Основы Горного Производства. Калиниченко О. И., Зыбинский П. В., Хохуля А. В. Основы горного производства
 Скачать 18.24 Mb.
|
|
2.9. Водоотлив при проходке горных выработок Водоотливом называется комплекс мер по удалению на поверхность воды, поступающей в горные выработки из водоносных пород. Водоприток в горные выработки оценивается количеством прите- кающей в них в единицу времени воды (м 3 /ч) и может достигать нескольких десятков, а в целом по шахте – сотен и даже тысяч кубометров в час. Водоотлив при проходке вертикальных горных выработок. Приток воды в вертикальные горные выработки (шурфы, стволы) является следст- вием вскрытия водоносных пластов, которые дренируют воду в выработку. Наиболее простым и надежным способом водоотлива является выда- ча возы из забоя бадьями одновременно с выдаваемой породой (рис. 2.162). Такой способ применяется при проходке шахтных стволов с водопритоком до 3м 3 /ч, и шурфов с водопритоком до 0.3м 3 /ч. При этом бадьи наполняются водой забойными (зумпфовыми) насосами. Количество воды, выдаваемое бадьями на поверхность определяется, по формуле п б з б К V nK Q (где n - число подъемов в час; б з V K - полезная вместимость бадьи, м 3 (уровень воды должен быть на 10 см ниже кромки бадьи); з К - коэффициент заполнения бадьи; б V - вместимость бадьи, м 3 ; Рис. 2.161. Область применения вентиляторов 159 р р п К К К / ) 1 ( - коэффициент пустот в породе; р К - коэффициент раз- рыхления породы). В тех случаях, когда приток во- ды превышает возможную производи- тельность бадьевого подъема воды, во- доотлив из вертикальных горных вы- работок осуществляется насосами. При этом может быть использован одно- ступенчатый водоотлив (прямой) ко- гда откачка воды из водосборника производится сразу на поверхность, или многоступенчатый водоотлив, ко- гда из нижних горизонтов вода перека- чивается в промежуточные водосбор- ники вышележащих горизонтов и за- тем на поверхность. При одноступенчатом водоот- ливе применяются подвесные насосы. Такая схема водоотлива (рис. 2.163) используется, когда глубина выработки не превышает величину напора подвесного насоса. Насос 1 и став водоподъемных труб 2, подвешиваются на двух ветвях каната. Один конец каната закрепляется на подшкивной пло- щадке копра, другой огибает блок, установленный на раме насоса. При подъеме насоса канат навивается на барабан проходческой лебедки 3. Ка- бель навивается на барабан кабельной лебедки 4. Водоподъемные трубы и кабель крепятся к канату специальными хомутами 5, устанавливаемыми в зависимости от глубины выработки через 4-6 м. На поверхности к ставу труб подсоединяется водосливной шланг, по которому вода поступает в водо- отливную канавку. Как правило, водоотлив по одноступенчатой схеме применяется при проходке стволов, глубина ко- торых не превышает 350 м. В процессе водоотлива насос должен находиться в 4-5 м от забоя, а приемный клапан всасывающего шланга помещаться в приямок, в ко- тором собирается вода. Перед взрывными работами водоотлив временно прекращается. Насос поднимается над забоем на 20-25 м. При подъеме насоса от Рис. 2.162. Откачка воды в бадью: 1 и 2 – шланги для подачи и отвода воз- духа; 3 –забойный насос; 4 – патру- бок; 5 – бадья; 6 - шланг Рис. 2.163. Одноступенчатый проходческий водоотлив : 160 верхнего конца става демонтируется 3-4 секции водоподъемного става. После проветривания ствола и проверки его состояния насос опуска- ют в ствол, «храповик» всасывающего шланга погружают в приготовлен- ный приямок; на поверхности по мере опускания насоса наращивают де- монтированные ранее трубы и насос включают в работу. Необходимость подъема насоса и монтажно-демонтажные работы с трубопроводом являет- ся существенным недостатком одноступенчатого водоотлива. Применение двух- ступенчатого водоотлива с применением вертикально- го подвесного насоса 6 (рис.2.164, а) или центро- бежного насоса 8 (рис.2.164, б) частично уст- раняет этот недостаток. Забойный насос 2 от- качивает воду из приямка, и по шлангу 3 перекачивает ее в