Підземне видобування мінеральної сировини і палива
Підземними способами розробляють природні ресурси, видобуток яких неможлива, або економічно недоцільна відкритими розробками. Зазвичай підземні способи використовуються для вилучення копалин, залазити на більш значних глибинах, з меншою потужністю пластів і іншими гіршими гірничо-геологічними умовами, коли собівартість однієї тонни дорівнює або менше, ніж при відкритому видобутку. Основні види підземного видобутку - шахтна, підземне вилуговування, підземна газифікація, видобуток нафти і газу.
Зміст
Найбільш широкого поширення набула шахтна розробка надр. Цим способом можливо добувати сировину з глибин до 2 тис. М. Шахта являє собою сукупність гірських виробок, через які корисні копалини витягуються з надр на поверхню. Перед розробкою родовище розбивається на шахтні поля - ділянки, які розробляються одним підприємством - шахтою. Будівництво шахти починається з проходки вертикальних стволів, якими розкривається корисний пласт (рис.3.). Кожна шахта має не менше двох стовбурів, що покращує її вентиляцію. По стовбурах проводять підйом, спуск копалин, допоміжних матеріалів, техніки, людей, подачу енергії, вентиляцію та ін. Для цих цілей стовбур поділяють на секції для підйому і спуску працюючих, вантажів. У спеціальному відділенні розташовані труби для відкачування води, повітря, електричні та телефонні лінії. Є відділення з драбинами і майданчиками для самостійного підйому робітників з шахти на підводному човні підйомного механізму.
У шахтах можуть бути вертикальні гірничі виробки, які служать для тих же цілей, що і ствол, але не мають безпосереднього виходу на поверхню. Ці вироблення називають сліпими стовбурами.
Відео: Вугілля. Сучасна видобуток вугілля!
1. Ствол шахти.
2. квершлагу.
3. Бремсберг.
4. Штрек.
5. Ухил.
6. простягання пласта вугілля.
7. Падіння пласта вугілля.
Мал. 3. РОЗМІЩЕННЯ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК У ШАХТІ
У гірських районах для розтину копалин створюють горизонтальні або близькі до такого положення вироблення - штольні. Вони виконують ті ж функції, що і стовбури. У нижній частині стовбура створюється рудничний двір, де перевантажують руду з транспортних засобів, в підйомний механізм. Тут розміщуються ремонтні майстерні, електричні підстанції, депо, гаражі для транспорту і ін.
Від нижньої частини стовбура з тими ж функціями прокладають горизонтальні капітальні гірничі виробки. Вони можуть проведені по простяганню пласта викопного і в порожній породі. У першому випадку така вироблення називається штреком, а в другому - квершлагом. Остання вироблення прокладається від стовбура до корисного пласта і створюється для його розкриття. Квершлаг від стовбура будують в тих випадках, коли викопне залягає в несприятливих умовах під природними або штучними перешкодами і економічно недоцільно прокладати стовбур безпосередньо над родовищем.
Всі названі гірничі виробки є капітальними будівлями, створюються в підготовчий період і експлуатуються стільки ж, як і шахта. Капітальні вироблення зміцнюються залізобетонними, чавунними тюбінгами і в них розміщують відмінності обладнання. Після прокладки капітальних виробок приступають до промислової розробки родовища, що досягається проведенням очисних робіт. Сутність їх зводиться до відокремлення викопного від пласта і транспортуванні породи на поверхню. Процес відділення руди від пласта породи називається отбойкой, а місце де проводиться він - забоєм або лавою. Отбойку проводять ручним, вибуховим і машинним способами. Вибір виду отбойки залежить від науково-технічного прогресу, фізичних і хімічних властивостей копалин. Ще на початку двадцятого століття основним пристосуванням шахтарів були обушок, сани-волокуші, які тягнули робочі. Відкатку руди проводили в вагонетках, які возила кінь. В сучасних шахтах тверді породи підривають, менш міцні (сіль, вугілля) відокремлюють машинним методом. При цьому широко використовуються спеціальні комбайни, які проводять отбойку породи, навантаження її на транспортний засіб. Ручна отбойка із застосуванням пневматичних молотків використовується обмежена, через велику трудомісткість, низьку продуктивність праці. У міру вилучення породи забій і техніка пересуваються по простяганню пласта. Це обумовлює мінливість робочого місця, а поступове його рух ускладнює автоматизацію робіт.Відділення руди від пласта вимагає кріплення верхніх порід від обвалення. Для цього в виробках використовують деревину або металеве кріплення, а роботи називаються кріпленням покрівлі.
