Физико-технологические характеристики руд и пород и горно-технологические шкалы. Способы охраны и поддержание выработок

Определение открытых и подземных гороно-разведочных выработок, их назначение и область применения на разных стадиях геологического изучения недр.

Горные работы проводятся на всех стадиях: при геологической съемке, поисках, предварительной, детальной и эксплутационной разведке.

Горная выработка.Шпур – искусственное цилиндрическое углубление в З.К. диаметром до 75 мм и длиной до 5 м. при превышении одного из размеров – скважина.

Открытые ГРВ. Копуша – выемка в покровных отложениях глубиной от 0,5-1 м с размерами по верху 0,8*0,8(1*1)м, по низу 0,5*0,5(0,6*0,6)м поводится на стадиях геолого-съемочных и поисковых работ. Для обнажения и взятие проб основных пород и проб обнажения.

Разведочная канава – открытая горная выработка с небольшой площадью поперечного сечения, трапециевидной реже прямоугольной или ступенчатой формы поперечного сечения. Длина канавы в три раза превышает её ширину. Проходится в крест простирания пород при вскрытии коренных пород или по простиранию залежи П.И. при ее горизонтальной мощности до 2 м (если больше 2 м то в крест простирания до достижения границ). Длина канавы измеряется от нескольких метров до 1000м и больше. Обычно канавы проводятся в покровных отложениях мощностью до 5м реже 7м.

Разведочная траншея – открытая ГРВ трапециевидной формы, проводимая на стадии разведки месторождении для взятии крупно объёмных проб (чаще всего на россыпных). Отличие траншеи от канавы. Большие размеры поперечного сечения и относительно не большая протяженность. Ширина траншеи по низу от 3-4м до 40-80м, глубина до 6м.

Открытая ГРВ обширная по площади (100-1000м^2) и не имеющие явно выраженной длины и ширины, служат для изучения закономерности залегания пород, взятие технических проб и попутной добычи П.И.

Обшей отличительной особенностью открытых выработок является не замкнутость их поперечного сечения.

 

Подземные ГРВ. Вертикальная выработка (реже наклонная) с небольшой площадью Sп.сеч. и глубиной. Sп.сеч. от 0,8 – 4м^2. h (глубина) от первых м до30-40м..

Шурфы – проводятся на всех стадиях геологоразведочных работ, а так же при инженерно геологических изысканиях в гражданском и промышленном строительстве. Форма поперечного сечения прямоугольная иногда круглая.

Ствол разведочной шахты – вертикальная или наклонная горная выработка имеющая непосредственный выход на поверхность и служащая для обеспечения горно-разведочных работ на месторождении. По стволу осуществляется выдача горной массы на поверхность из проходчатых забоев подземных ГРВ, спуск подъём людей, материалов, оборудования. Проветривание гор. выработок на разведочных горизонтах. Стволы оборудуются подъемными машинами или лебёдками, клетьевым или бодъевым подъемом (в вертикальных стволах). В наклонных подъём в вагонетках.

Слепой ствол разведочной шахты – ствол не имеющий практического выхода на поверхность.

Восстающий ствол- вертикальная или наклонная выработка пройденная с верху в низ по восстанию скважины, служащая для проветривания спуска и подъема людей, материала, оборудования, спуска горной массы, а также для разведочных целей.

Горизонтальные выработки (угол наклона 3 град.) Штольня – горизонтальная горная выработка имеющая один выход на поверхность, может пройдена по простиранию залежи по пустым работам – полевой, по П.И. – рудный или угольный.

Квершлаг – ГГВ не имеющая выхода на поверхность, пройденная по пустым породам в крест простирания.

Разведочная рассечка – ГГВ небольшого поперечного сечения (до 3 м^2) пройденная, в крест простирания пород из других разведочных выработок (шурфов, восстающих, штреков, штолен). Служит для установления сплошности и границ оруденения поисков и разведки опофиз.

ОРТ – ГГВ не имеющая непосредственного выхода на поверхность, пройденная в крест простирания по П.И.

Наклонные ГВ: Брейцберг – НГВ не имеющая выход на поверхность, пройденная по восстанию угольного пласта и служащая для механического спуска П.И.

Уклон – НГВ не имеющая выхода, пройденная по падению пласта и служащая механического подъема П.И. камерные выработки служат для размещения в них вспомогательных водоотлива, имеют относительно небольшую протяженность при значительном поперечном сечении.

Физико-технологические характеристики руд и пород и горно-технологические шкалы. Способы охраны и поддержание выработок.