резервуар 5 подвесного насоса 6, который затем по напорному трубопроводу 7 поднимает воду на поверх- ность. Резервуар и насос размещаются на подвесном полке 4. Перед взрывными работами забойный насос 2 с нагне- тательным (гибким) шлангом 3 поднимается в бадьях 1 на безопас- ную высоту, что в отличие от одно- ступенчатой схемы исключает не- обходимость демонтажа верхней части водяного става перед взрывом для подъема подвесного насоса. Для уменьшения водоприто- ка в забой ствола применяют способ водоулавливания, заключающийся в том, что на определенном участке ствола, в первую очередь в зоне во- доносных пластов, устраиваются водосборные желоба (водоулавли- вающие кольца). Из желоба вода перепускается в баки нижерасполо- женной перекачной станции по тру- Рис. 2.164. Двухступенчатый проход- ческий водоотлив: а) – с подвесным насосом; б) – с центробеж- ным насосом. Рис. 2.165. Схема водоулавливания с помощью колец: 1 – водоулавливающее кольцо (же- лоб); 2 – козырек; 3 – трубопровод; 4 – перфорированная труба; 5 – бе- тонная крепь ствола 161 бопроводу. Наиболее эффективна схема водоулавливания путем осуществ- ления искусственного дренажа перекрытого бетонной крепью водоносного пласта с отводом воды через водоулавливающее кольцо (рис. 2.165) в баки перекачной станции (см. рис.168, г). Водоулавливающее кольцо обычно изготавливается из швеллерных балок, или листовой стали. Для лучшего улавливания воды кольцо имеет козырек, который в зоне подвесного полка делается откидным. Водоотлив при проходке горизонтальных выработок осуществляется с помощью водоотливных канавок (рис. 2.166), которые сооружаются одно- временно с проходкой выработки. В крепких породах в месте расположения канавки бурят один – два шпура. Взрывание зарядов в них осуществляется при ведении взрывных ра- бот в забое. После уборки породы канавку оформляют до проектного сече- ния отбойным молотком. В породах с 10 f и притоке воды до 100 м 3 /ч, канавки не крепят. В породах с 10 f канавки закрепляют: при деревянной крепи выработок – древесиной; при монолитной бетонной крепи выработок – монолитным бетоном; при металлической и сборной железобетонной кре- пи - железобетонными или асбоцементными лотками. Сверху канавку пере- крывают деревянными щитами или железобетонными плитами. В процессе проведения што- лен вода по канавке вытекает непо- средственно на поверхность, а при проведении других выработок она стекает к водосборнику шурфа или ствола, откуда откачивается насоса- ми на поверхность. Форма и размеры поперечных сечений канавок зависят от величи- ны притока воды, скорости ее тече- ния, которая в свою очередь зависит от угла наклона канавы в сторону водосбора. Последний соответствует продольному уклону выработки и равен 0.03-0.005. Пропускная способность канавы определяется выражением kV S Q 1 ( 1 S – площадь поперечного сечения канавы; V - скорость потока воды по канавке; k =0.75 – коэффициент, учитывающий допускаемый уровень воды в канаке). Чтобы шлам не оседал в канаве необходимо условие V (0.25-0.5 м/с), а чтобы не допускать размыва русла канавы - V 1.8-2.5 м/с. Рис. 2.166. Водоотливная канавка: 1 – трап; 2 – шпала; 3 – стенка вы- работки 162 Для улавливания воды при проведении наклонных выработокв их поч- ве через каждые 5-10 м оборудуются поперечные канавки, из которых вода поступает в продольную канавку, а затем в водосборник. Туда же откачива- ется вода из забоя забойным насосом. Далее, с помощью стационарного во- доотлива вода откачивается непосредственно на поверхность или подается к промежуточному водосборнику. Забойные на- сосы устанавливают горизонтально на специальных рамах, оборудованных по- лозьями или колеса- ми (рис. 2.167, б, в) а также на переносных полках (рис. 2.167, а). По выработкам насосы перемещают- ся на салазках или на колесах по рельсовым путям с помощью канатов и ле- бедок, устанавливаемых на поверхности или в камерах промежуточных на- сосных станций. Нагнетательный трубопровод насоса периодически наращивается по мере углубки выработки. С этой целью насос соединяется с напорным тру- бопроводом гибким рукавом. При небольших водопритоках в наклонные выработки, так же как и при проведении вертикальных выработок, вода может удаляться вместе с породой в вагонетках или скипах. Стационарный водоотлив.