Обучение

28.05.2008

ГД 1.Общие сведения об угольной промышленности

Горное дело зародилось в глубокой древности и относится к одному из основных видов человеческой деятельности, обеспечивающих существование и уровень развития цивилизации.
Горное дело, как область промышленного производства, охватывает разведку месторождений полезных ископаемых, их разработку, первичную переработку добываемого минерального сырья, строительство горных предприятий и подземных сооружений различного назначения.

Горнодобывающая промышленность, как составная часть горного дела имеет целью добычу и первичное обогащение полезных ископаемых. Она поставляет минеральное топливо – уголь, торф, нефть, газ, горючие сланцы, различные руды, горнохимическое сырьё, строительные материалы и др.

Развитие горнодобывающей промышленности играет большое значение в экономике государства, определяет его самостоятельность и обороноспособность.

Уголь – топливо будущего!

По данным Мирового угольного института, на долю угля приходится около 90% энергетического потенциала всех пригодных для разработки полезных ископаемых органического происхождения.
При существующем уровне потребления предельное истощение мировых запасов нефти и газа наступит к 2035 году.
К 2010-2015 гг. мировая потребность в угле может вырасти почти в два раза. Это означает, что в третьем тысячелетии уголь как выступает на первый план и становится важнейшим, а затем основным энергоносителем.
Важнейшим производителем каменного угля в России является Кузнецкий Угольный Бассейн.

КУЗНЕЦКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАССЕЙН

Балансовые запасы каменного угля Кузбасса категории А+В+С1 оцениваются в 57 млрд.т., что составляет 58,8% каменных углей России. При этом запасы коксующихся углей составляют 30,1 млрд.т., или 73% всех запасов страны.

В Кузбассе добывается практически весь спектр марок каменных углей. Недра Кузбасса богаты другими полезными е ископаемыми- это марганцевые, железные, фосфоритовые, нефелиновые руды, горючие сланцы и др. полезные ископаемые.
Кузнецкие угли отличаются высоким качеством :зольность 8-22%, содержание серы- 0,3 -0,6%, удельная теплота сгорания – 6000 – 8500 ккал/кг.
Средняя глубина разработки подземным способом достигает 315м.
Около 40% добываемого угля потребляется в самой кемеровской области и 60% вывозится в другие районы России и на экспорт.
В структуре экспорта угля из России на Кузбасс приходится свыше 70% его физического объема.

Беловский район является одним из старейших районов по добыче угля в Кузбассе.
Балансовые запасы каменного угля Беловского района составляют более 10млрд. тонн.
Освоение Кузнецкого угольного бассейна началось в 1851 году с более или менее регулярной добычи топлива на Бачатской копи для Гурьевского металлургического завода. Бачатская копь находилась в шести верстах к северо – востоку от села Бачаты. Сейчас на этом месте находятся шахты «Чертинская – Коксовая», «Новая-2» и разрез «Новобочатский».

Первенцем угольной промышленности г.Белова считается шахта "Пионерка", в 1933г. здесь была добыта первая тонна угля. В настоящее время Беловский район является самым крупным районом по добыче угля в Кузбассе.
В Беловском районе находится географический центр Кемеровской области.

Для горнодобывающей промышленности характерны:

• огромное влияние на окружающую среду, что создает экологические проблемы при освоении месторождений полезных ископаемых;
• постоянное перемещение рабочего места, что предъявляет особые требования к средствам механизации и автоматизации производства;
• постоянное увеличение глубины горных работ, что обусловливает ухудшение горно – геологических условий разработки, возможность возникновения газодинамических явлений, рост температуры рудничной атмосферы.

Все это создает предпосылки к снижению комфортности и повышению опасности труда.

Шахта - горное предприятие, ведущая разработку полезного ископаемого подземным способом.
Разрез - горное предприятие, ведущая разработку полезного ископаемого открытым способом.
Обогатительная фабрика – горное предприятие, ведущее переработку угля (обогащение).

Промышленное использование углей

Производство эл. энергии, получение металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, химическая переработка – более 300 наименований продуктов; получение высокоуглеродистых углеграфитовых конструктивных материалов ( особопрочные термостойкие), горного воска, пластических масс, синтетических волокон, жидкого и газообразного высококолорийного топлива, ароматических продуктов, высокоазотистых гуминовых кислот для удобрений. Из углей извлекают редкие металлы: германий, галий и пр. Используют отходы – золы и отходы углеобогащения для производства алюминия, в качестве керамического и огнеупорного сырья, строительных материалов, средств очистки промышленных сточных вод и многое другое.

