Технологія гірничого виробництва
ТЕХНОЛОГІЯ ГІРНИЧОГО ВИРОБНИЦТВА
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
Передмова
Самостійна робота, що стає рисою особистості студента і, відповідно, випускника вищого навчального закладу, характеризується постійною потребою самостійно вивчати і вирішувати певні завдання і проблеми, як в процесі навчання, так і в професійній діяльності.
Постійна потреба в освіті формується під впливом мотиваційних факторів і, природно, не розглядається як цільове, тимчасове явище; її слід вважати життєвою потребою.
Формування і розвиток рівня самостійної роботи здійснюється шляхом проведення на високому науково-теоретичному і практичному рівнях усіх видів навчальних занять в тісному поєднанні з планомірною організацією самостійної роботи. Навчальні заняття та організація самостійної роботи виступають як єдиний цілеспрямований процес підготовки фахівців.
Формування високого рівня самостійної роботи студентів і випускників є підґрунтям для їх творчості, ініціативності, активності в процесі навчання і майбутньої професійної діяльності.
Формування високого рівня самостійної роботи створює, природним шляхом, можливості для переносу акцентів в навчальному процесі на придбання студентами міцних умінь, необхідних майбутньому фахівцю для успішного вирішення кваліфікаційних вимог.
Процес викладання, який суворо і послідовно орієнтований на здобуття умінь, є дуже привабливим і захоплюючим для студентів.
Дійсні методичні рекомендації розроблені з метою організації та планування самостійної роботи студентів при вивченні предмета «Технологія гірничого виробництва».
Навчальний предмет «Технологія гірничого виробництва» спрямований на вивчення сутності основних і допоміжних виробничих процесів, а також технології та комплексної механізації при підземному видобутку корисних копалин.
Цілі вивчення предмета:
опанувати знаннями з історії і основами гірничої справи (сучасним рівнем і перспективами підземної розробки корисних копалин);
розуміти загальні поняття, гірничі терміни, термінологію та пояснювати їх сенс;
аналізувати класифікаційні, термінологічні та функціональні характеристики гірничих виробок та на їх основі синтезувати технологічні схеми гірничого підприємства;
формувати відповідне ставлення щодо важливості вивчення предмета як ланки в складній системі технології гірничого виробництва;
формувати здібності до аналізу основних принципів ведення гірничих робіт у різних гірничо-геологічних умовах;
формувати уміння щодо роботи з науковою, навчальною та довідковою літературою різного рівня для подальшої самостійної професійної роботи;
розвивати здібності студентів щодо підготовки та проведення занять зі спеціальних навчальних предметів.
Цілі практичних занять:
використання теоретичних знань для аналізу функціональних характеристик гірничих виробок і синтезу технологічних схем гірничого підприємства;
формування умінь роботи з науковою, навчальною і довідковою літературою для професійної діяльності;
розвиток здібностей у розвязанні нестандартних задач гірничого виробництва для використання у навчальному процесі.
1. Загальні положення
Аналіз сировинної бази України показує, що республіка володіє значними запасами енергетичного вугілля, оцінюваними геологами понад 140 мільярдів тонн. В останні роки в Україні виробляється щорічно близько 80 мільярдів кВт-годину електроенергії, для чого, якщо орієнтуватися тільки на вугілля необхідно 40 мільйонів у рік. Таким чином, власних запасів вугілля для енергетики України вистачить на найближчі 400 років.
У зв'язку з дефіцитом нафти і природного газу в нашій країні Кабінет Міністрів України в грудні 2005 року приступив до розробки енергетичної стратегії, в основу якої покладена інтенсифікація й удосконалення розробки вугільних родовищ Донецького, Дніпровського і Львівсько-Волинського басейнів.
Розвиток гірничодобувної промисловості України відбувається на фоні умов, що постійно ускладнюються, ведення гірничих робіт, викликаних збільшенням глибини розробки. З глибиною ростуть величина і швидкість зсувів порід у виробках, навантаження на кріплення, газовість пластів і вміщуючих порід, небезпека раптових викидів вугілля, газу і порід, інтенсивність гірських ударів, температура порід, ускладнюються умови ведення очисних і гірничопрохідницьких робіт, провітрювання і водовідлив. Усі перелічені питання тією чи іншою мірою пов'язані з об'єктом розробки - гірськими породами, властивості яких визначають техніку і технологію процесів, їх продуктивність.