Физико – технические и физико - механические параметры ГП определяют выбор способа разрушения пород и соответствующего оборудования, выбор формы поперечного сечения крепи. При БВР они определяют выбор способа бурения, типы буровых машин и бурового инвентаря, способа взрывания и типа ВВ. при механическом и взрывном разрушении ГП происходят достаточно сложные процессы, которые функционально зависят от крепости ГП, под крепостью ГП понимается их свойства противостоять воздействию внешних силовых полей не разрушаясь. Для численной оценки этого свойства профессор М.М. Протодьяконов вел коэффициент крепости ГП [f]. f= ε cжат/10, ε cжат – предел прочности на сжатие. Протодъяконовым была предложена классификация ГП по крепости, в которой выделяется 10 категорий пород с интервалом коэффициента крепости в, первой категории 20-24 и в десятой 0,3-0,5. кроме крепости ГП не результат их разрушения при ГВР влияют так же пределы прочности пород на растяжение и на срез. Для большинства ГП ε растяж≈0,1 ε cжат. Существуют различные классификации ГП характеризующие свойства применительные к конкретным технологическим процессам.

Классификация ГП по устойчивости.

Под охраной понимается совокупность заранее проектируемых мероприятий, направленных на предотвращение потери устойчивости выработки или снижение влияния горного давления. К числу способов и вариантов охраны относятся использование рациональной формы поперечного сечения выработок, оставление вокруг них защитных толщ и целиком расположение выработки, в зонах массива с высоко прочностью или с пониженными напряжениями, снижение напряжений за счет особой технологии проведения и д.р.

Поддержание выработки – совокупность технических мероприятий, устраняющих нарушение ее устойчивости в период эксплуатации.

5)Изолирующая - предохраняющая породы от выветривании; ограждающая – предохраняющая выработку от случайного выпадения отдельных кусков породы; комбинированная – крепь, в которой сочетается анкерная крепь с набрызгбетонной или разными видами подпорных крепей: деревянной, металлической, бетонной и др. Анкерную крепь в зависимости от условий и технологии проведения выработок возводят раньше или после подпорной. Упрочнение массива пород анкерами позволяет уменьшить давление на подпорную крепь и снизить стоимость крепления в 1,5-2 раза (анкерная крепь-система закрепленных в шпурах штанг, расположенных в определенном порядке)

6) Способы разрушения пород: а) Механическое - отделение горной породы от массива или их дробления (измельчение) путем воздействия породоразрушающего инструмента (резца, фрезы, шарошки, ударника, алмазных и абразивных кругов и коронок, скалывателей и др.) на массив в забое выработки. К ним относят разрушение пород ковшом экскаватора (скрепером), ножом бульдозера. В результате того или иного механического фактора протекают физические процессы чисто механического разрушения породы: сжатие, раздавливание, дробление, скалывание, резание и др.; б) Гидравлическое – разрушение пород осуществляется струей воды, подаваемой из гидромонитора под давлением до 90 атмосфер. Применяется при разработке россыпных мест-ях и в шахтах добычи угля; в) Термический – разрушение массива происходит засчет воздействия струи пламени выходящей из горелки со сверхзвуковой струей; г) разрушение породы засчет энергии ВВ (буровзрывной способ БВР); д) Экзотический – засчет энергии лазерного луча с металлич. болванками и пушками и прочее.

7) Механическое разрушение - отделение горной породы от массива или их дробления (измельчение) путем воздействия породоразрушающего инструмента(резца, фрезы, шарошки, ударника, алмазных и абразивных кругов и коронок, скалывателей и др.) на массив в забое выработки. К ним относят разрушение пород ковшом экскаватора (скрепером), ножом бульдозера. В результате того или иного механического фактора протекают физические процессы чисто механического разрушения породы: сжатие, раздавливание, дробление, скалывание, резание и др.