Происхождение угля.

Угли – твердые горючие ископаемые, образовавшиеся из отмерших растений.
Углеобразование – последовательное превращение отмерших растений в ископаемый уголь.

Процесс углеобразования протекал с различной интенсивностью в отдельные геологические периоды истории Земли на крупных площадях и локальных участках всех континентов, где сложились благоприятные условия (кембрий – палеозой, мезозой, кембрий - 400 – 60 млн. лет). Влажный жаркий климат способствовал быстрому росту пышной растительности. Растительность накапливалась, заливалась древними морями и реками, заносилась илом, песком. В результате биохимических реакций без доступа аэробных бактерий (без доступа воздуха) растительная биомасса постепенно превращалась в ископаемый уголь – бурый, каменный, антрацит. В результате геологической деятельности – опускания и поднятия морского дна, происходивших по несколько раз – образовалось много отдельных пластов угля, разделенных слоями пустых пород.

Виды ископаемых углей, их применение в народном хозяйстве

Бурые угли - 60-75% углерода, много влаги воды. Теплотворная способность их 5000-7200 ккал/ кг. При хранении на открытом воздухе они быстро выветриваются. Бурые угли используют обычно как энергетическое топливо. Некоторые сорта бурого угля являются сырьем для получения различных химических продуктов.

Каменные угли - 75-87% углерода, теплотворная способность их 7500-9000 ккал/ кг. Эти угли более крепкие, чем бурые, при ударе раскалываются на отдельные куски, по цвету -черные. Каменные угли применяют в промышленности для различных целей. Наиболее ценными являются коксующиеся угли, отличающиеся от обыкновенных каменных углей тем, что при обработке в специальных коксовых печах при температуре 750-1100° без доступа воздуха спекаются, образуя особый продукт - кокс, который применяют на металлургических заводах для выплавки чугуна в доменных печах. При этом из угля выделяются смола и газообразные продукты, из которых после соответствующей переработки изготавливают свыше 300 различных веществ, играющих важную роль в народном хозяйстве.

Антрациты - 87-98% углерода, полуметаллический блеск и раковистый излом, теплотворная способность 7600-9000 ккал/ кг. Цвет антрацита - бархатно- черный, очень крепкий, горит слабым пламенем или совершенно без пламени, почти не выделяет дыма и не спекается, он загорается труднее, чем каменный уголь и для сжигания требует большого количества воздуха, т.е. создания сильной тяги.

Угли подразделяются на технологические марки:

• A - Антрацит
• ПА - Полуантрацит
• Ж - Жирный
• К - Коксовый
• К2 - Коксовый второй
• Г - Газовый
• Д - Длиннопламенный
• ОС - Отощенный спекающийся
• СС - Слабоспекающийся
• Т - Тощий
• КЖ - Коксовый жирный
• ГЖ - Газовый жирный
• Б - Бурый

По крупности кусков выделяют следующие классы:

• Плитный (П) - 100-200 мм
• Крупный (К) - 50-100 мм
• Орех (О) - 25-50 мм
• Мелкий (М) - 13-25 мм
• Семечко (С) - 6-13 мм
• Штыб (Ш) - 0-6 мм
• Рядовой (Р) - 0-200 мм

Горные породы - природные минеральные агрегаты, слагающие оболочку (литосферу) Земли. Свойства горных пород обуславливаются их составом и строением. К физическим свойствам относятся такие параметры, как: плотность, упругость, прочность, тепловые, магнитные, электрические и прочие свойства. Горнотехнические свойства – это крепость, абразивность, твердость, буримость, взрываемость и пр. Изменение одних свойств, ведет к изменению других свойств.
Пример: увеличение пористости ведет к снижению плотности, прочности, упругости, теплопроводности, водопроницаемости и пр.

Горные породы под действием сил земного притяжения находятся в сжатом напряженном состоянии, которое до проведения выработки является равновесным и устойчивым. Пустоты, образованные в результате горных работ, нарушают это равновесие. В массиве, окружающем выработку, возникают напряжения – неуравновешанные силы, которые называют горным давлением. Горное давлении проявляется: в виде прогиба, растрескивания и обрушения горных пород, стреляния, вывала бортов выработок, пучения почвы, горных ударов.

