напряжения вьзьвают деформацию пород вокруг вьработки. В результате перераспределения напряжений породь в месте проведения вьработки приходят в новое состояние равновесия. Величина и характер распределения этих напряжений зависят от размеров обнажения, глубинь залегания вьработки от поверхности и физико-механических свойств окружаюфих вьработку пород. Обнаженнье породь могут приходить в новое состояние равновесия без нарушения сплошности массива и с разрушениями. В последнем случае вьработку необходимо крепить. При относительно небольших глубинах породь, окружаютие горизонтальную или наклонную горную вьработку, под действием горизонтальньх и вертикальньх напряжений обрушаться внутри нее. Если не препятствовать смефению пород в вьработанное пространство, то в определенньй момент обрушение их прекратится с образованием над вьработкой свода естественного равновесия (рис. 2). На рудничную крепь оказьвает давление порода в контурах свода естественного равновесия. Крепление горнъгх втработок - совокупность работ по возведению горной крепи в вьработках. При проведении капитальньх и подготовительньх горньх вьработок в процессе погрузки горной массь производится установка временной призабойной крепи, затем возводится  Рис. 2. Схема напряженного состояния породь в массиве (вверху) и свод естественного равновесия (внизу) [Горноразведочнье работь, 2003] постоянная крепь; в крепких породах сразу устанавливают постоянную крепь. Крепление очистньгх вьработок производится одновременно с вьюмкой полезного ископаемого той же бригадой рабочих, которая добьвает полезное ископаемое. Механическое воздействие на рудничную крепь со сторонь вметаютих вьработку пород в результате их деформации (сметеиия) назьвается горньгм давлением. Величина и характер проявления горного давления определяют многими факторами: физико-механическими свойствами горньх пород, формой и размерами поперечного сечения вьработки, ее направлением и глубиной залегания относительно земной поверхности, наличием вьработанньх пространств в месте проведения вьработки. На величину горного давления сутественное влияние оказьвают способ и скорость проведения вьработки, конструкция и материал рудничной крепи. Рудничная крепь сооружается в подземньх горньх вьработках для предотвратения обрушений окружаютих пород, сохранения проектньх форм и размеров поперечного сечения вьработок, для управления горньм давлением и создания безопасньх условий труда при ведении очистньх работ. Крепь должна иметь достаточную прочность, чтобь вьдержать горное давление, податливость, огнестойкость, простую конструкцию, низкую стоимость, занимать мало места в вьработке, обеспечивать необходимьй срок службь вьработки. Размерь горной крепи должнь соответствовать величине горного давления. Величина горного давления на крепь горизонтальной вьработки может бьггь определена исходя из теории свода естественного равновесия. Экспериментально установлено, что над вьработкой образуется свод и теоретически доказано, что свод очерчен по параболе. Крепь вьработки воспринимает вес горной породь в пределах контура свода естественного равновесия - зонь возможного обрушения пород. Зона установившегося горного давления (Р) на 1 метр горизонтальной вьработки определяется по формуле Р = 5у, т/м где 8 -идотадь сечения параболического свода, м2; у - относительная плотность породь, т/м3. Плофадь параболического свода находится по формуле где а - полупролет вьработки (см. рис. 2), т. е. половина ширинь вьработки; Ь - вьсота свода, м. Согласно теории горного давления М. М. Протодьяконова, вьсота свода вьчисляется по формуле: Ь= а/Ь, м; р= 4 о^ Следовательно р 3 ¥у ’ т/м где: Ь - коэффициент крепости пород кровли (см. табл. 1). Видш и конструкции рудничной крепи. По сроку службь крепь бьвает временной и постоянной. Временную крепь применяют при проходке вьработок в неустойчивьх породах. Временная крепь вслед за продвижением забоя меняется на постоянную. Горнье вьработки крепятся рамной, арочной, сводчатой, кольцевой и штанговой крепями. По характеру работь различают жесткую и податливую крепи. Податливая крепь применяется в подготовительньх горньх вьработках с мальм сроком службь неустановившимся горньм давлением. Капитальнье горнье вьработки крепят жесткой крепью.  Деревянная крепьприменяется для крепления горизонтальньх и наклонньх вьработок прямоугольной и трапециевидной формь поперечного сечения. Вьполняется деревянная крепь в виде полньх и неполньх крепежньх рам - дверньх окладов. Полная крепежная рама имеет две стойки, укрепляюфие стенки вьработки: верхняк, поддерживаюфий ее кровлю, и лежень, предохраняюший вьработку от вьшучивания почвьг Неполная крепежная рама имеет только стойки и верхняк. В слабьгх породах полнье и неполнье рамь устанавливают вдоль вьработки вплотную одна к другой. Такое крепление вьработки назьвается сплошнъш. При креплении вразбежку крепежнье рамь ставят в вьработке, на некотором расстоянии друг от друга и расклинивают по углам. Элементь крепежной рамь соединяют между собой различньми замками: «в лапу», «в паз», «в шип», «в стьк» и т. п. Деревянную крепь применяют при небольшом сроке службь вьработки и малом горном давлении. Металлической крепью поддерживают вьработки трапециевидно формь, применяя металлические крепежнье рамь, которье изготовляют из двутавровьх балок и рельсов. Стойки с верхняком соединяют посредством уголков, накладок, муфт, болтов или литьх башмаков. Металлическая крепь может бьггь арочной и круглой формь. Арочную крепь изготовляют из двутавров, швеллеров или специальньх (желобчатьх) профилей проката. Она может бьггь жесткой, податливой, шарнирной. Кольцевая металлическая крепь состоит, из соответствуюфих