8) Взрыв - чрезвычайно быстрое изменение состояния вещества, сопровождающееся таким же быстрым превращением потенц.энергии в механ.работу. Работа взрыва основана на стремлении образовавшихся при нем газов к расширению. Виды взрывов: химич. - сопровождается изменением химич.состояния; физич. - взрыв парового котла, газового баллона; ядерный – в результате превращения тяжелых элементов в более легкие. В практике горного производства используются химич. взрывы и иногда при беспламенном способе взрывании физич-ий. Для хим.взрывов используют ВВ, которые представляют из себя достаточно неустойчивые хим.системы способные под влиянием внешнего импульса переходить в др. хим.системы с чрезвычайно большей скоростью и выделением при этом газов или паров, а так же большего количества тепловой энергии. Все ВВ применяемые для взрывных работ представляют собой либо хим.вещества либо смеси хим.веществ. В мех.смесях составные части ВВ химически не связаны между собой. По физ.состоянию выделяют: 1. газовые смеси (метан+воздух); 2. смеси твердых или жидких веществ с газами (угольная пыль+воздух); 3. жидкие вещества (нитроглицерин); 4. смеси жидких и твердых компонентов (динамиты); 5. твердые смеси или вещества. По условиям применения ВВ делятся: 1. предохранительные; 2. непредохранительные. Предохранительные ВВ применяются в особых условиях и подразделяются: а. допущенные до взрывания по углю и породе (цвет оболочки или полосы на таре желтый); б. до взрывания по породе или руде (синий); в. Для взрывания в серных, нефтяных и озакиритовых шахтах (зеленый); г. термостойкие для взрывания нефтяных и газовых скважин (черная). Непредохранительные ВВ делятся на: а. допущенные для взрывания в шахтах неопасных по газу и пыли (красный); б. допущенные для открытых работ (белый). По характеру воздействия на окруж.среду ВВ делятся: 1) бризантные со скоростью детонации более 2000 м/сек; 2) метательные менее 2000 м/сек. Бризантные делятся: а. высокобризантные (скорость 4500-7000м/с); б. бризантные (скорость 3500-4500м/с); в. низкобризантные(скорость 2000-3500м/с).

11. Классификация ВВ предохранительные ВВ примен. в особых условиях и подразделяются на: 1) допущенные для взрывания по углю и породе (цвет оболочки или полосы на таре желтый); 2) только по породе и руде (синий); 3) серные, нефтяные, озокеритовые шахты (зеленый); 4) термостойкие в нефтяных и газовых скважинах (черный).

Непредохранительные: 1) допущенные для взрывания в шахтах не опасных по газу и пыли (красный); 2) для открытых горных работ (белая полоска или обычного цвета).

12. средства инициировании: 1. Огневой – осущ. капсюлями детонаторами, ОШ. ОШ запрещается поджигать от спичек, зажигалок и др.бытовых приборов. Цвет пламени белый, красноватый в основное время горения, ярко-зеленый (сигнальный) в последнее 15сек горения. 2. Эл/огневой – явл основным при проведении ГРВ – штреки, орты, рассечки, шурфы, восстающие. Отлич от огневого применением средств Эл/воспламенения для дистанционного поджигания отрезков ОШ, в кач-ве которого используются зажигательные патрончики. 3. Электрическое в кач-ве СИ использ Эл/детонаторы.

Электрическое взрывание – единственный способ при котором возможен контроль правильности монтажа взрывной сети.

13. В парктике ГРВ для бур-я исп-ся преимущ-но переносные пневмоперф-ры(колонков.перф-ры,бур.установки не получили распр-я из-за малых сечений).Шпуры делятся: Врубовые -для созд-я дополн. обнажения «вруб.полости» и дробл-я пород. Вспомог-е - расширяют вруб. полость и дробят породу. Оконтур-е - дробят породу и оформляют проект.очертание выраб.,т.е. её контур в попер.сечении. В выр-ке с сечением до 4-5м2 всп шпуры могут отсутствовать. С сечением выр-ки 6-8м2 число всп. шп. составляет от половины количества вр. шп. до Nвр./Nвсп=1/1. Последовательность взрывания обычная: вр., всп., ок.

14. По конструкции выделяют: 1) прямые врубы - в них вр. шпуры перпендик. плоскости забоя, в практике проведения ГРВ наиболее распр-ми типами вр. явл. а) щельевой- послед-ть заряжаемых и незаряж шпуров, глубина1.5-1.7м (рис1), б) спиральный – глубина 1.5-1.7м. Вр. шп. взрываются в строгой посл-ти в соответствии с номерацией (рис2) 2) наклонные врубы - под углом 60-75, получили распр-е с сечением 5 и более м2. Чаще всего исп-ся: 1) пирамидальные накл врубы- расстояние между устьями шп-в опр-ся в зав-ти от глубины шп. и угла его наклона (рис3), расстояние между забоями шп-в зависит от крепости пород. Применяется в крепких монолитных гп; 2) клиновые вр.: а) вертикально клиновой применяется при вертикальных трещеноватости массива, кол-во вр. шп-в 4-8 (рис4); б) горизонтально клиновой (рис5).