Свойства горных пород – горнотехнологические параметры – используются для расчетов производительности различных агрегатов, нормирования труда горнорабочих. К ним относятся: строение и сложение пород, слоистость, прочность, крепость, пористость, вязкость, упругость, твердость, абразивность, пластичность, хрупкость, буримость, разрыхляемость и др. Строение и физические свойства горных пород обуславливают безопасное и эффективное ведение горнопроходческих и очистных работ. Состояние и свойства пород определяют способ проведения выработок, тип и плотность крепи подготовительных выработок. Проявление горного давления и устойчивость выработок в значительной степени зависит от плотностных, водно – физических, прочностных и деформационных свойств пород. Плотностные свойства – это плотность, объемная масса, удельный вес, объемный вес, насыпная объемная масса и пористость. В свою очередь пористость определяет водопоглащение, водопроницаемость, газопроницаемость, прочность. Вводно-физические свойства горных пород – естественная влажность, водопоглащение, размокаемость, размягчаемость, разбухаемость.

Крепость горных пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

Предел прочности горных пород на одноосное сжатие (в кг/см2) деленное на 100 или в МПа/10. Пример: если предел прочности крепкого каменного угля на одноосное сжатие 150 кг/см2 разделим на 100, то получим коэффициент крепости по шкале Протодьконова равным 1,5. Обозначается латинской буквой "f ".

Горные выработки – пустоты, образованные в угле или породе в результате горных работ. Они предназначены для транспортирования полезного ископаемого, материалов и оборудования, для вентиляции и водоотлива, для передвижения людей, для установки машин и механизмов, для размещения складов, для добычи полезного ископаемого и пр.
Начало горной выработки – называется устьем, а конец её – забоем.
По своему положению в пространстве горные выработки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и наклонные.

Горизонтальные выработки

К горизонтальным горным выработкам относятся штольни, квершлаги, штреки, просеки, орты и др.
Горизонтальные выработки имеют наклон не более 3° с целью обеспечения самотека воды.
Штольня — горизонтальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для разведки или вскрытия месторождения полезного ископаемого.
Тоннель — выработка, имеющая выход на поверхность с двух концов. Это сквозная выработка, служащая для.транспорт-ных целей.
Квершлаг — горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая вкрест простирания горных пород.
Штрек — горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая по простиранию горных пород при наклонном залегании, а при горизонтальном — в любом направлении.
Штреки бывают главные, откаточные, вентиляционные, про¬межуточные, конвейерные и пр. Штреки, проведенные по пустым породам, называются полевыми . Просек — горизонтальная горная выработка, проводимая параллельно штреку обычно без подрывки боковых пород, предназначенная для осуществления нарезных работ или проветривания штреков в период их проходки. На тонких пластах осуществляют присечку боковых пород.
Орт — горизонтальная горная выработка, проводимая в мощных пластах или рудных залежах в пределах их горизон¬тальной мощности. Сбойка — горизонтальная выработка, проводимая между расположенными радом наклонными выработками. Форма поперечного сечения горизонтальных выработок может быть различной — прямоугольной, трапециевидной, косоугольной, сводчатой, круглой и пр.
Камерами называют горные выработки, имеющие значительные размеры поперечного сечения, но сравнительно небольшую длину, и предназначенные для установки в них машин, электрооборудования и других целей. В зависимости от назначения камеры имеют свои наименования, обычно их устраивают в околоствольном дворе.
Околоствольным двором называют совокупность горных выработок, находящихся вблизи шахтных стволов и соединенных с ними, предназначенных для транспортных и других операций, обеспечивающих бесперебойную работу шахты. В околоствольные дворы с поверхности по стволам поступают порожние вагонетки, материалы для крепления горных выработок и оборудование, а по горизонтальным горным выработкам прибывают составы вагонеток с углем и породой для выдачи их на поверхность. В околоствольном дворе находятся камеры: электроподстанции, насосной, электровозного депо, противопожарных материалов (аварийный склад), медпункта, диспетчера, ожидания и др.