Вода, выделяющаяся из горных пород по канавке квершлага, поступает в водосборник, который расположен рядом с насосной камерой главного водоотлива (рис. 2.168). Водосборник представ- ляет собой горную выработку, предназначенную для сбора шахтных вод. Состоит он из двух выработок, соединенных между собой водосливным ходком, устраиваемым у кровли водосборника, или из одной выработки, пе- регороженной на 2/3 высоты водосборника на две части. Вода, поступаю- щая в первую часть водосборника, отстаивается, и переливается самотеком во вторую часть более чистой, без крупных частиц породы. Во второй части водосборника вода еще больше отстаивается от мелких частиц и, осветлен- ная, поступает в приемные колодцы главного водоотлива и насосами пере- качивается на поверхность. Насосная камера с водоотливными установками помещается у водо- сборника, и соединяется с ним выработками. При притоках воды более 50 м 3 /ч главная водоотливная установка со- стоит из 3-х одинаковых насосов (рабочего, резервного и находящегося в Рис. 2.167. Размещение забойных насосов в наклонных выработках 163 ремонте), каждый из которых рассчитан на откачку суточного притока за 20 ч. 2.10. Освещение горных выработок. Необходимое условие безопасности горных работ – надлежащее ос- вещение рабочего места. Нормами регламентируются количественные и качественные харак- теристики освещения горных выработок: уровень освещенности; равномер- ное распределение светового потока на рабочих поверхностях; отсутст- вие пульсаций и резких изменений освещенности во времени; условия тене- образования; яркость всех окружающих поверхностей, включая потолки и стены помещений и др. Предусматривается также аварийное освещение, по- зволяющее эвакуировать людей или продолжать работу при выходе из строя рабочего освещения. На шахтах общее равномерное освещение предусматривается во всех выработках, камерах и помещениях. Общее локализованное освещение при- меняется при проходке вертикальных стволов и подготовительных вырабо- ток. В очистных выработках применяется система комбинированного осве- Рис. 2.168. Схемы водоотлива на шахтах: а) - схема расположения выработок главного водоотлива; 1 – ствол; 2 – трубно-кабельный ходок; 3 – насосная камера и центральная подстан- ция; 4 – водозаборный колодец; 5 – околоствольный двор; б) - прямой водоотлив при одном горизонте; в) – прямой водоотлив при нескольких горизонтах; г) – сту- пенчатый водоотлив с насосными камерами вышележащих горизонтов 164 щения. При этом общее освещение осуществляется осветительной установ- кой, размещенной на перекрытии механизированной крепи, а местное - све- товым прибором, установленном на комбайне. Осветительные установки питаются от стационарной электрической сети или автономных источников электрической энергии. Система питания стационарной осветительной системы в основном трехфазная. Основной светотехнической единицей, используемой для оценки ка- чества освещения, является освещенность Е , под которой понимается от- ношение светового потока к площади, освещаемой поверхности. Величина Е оценивается в люксах (лк). Для оценки зрительного восприятия освещаемого объекта использу- ется светотехническая величина, называемая светимостью. Светимость R определяется как отношение светового потока, испускаемого светящейся поверхностью, к площади этой поверхности. Единица измерения R - люк- сы. В подземных условиях светимость горных пород и других объектов обусловлена в основном их отражающей способностью, оцениваемой коэф- фициентом отражения . В зависимости от горных пород их светимость изменяется в 15-20 раз и более. Например, путем побелки поверхности вы- работок значение можно увеличить с 0,02-0,08 до 0,4-0,5. Зависимость между светимостью и освещенностью имеет вид E R Нормы освещенности подземных горных выработок регламентиру- ются Правилами безопасности ведения горных работ. Минимальная осве- щенность в наименее освещенной точке рабочей поверхности изменяется от 1лк на уклонах и бремсбергах для транспортировки груза, до 75 лк на люд- ских ходках и в подземных здравпунктах. Минимальная освещенность не- которых подземных объектов приведена в табл. 2.12. Таблица. 