15. Ко нтурное взрывание. Для уменьшения коэф-та перебора сеч. и наведенной трещ-ти взрыв. работ в части массива, примыкаючщей к выр-ке применяют конт.взр-е. Осн-е виды: 1) метод рассредоточенных зарядов – раст-е между шп. уменьшается до 0.2м и заряж-ся они зарядами уменьшенной массы и уменьш диаметра, иногда формируют аккумулятивную выр-ку (рис6); 2) метод предварительного щелеобразования – сеть ок. шп-в так же сгущается, но взрывание их произ-ся в первую очередь. В рез-те комуфлетных взрывов ок. шп-в между ними по контуру обр-ся щель. При взрывании вр-х и всп-х шп-в эта щель экранирует, часть энергии ударной волны к центру выработки, препятствуя ее прохождению за контур выр-ки. Заряж-е шп-в может осущ-ся: патронированным ВВ (чаще всего в ГРВ), гранулированным ВВ и водо-эмульсионным ВВ.

16. Расчет комплекса буровзрывных работ. 1) Определение глубины шпуров: глубину шпуров в комплекте можно опр-ть, исходя их заданных темпов проходки:

,где L – месячный план проходки выработки, L=90 м/мес.; n_рд – число рабочих дней в месяце, n_рд=30; n_см – число рабочих смен в сутки, n_см=3; n_ц – число циклов, выполняемых в смену,n_ц=1; h - КИШ – коэф-т исп-ия шпуров, η=0,9. 2) Буровые машины, установки и инструмент для бурения шпуров:При проведении горно-разведочных выр-к оборудование для бурения шпуров, инструмент и установочные приспособления выбирают в зависимости от свойств пород (крепости, трещиноватости, буримости) и размеров поп.сеч. горных выр-к. 3) Обоснование способа взрывания и выбор взрывчатых материалов. В практике ведения взр-х работ применяют различные способы инициирования (взрывания) зарядов промышленных ВВ: огневой, электроогневой, электрический и с помощью ДШ. 4) Расчет количества шпуров в забое. Кол-во шпуров в комплекте на забой выработки оказывает сущ-е влияние на эффект взрыва и зависит от физ-мех-х свойств породы, поп. сеч. выработки, глубины и диаметра шпуров, свойств ВВ и других факторов. , где N_зр – число заряжаемых шп- в комплекте на забой; q – расчетный удельный заряд ВВ, кг/м³;; g - количество ВВ, прих-ся на 1 м заряженного шпура, кг/м (зависит от коэф-та заряжания, плотности заряжания, плотности ВВ, диаметра шпуров).Расчетный удельный заряд ВВ (q) опр-ся по формуле: , где f – коэф-нт крепости породы; F – коэф-нт строения породы; V – коэф-нт зажима породы, учитывающий площадь поп. сеч. выр-ки; m – коэф-ент, учитывающий изменение расхода ВВ с переходом от стандартного диаметра патрона ВВ к принятому; е – коэф-нт работоспособности ВВ. При одной обнаженной поверхности забоя коэффициент зажима рассчитывается по формулам:. Коэф-ты, учитывающие влияние диаметра патрона и работоспособности ВВ выч-ся по формулам , , где d_п – диаметр патрона ВВ; Р – работоспособность принятого ВВ.5) Расположение шпуров в забое по каждому из типов шпуров определяется целое число патронов, размещаемое в заряде , вычисляются фактические величины зарядов по типам шпуров , где – фактическая масса заряда в одном шпуре i-го типа,рассчитывается фактический расход ВВ на цикл , где – фактический расход ВВ на цикл при заряжании шпуров патронированным ВВ; – фактические массы зарядов соответственно во врубовых и оконт-их шпурах, определенные по формулразница между фактическим и расчетным расходом ВВ е,: Длины зарядов во врубовых, вспомогательных и оконтуривающих шпурах вычисляется по формуле , где – длина заряда в шпурах i-го типа; l_п – стандартная длина патрона ВВ.Длина забойки в шпуре i-го типа рассчитывается по формуле . 6) Расчет основных показателей буровзрывных работ. Продвигание забоя за взрыв (длина уходки за цикл) опр-ся по формуле , где l_ух – длина уходки за цикл, м.Объем горной массы, оторванной за взрыв . Расходы бурения на цикл, на 1 м длины выр-ки и на 1м³ отбитой горной массы рас-ся по фор-м: , , ,где , и л – расходы бурения соответственно на цикл, на 1 м длины выр-ки и на1 м³ отбитой горной массы, м; – длины соответственно вр-х и окон-х шпуров, м. Расход ВВ на 1 м длины выработки и фактический удельный расход ВВ на 1 м³ отбитой горной массы определяются по формулам: , , где и – соответственно расход ВВ на 1 м длины выработки и фактический удельный расход ВВ на 1 м³ отбитой горной массы.Фактическая месячная скорость и продолжительность проходки выработки рассчитывается по формулам: , , L_ф – фактическая месячная скорость проходки, м; Т_пр – продолжительность проходки выработки; А – проектная длина выработки,