Технічне переоснащення та підвищення ефективності гірничого виробництва пред'являють більш високі вимоги до підготовки робочих кадрів і фахівців із середньотехнічною освітою.
Навчальні програми в роки переходу економіки до ринкових відносин і у звязку з науково-технічним прогресом в технології і механізації розробки вугільних родовищ зазнали суттєвих змін: передбачені нові розділи і положення, які базуються на нових методичних принципах і прийомах викладання.
Однією з головніших задач курсу полягає в тому, щоб навчити студентів аналізувати класифікаційні, термінологічні та функціональні характеристики гірничих виробок та на їх основі синтезувати технологічні схеми гірничого підприємства.
2. Робоча програма і методичні вказівки
.1 Вступ
Предмет і зміст курсу, мета й завдання. Зв'язок з іншими дисциплінами і навчально-виробничою практикою на гірничих підприємствах. Роль гірничо-видобувної галузі в розвитку економіки України.
Історія розвитку гірничої справи та узагальнення знань про гірничу справу. Історія відкриття та освоєння вугільних басейнів України (Донецького, Львівсько-Волинського і Дніпровського). Основні відомості про інші корисні копалини України. Загальні світові запаси вугілля та унікальні вугільні басейни. Внесок вчених-гірників в досконалість гірничої справи: М.В. Ломоносова, Д.І. Менделєєва, Л.І. Лутугіна, Є.П. Ковалевського, І.А. Шлаттера, А.І. Бахмутського, Б.І. Бокія, Л.Д. Шевякова, М.М. Протодьяконова, О.О. Скочинського, В.В. Ржевського, В.Г. Яцкіх, Н.Р. Хаджикова, А.С. Бурчакова та ін. Коротка гірничо-геологічна характеристика гірничо-видобувних регіонів України. Шахтний фонд і перспективи розвитку гірничо-видобувної галузі. Гірнича наука і підготовка інженерних і робочих кадрів.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійну роботу планується 10 годин. В результаті вивчення теми студенти повинні знати коротку історію виникнення й розвиток гірничої справи; досягнення гірничої науки, що пов'язані з науковими роботами російських та українських вчених-гірників М.В. Ломоносова, Д. І. Менделєєва, О.І. Узатіса, Г.Д. Романовського, М.М. Протодьяконова, О.О. Скочинського, О.М. Терпигорева, Л.Д. Шевякова, Б. І. Бокія, О.О. Співаковського, М.В. Мельнікова, В.В. Ржевського, А.С. Бурчакова, В.Г. Яцких та. ін.; орієнтуватися у загальній проблематиці технології гірничого виробництва.
2.2 Основні відомості про гірські породи й корисні копалини
гірничий виробничий корисний копалина
Поняття про корисні копалини і породи. Корисні копалини України. Природа утворення вугілля і руд. Елементи залягання вугільних пластів і рудних тіл. Класифікація вугільних пластів рудних тіл за елементами залягання. Синоніміка свит Донецького, Львівсько-Волинського і Дніпровського басейнів. Будова пласта: проста та складна. Бокові породи: склад покрівлі та підошви. Способи графічного зображення пласта на планах гірничих робіт. Порушення у заляганні родовищ корисних копалин: плікативні та дизюнктивні.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення планується 15 годин. В даній темі особливу увагу слід приділити усвідомленню знань з
геології родовищ корисних копалин; знайомству з основними уявленнями й термінологією. Досконало вивчити елементи залягання вугільних пластів: простягання, падіння, потужність пласта, порушення пластів; структурні колонки пластів з вказівкою хибної, безпосередньої і основної покрівлі й підошви; умовні позначки порушення й потужності пластів.
2.3 Загальні відомості про гірниче виробництво
Способи розробки родовищ корисних копалин. Гірничі підприємства. Відомості про шахтні і кар'єрні поля. Межі та розміри шахтних полів. Виробнича потужність і термін служби шахти. Поділ шахтного поля на частини. Запаси та втрати корисних копалин. Поняття про гірничі роботи. Гірничі виробки: відкриті й підземні. Класифікація, термінологічна і функціональна їх характеристика. Форма й розміри поперечного перерізу виробок. Матеріали для кріплення виробок. Етапи розробки родовищ корисних копалин.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчання планується 20 годин. При вивченні даної теми слід усвідомить такі поняття, як «шахта», «рудник», «карєр». Уміти визначати балансові й промислові запаси, втрати корисних ко¬палин. Необхідно вивчити класифікацію гірничих виробок; тер-міноло¬гію й функціональні характеристики; придбати навички у визначенні гірничих виробок; розрізняти виробки на планах гірничих робіт. Сту¬денти повинні не тільки знати гірничі виробки, а й уміти викреслити їх взаємне розташування в просторі й шахтному полі.