2.12. Нормы освещенности подземных объектов Объекты Плоскость нормирования осве- щенности min Е , лк Забои горизонтальной выработки Горизонтальная на почве Вертикальная на забое 15 10 Откаточные выработки Горизонтальная на почве 5 Разминовки Горизонтальная на почве 2 Скреперные лебедки На рабочей поверхности 20 Склады ВВ и ВМ Горизонтальная на почве 30 Околоствольный двор Горизонтальная – 0,8 м от почвы 15 165 Для освещения горных выработок применяют сетевые (стационар- ные) и индивидуальные (переносные) светильники. Кроме того, некоторые типы забойных машин и все электровозы имеют осветительные фары. Переносные светильники изготовляют головными и ручными. Голов- ные светильники (рис. 2.169) выполняются из ударопрочного материала, и имеют два режима работы: рабочий и аварийный (с уменьшенным расходом энергии). Головные светильники состоят из корпуса с аккумуляторной батаре- ей и прожектора, соединенных между собой гибким кабелем. В ручном светильнике освети- тельная фара смонтирована на корпу- се, в котором помещен аккумулятор. Аккумуляторные батареи све- тильников обеспечивают продолжи- тельность непрерывного горения лампы в рабочем режиме – не менее 10 часов. Прожектор имеет приспо- собление для крепления к каске. Стационарные шахтные све- тильники для освещения подземных работ питаются от электрической сети напряжением 127 В. Очистные забои освещаются переносными лампами при напряже- нии до 36 В. Взрывобезопасные люминес- центные светильники серии СШЛ (рис. 2.170) применяются для освещения штреков и забоев шахт, и работающие от сети напряжением 127 В. В све- тильниках СШЛ2 (рис. 2.171), в отличие от СШЛ1, применяются по две компактные люминесцентные лампы мощностью 11 Вт и 18 Вт. Для освещения забоев вертикальных горных выработок при строи- тельстве шахт опасных по газу и пыли, а также для освещения полков, пройденной части ствола и околоствольных выработок, используется све- тильник проходческий стволовой взрывобезопасный «Проходка-2» (рис. 2.172) Светильник работает при номинальном напряжении 220 в. В качест- ве источника света применяется дуговая ртутная лампа высокого давления ДРЛ мощностью 125 Вт. Для освещения забоев, оборудованных механизированными ком- плексами, в угольных шахтах, опасных по газу и пыли предназначены све- тильники забойные взрывобезопасные СЗВ.1.2М (рис. 2.173, а), с источни- Рис. 2.169. Светильник шахтный го- ловной СГД.5М.0.5 166 ком света в виде лампы накаливания, работающей при номинальном напря- жении 127 В. В местах, где допускается применение рудничного электрооборудо- вания повышенной надежности, используются стационарные шахтные све- тильники СШС (рис. 2.173, б). Корпус светильника, защитная решетка и стеклянный колпак предохраняют лампу от влаги, пыли и механических по- вреждений. Светильники работают при номинальном напряжении 127, 220 в. Рис. 2.170. Светильники штрековые одноламповые СШЛ1 Рис. 2.171. Светильники штрековые двухламповые СШЛ 2 а) б) Рис. 2.172. Светильник «Проходка-2» Рис. 2.173. Светильники стационар- ные: а) – СЗВ. 1.2М; б) - СШС Расстояние между светильниками мощностью 100 Вт на главных от- каточных выработках и разминов- ках должно быть 7…8 м, в проводи- мых выработках - 5…6 м. Для местного освещения вы- работок шахт опасных по газу и пы- ли предназначена фара ФРЭ 1.1. М.