Наклонные горные выработки, их назначение

1-уклон;
2-ходок при уклоне;
3-очистной забой;
4- ходок при бремсберге;
5- бремсберг;
6- сбойки; 7- угольный пласт;
8-наклонный ствол;
9-углеспускная печь;
10- воздухоподающая печь;
11- пластовый скат;
12- полевой скат;
Наклонный ствол - выработка, имеющая выход на поверхность. Предназначен для подъема полезного ископаемого на поверхность, вентиляции, водоотлива, подвода электро и пневмоэнергии, доставки оборудования, передвижения людей.
Бремсберг - выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройденная по падению или по восстанию пласта и служит для транспортировки полезного ископаемого сверху вниз, вентиляции, подвода электроэнергии, воды, передвижения людей, доставки оборудования.
Уклон - выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройденная по падению или по восстанию пласта, служащий для транспортировки полезного ископаемого снизу вверх, вентиляции, подвода электроэнергии, воды, передвижения люде и доставки оборудования.
Ходок - выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройденная параллельно бремсбергу ( уклону) на расстоянии 20-40 м служит для передвижения людей, доставки материалов и оборудования, вентиляции и других целей.
Скат - выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройдена по падению пласта, служит для спуска полезного ископаемого сверху вниз под действием собственного веса. Скат сооружают для движения угля или породы вниз самотеком ( 30 - 350 и более).
Печь - выработка, не имеющая выхода на поверхность, проводимая по пласту, предназначена для монтажа очистного оборудования, проветривания, передвижения людей и грузов, подвода электро и пневмоэнергии. Печь, предназначенная для монтажа очистного оборудования, называется разрезной.

Вертикальные горные выработки, их назначение

Ствол (3)- выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначена для обслуживания подземных работ. В зависимости от назначения стволы бывают главными, вспомогательными, вентиляционными, воздухоподающими.
Главный ствол - служит для подъема полезного ископаемого на поверхность и других целей.
Вспомогательный - для спуска и подъема людей, материалов, оборудования, выдачи породы, подвода электроэнергии, сжатого воздуха, воды.
Вентиляционный - для подачи в шахту свежего или отвода из шахты загрязненного воздуха. выработка небольшой глубины, Ствол оборудуют механизированным подъемом.
Шурф (4) - имеющая выход на поверхность. Служит для вентиляции и других вспомогательных целей. Шурфы используют как запасные выходы.
Гезенк (2)- выработка, не имеющая выхода на поверхность. Служит для спуска угля из вышележащих выработок под действием собственного веса, передвижения людей, вентиляции, подвода электроэнергии и др.
Слепой ствол (1) - выработка, не имеющая выхода на поверхность. Предназначена для подъема угля, вентиляции, спуска-подъема людей, оборудования, подвода электроэнергии, воды и др.
Скважина (5)- вертикальная выработка, пройденная путем выбуривания горных пород, диаметром до 2 м. Скважины бывают вентиляционными, лесоспускными, доставочными и др. Такие скважины бурят как с поверхности, так и из горных выработок.

Элементы залегания угольных пластов (мощность, угол падения, простирание

Пласт-тело плитообразной формы, состоящее из сравнительно однообразной горной породы.

Простирание – направление линии пересечения плоскости пласта с горизонтальной плоскостью.

Падение- направление линии, лежащей в плоскости пласта и перпендикулярной линии простирания, а линия наз. линией падения.

Угол, образованный плоскостью пласта с горизонтальной плоскостью, называют углом падения.

Классификация угольных пластов по углу падения

• пологие - 0 - 18 градусов;
• наклонные - 19 – 35 градусов;
• крутонаклонные - 36 – 55 градусов;
• крутые - 56 – 90 градусов.

Породы, в которых залегает угольный пласт – называют вмещающими или боковыми породами.
Породы, находящиеся над пластом называют кровлей, или висячим боком.
Породы, находящиеся под пластом называют почвой или лежачим боком.
Мощность пласта – расстояние по нормали между почвой и кровлей.

По мощности пласты делятся:

• весьма тонкие – до 0,7 м.;
• тонкие - 0,71 – 1,2м.;
• средней мощности – 1,21 – 3,5м.;
• мощные - свыше 3,5м.

Геологические нарушения в залегании угольных пластов

Нарушения бывают двоякого рода: Происшедшие во время образования пласта; Происшедшие в пласте после его образования. К нарушениям первого рода относятся: а) Выклинивание пласта - постепенное уменьшение мощности, иногда до полного исчезновения; б) Вздутие пласта - резкое увеличение его мощности на определенном участке

К нарушениям второго ряда относятся: Сдвиг - разрыв пласта и перемещение части его в горизонтальном направлении; Сброс - перемещение пород висячего бока вниз по линии разрыва; Взброс - перемещение пород висячего борта вверх по линии разрыва.

Антиклиналь - Складка обращена своей вершиной вверх. Вершина такой складки называется седлом. Синклиналь - складка обращена вершиной вниз. Нижняя часть синклинали называется мульдой

Страница 1 - 2 из 2
Начало | Пред. | 1 | След. | Конец | По стр.
Количество показов: 63882
rating:  2.76
Автор:  Смолин А.В.