металлических элементов фигурного профиля, соединенньх замками- зажимами или другим способом. По конструкции и принципу работь различают жесткую, шарнирную, податливую и тюбинговую крепи. При поддержании капитальньх горньгх вьработок сводчатой или круглой формь с большим сроком службь и значительном горном давлений применяют бетонную и железобетонную крепи. Материалш для крепления горншх втработок - это дерево, бетон, железобетон, металл, естественнье и искусственнье камни и др. Дерево - дешевьш, прочньш крепежньш материал, обладает сравнительно с другими небольшой массой, легко обрабатьвается; основной недостаток - пожароопасен и недолговечен. Бетон - искусственньш строительньш материал, в состав которого входит вяжуфее вефество - цемент, образуюфий с водой пластическую постепенно твердеюшую массу, и заполнители - песок, шебень гравий. Бетон как крепежньш материал имеет вьсокую прочность на сжатие, он огнестоек, долговечен, обладает сравнительно низкой стоимостью, хорошо формуется. К его недостаткам относятся: вьсокая трудоемкость возведения крепи и продолжительное время схватьвания и твердения вяжу^его компонента - цемента. Бетон, армированньш металлом, назьвают железобетоном. Железобетон применяют в виде монолитньх конструкций и сборньх элементов. Металл - прочньй, долговечньй и огнестойкий крепежньй материал, хорошо воспринимаю^ий растягиваю^ие нагрузки. Металлическую крепь изготовляют из чугуна и стали. Металлическая крепь имеет большой срок службь, может повторно использоваться, легко устанавливается. К ее недостаткам относится вьсокая стоимость и подверженность коррозии. Естественнъе камни для крепления горньх вьработок применяют редко, их используют при кладке фундаментов под крепи из искусственньх камней, бетона и железобетона. Искусственнье камни - штучньш крепежньш материал, изготовляемьш заводским способом - бетонить и строительньш кирпич. К новьм крепежньм материалам относят пласт-бетон, стеклопластики, армоцемент и каменное литье. ЛЕКЦИЯ 5 ОТКРМТМЕ ГОРНМЕ ВМРАБОТКИ Способъг проходки откръ/тъ/х горнъгх въгработок. Проходка горнъх въгработок в мягких, сътучих, вязких и тре^иноватъх породах. Ручной и механизированнъй способъ проходки. Правила техники при проходке откръ/тъ/х горнъх въработок Открмтме горнме вмработки - искусственнье обнажения, не имею^ие кровлю и создаваемью на земной поверхности с целью геологического изучения близповерхностньх слоев земной корь, а также поисков и разведки закрьггьк наносами месторождений полезньх ископаемьх. К открьггьш вьработкам относятся копуши, канавь, траншеи, расчистки, карьерь, разрезь (рис. 3). Тип открьггьк горньх  Рис. 3. Формь открьтьх горньх вьработок   Рис. 4. Открьпье горнье вьработки. Копуша (вверху), карьер (внизу)   Рис. 5. Расчистки вьработок зависит от стадии геолого-разведочньх работ, формь и условий залегания месторождений полезньх ископаемьх и других факторов. Легкие открьггью вьработки практически всегда сопровождают поисково-съемочнье работь, гидрогеологические, инженерно- геологические, мерзлотнье, металлометрические и другие видь изьсканий и исследований. Копуша (закопушка) - вьработка небольшого поперечного сечения 0,6х0,6 м и глубиной 0,4-0,6 м (рис. 4), пройденная в мягких или сьпучих породах. Копуши проходят при геологических съемках, поисках месторождений и для отбора образцов и проб. Проходка закопушек производится обьчно с помотью лопат, кайл и ломов. Канава - вьработка трапецеидального или прямоугольного поперечного сечения значительной длинь при сравнительно небольших размерах поперечного сечения и небольшой глубине. Канавь бьвают разведочнье и эксплуатационнье. Глубина канав обьчно лимитируется мофностью наносов; углубка их в кореннье породь обьчно не превьшает 0,3-0,5 м. Если канава проходится с целью дренажа, то ее глубина определяется глубиной залегания водоупора. В мягких, сьпучих и третиноватьх породах канавь проходятся вручную «на вьброс». При глубине канавь более 2-2,5 м удаление породь производится с помофью промежуточньх перекидньх полков, вороткового устройства с бадьей или простейшего подъемного крана. При большой глубине целесообразно использование одноковшовьх и многоковшовьх экскаваторов, а также бульдозеров. В твердьх третиноватьх породах используются отбойнье молотки. Проходка канав в твердьх породах осуфествляется буровзрьвньм способом. Часто используют способ подрьва «на вьброс», при котором усиленньм зарядом взорванная порода отбрасьвается на некоторое расстояние. В практике известнь случаи проходки канав на склонах «селевьм» способом, т. е. с использованием для разрушения и транспортировки пород во взвешенном состоянии потока водь, направляемого по трассе запроектированной канавь вниз по склону. С целью предотвратения осьпания стенки канавь могут закрепляться. Обьчно они закладьваются горбьлями или другим доступньм местньм материалом и закрепляются распорньми рамами. Траншея - представляет собой ступенчатую канаву трапецеидального, поперечного сечения. Траншеи проходят для разведки или разработки месторождений. Разведочнье траншеи применяются для разведки месторождений, залегаю^их на глубине 3-8 м. Эксплуатационнье траншеи бьвают капитальнье, проводимье с целью вскрьтия месторождения, и разрезнье, предназначеннье для создания фронта работ. Расчистка - канава или траншея без ясно вьраженной длинной оси (рис. 5). Расчистки используются для вскрьтия деталей геологических структур месторождения, изучения контактов тел полезньх ископаемьх, даек и других геологических объектов, перекрьтьх маиомотиьми наносами. Карьер - горная вьработка для добьчи полезного ископаемого (рис. 4). Разрез - карьер по добьче угля или по разработке россьпньх месторождений драгами. |