Г. (рис. 2.174), которая устанав- ливается на комбайнах, погрузоч- ных машинах и др. горнопроходче- ском оборудовании, имеющим ис- точник питания с выходным напря- жением 36 В. Рис. 2.174. Фара рудничная электровозная ФРЭ-4 167 2.11. Общая характеристика подземного способа разработки ме- сторождений полезных ископаемых После вскрытия и детальной разведки месторождения приступают к его разработке. Под разработкой месторождения понимают весь комплекс работ по извлечению полезного ископаемого. Если месторождение залегает неглубоко от поверхности, его разрабатывают открытым способом, при глубоком залегании — подземным способом. На рис. 2.175 показана обобщенная схема разработки месторождения подземным способом. Для доступа к месторождению его вскрывают, т. е. с поверхности проходят шахтный ствол 1, от которого проводят горизонтальные выра- ботки 2, 3, 4, разбивающие все месторождение по вертикали на этажи. Над стволом расположен копер 5, вблизи него в специальном здании установ- лена подъемная машина, которая перемещает по стволу подъемный сосуд — клеть 7, служащую для спуска и подъема людей, материалов, полезного ископаемого и т. д. Рис. 2.175. Обобщенная схема разработки месторождения подземным способом 168 Кроме главного подъемного ствола проходят вспомогательный ствол 8, служащий в качестве запасного выхода на поверхность и обеспечиваю- щий нормальные условия для проветривания. Как правило, этот ствол обо- рудуется вспомогательной подъемной установкой и имеет лестничное от- деление 10. На поверхности вблизи вспомогательного ствола расположено здание вентиляционной установки с вентилятором 11. Расстояние L меж- ду главным и вспомогательным стволами зависит от способа вскрытия и изменяется в широких пределах - от нескольких десятков метров до 2—3 км Отработку рудного тела обычно ведут в нисходящем порядке, т. е. сначала извлекают руду в верхнем этаже между штреками 2 и 3, затем в ни- жележащем - между штреками 3 и 4 и т. д. Процесс извлечения руды назы- вают очистной выемкой. Производству очистной выемки предшествуют подготовительные работы. Этаж вертикальными выработками (восстающими 12) делят на блоки б 1 , б 2 и т. п., в пределах которых происходит целый ряд горизон- тальных и вертикальных выработок (ходки, рудоспуски и др.). Определен- ный порядок производства подготовительных работ и очистной выемки на- зывается системой разработки. Процесс очистной выемки при системе с магазинированием руды со- стоит из нескольких производственных операций. Магазинирование полезного ископаемого – накопление отбитого полезного ископаемого в очистной выработке. Отделение руды от массива (отбойку) осуществляют взрыванием за- рядов ВВ, располагаемых в шпурах 15. Шпуры бурят бурильными маши- нами-перфораторами непосредственно с поверхности отбитой руды. Взо- рванная руда под действием собственного веса поступает к рудоприемным воронкам 16 и рудоспускам 14, где через люки 17 ее выпускают в вагонетки 19 и затем транспортируют электровозами 18 к стволу шахты. Вагонетки по одной - две поднимают в клети 7 на поверхность и, на эстакаде 20 разгру- жают в большегрузные вагоны, в которых руду отвозят на обогатительную фабрику или потребителю. Очистную выемку и подготовительные работы на этаже ведут одно- временно в нескольких блоках. Так, блоки б 1 и б 2 находятся в стадии очи- стной выемки, а блок б 3 — в стадии подготовки. Таким образом, этаж пред- ставляет собой часть шахтного поля, ограниченного по падению и восста- нию основными откаточными выработками 2 и 3. Одновременно с очистной выемкой на верхнем этаже вскрывают и подготавливают нижний этаж. На рис. 2.175 показано проведение откаточ- ного штрека 4 и проходка восстающего 21. Погрузку руды при проведении выработок осуществляют погрузочными машинами 23, бурение шпуров при проходке восстающего — перфораторами 22. 169 В процессе разработки подземные выработки необходимо проветри- вать, так как при взрывах образуется много вредных газов и пыли. Загазо- ванный и запыленный воздух отсасывается через вспомогательный ствол и вентиляционный канал 24 вентилятором 11. Свежий воздух поступает через главный ствол. Подземная разработка связана с большими притоками грунтовых вод, которые собираются в водосборнике 9. Для откачки этих вод (водоотлива) в насосной камере 13 устанавливают насосы 25. |