Найпростіший метод видалення руди з лави - спуск її під впливом власної ваги. Такий спосіб застосовують, коли забій розташований вище транспортної гірничої виробки. Переважно руду з лави видаляють спеціальними вагонами, скребковими механізмами, транспортерами та іншими транспортними засобами. За відкатувальним гірничих виробках руду переміщують до стовбурів стрічковими конвеєрами, локомотивами з вагонетками вантажопідйомністю до I т в залежності від потужності шахти. Як локомотивів використовують акумуляторні і контактні електровози з шириною колії 600-900 мм. Для порівняння зазначимо, що цей показник на залізничному транспорті становить 1420 мм. Сучасні конвеєри переміщають за годину до 3000 т породи.
Підйом руди на поверхню здійснюється клітьового і скіповим способами. У першому випадку руду підіймають по стовбуру спільно з вагонеткою, і після розвантаження на поверхні вона знову спускається в шахту. Більш ефективний підйом - скіповий - в спеціальних ємностях вантажопідйомністю 10-50 т, які розташовані в стовбурі. При цьому внизу стовбура порода з транспортного засобу перевантажується в скіп, який піднімається на поверхню. Такий підйом обладнаний, як правило, двома скипами. Коли один знаходиться під розвантаженням, то другий в цей період завантажують, а потім навпаки.
Відео: 2-х-шнековий оседіагональних насос _ моделювання процесів в ANSYS _ 1
При шахтної розробці надр менше порушується поверхню землі в порівнянні з відкритим способом. Однак витяг руди з-під покривають порід утворює в надрах порожнечі. Під впливом пластичності порід відбувається механічне порушення надр, просідання поверхні, збільшується заболоченість територій, утворюються штучні озера, тріщини на поверхні землі, руйнування будівель. З розширенням масштабів розробок ці екологічні явища значно возрастаю, що вимагає великих капітальних вкладень на кріплення
покрівлі. Зменшити негативний вплив на навколишнє середовище дозволяє вдосконалення методів розробки природних ресурсів, закладка вироблених пустот відходами виробництва.
Підземне вилуговування застосовується для розробки уранових руд, солей, руд кольорових металів. У Білорусі таким способом розробляють Мозирське родовище кам`яної солі. Підземне вилуговування заснована на властивостях руд розчинятися у воді, кислотах. При цьому способі родовище розкривають свердловинами, облаштованими концентричних розташуванням труб за схемою труба в трубі (рис.4). Через одну з труб в надра подають розчинник. Він легше розсолу і розташовується вгорі камери вилуговування. Розчинник поступово насичується компонентами руди, стає важче, спускається вниз камери і видавлюється через одну з труб на поверхню. Для припинення вилуговування руди в камеру подаються інертні речовини (стиснене повітря, нафтопродукти та ін.), Які захищають верх камери від розчинення.
МАЛ. 4. СХЕМА РАССОЛОДОБИВАЮЩЕЙ СВЕРДЛОВИНИ.
Таким чином, процес значно простіше в порівнянні з шахтним. Видобуток сировини зводиться до подачі розчинника в надра і транспортування розсолів по трубопроводах до місць переробки. При цьому виключається присутність людей під землею, що покращує умови праці, безпеку і підвищує продуктивність. Знижуються терміни підготовки родовища для експлуатації, капітальні вкладення на видобуток одиниці сировини. За розрахунками фахівців, тільки за рахунок витрат на проходку шахтних стволів можливо пробурити і облаштувати свердловини для видобутку копалин. Тому таким способом отримують найбільш дешеву сировину.
Відео: Аналогів немає! 2-х-шнековий оседіагональних насос
Підземне вилуговування дозволяє більш раціонально використовувати ресурси надр, розширити сировинну базу промисловості. Видобуток руди шахтним способом обмежена глибиною і умовами залягання порід. Розробка глубокозалегающих пластів, які перебувають у складних гірничо-геологічних умовах, шахтним способом не завжди доцільна. Видобуток солей через їх пластичності можлива на глибину до 1000 м. Господарське використання руд, що не відповідають вимогам кондиції, можливо тільки підземним вилуговуванням. Цим способом розширюється сировинна база за рахунок більш повного вилучення копалин з надр вже відпрацьованих ділянок шахтних полів, де втрати ресурсів можуть досягати 3/4 загальних запасів.
Підземне вилуговування - більш економічний і екологічний процес. Застосування спеціальних розчинників дозволяє витягувати тільки корисний компонент, а всі інші речовини, які можуть становити більше 9/10 маси породи, залишати в надрах. В результаті на поверхні утворюється менше відходів.