2.4 Основи технології проведення підземних гірничих виробок
Способи відділення породи від масиву. Роль кріплення гірничих виробок. Матеріали кріплення і вимоги до її конструкції. Робочі процеси при проведенні гірничих виробок. Загальна характеристика буропідривних робіт. Паспорт БВР. Паспорт проведення та кріплення виробки. Проведення виробок комбайновим способом. Основні принципи організації робіт з проведення і ремонту виробок.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення планується 20 годин. В результаті вивчення теми студенти повинні засвоїти основні й допоміжні процеси прохідницького циклу й послідовність їх виконання; поняття «прохідницький цикл»; питання з організації праці при проведенні гірничих виробок; вивчити міри безпеки при проведенні гірничих виробок; усвідомити матеріали кріплення виробок і вимоги до його конструкції.
2.5 Розкриття шахтних полів
Фактори, які визначають вибір схеми розкриття. Класифікація розкривних гірничих виробок. Основні принципи класифікації схем розкриття. Розкриття шахтних полів центрально-здвоєним, центрально-віднесеним, фланговим, віднесеним та секційним розташуванням стволів. Одно - та багатогоризонтне розкриття. Розкриття похилими стволами. Розкриття штольнями.
Розміри шахтних полів. Техніко-економічне обґрунтування варіанту розкриття шахтного поля.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення теми планується 10 годин. В результаті вивчення теми студенти повинні розібратися в сутності розкриття пластових родовищ корисних копалин, розподілу шахтного поля на частини; способах і схемах розкриття й підготовки, а також області застосування, перевагах та недоліках. Усвідомити класифікаційні ознаки схем і способів розкриття й підготовки родовищ, характеристики типових схем. Мати уявлення про системи розробки, область ефективного використання, переваги й недоліки. Ознайомитися з правилами відображення й оформлення систем розробки, уміти визначати вид систем розробки на планах гірничих робіт.
2.6 Пристволові двори
Технологічні схеми пристволових дворів: пітльовий, човниковій, круговий, тупиковий.
Камери пристволового двору. Акумулюючи ємності пристволового двору. Обсяг пристволового двору.
Пропускна спроможність дворів та нормативи їх проектування. Вибір типу пристволового двору. Класифікація схем транспорту. Характеристика вантажопотоків основного та допоміжного транспорту.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення теми планується 20 години. В результаті вивчення теми студенти повинні орієнтуватися в основних схемах пристволових дворів: пітльових, човникових, кругових, тупикових. Уміти розраховувати обсяги пристволових дворів та вибирати типи пристволових дворів. Мати уявлення про водозбірники, насосні камери і приладдя, що використовується.
2.7 Підготовка шахтних полів
Фактори, які визначають вибір схеми підготовки. Класифікація схем та способів підготовки шахтних полів. Вузли сполучень горизонтальних та похилих виробок.
Погоризонтна схема підготовки: сутність, область застосування, переваги та недоліки. Погоризонтна схема підготовки без групування та з групуванням пластів.
Панельна схема підготовки: сутність, область застосування, переваги та недоліки. Панельна схема підготовки з групування і без групування пластів.
Поверхова схема підготовки: сутність, область застосування, переваги та недоліки. Поверхова схема підготовки без групування та з групуванням пластів.
Конструювання схем та способів підготовки шахтного поля. Вибір схем підготовки та визначення її параметрів. Діюча, резервна та загальна лінії очисних вибоїв, їх розрахунок і розміщення у шахтному полі.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення теми планується 20 годин. В результаті вивчення теми студенти повинні розібратися в сутності розподілу шахтного поля на частини; способах і схемах підготовки, а також області застосування, перевагах та недоліках. Усвідомити класифікаційні ознаки схем і способів підготовки родовищ, характеристики типових схем. Мати уявлення про область ефективного використання, переваги й недоліки. Ознайомитися з правилами відображення й оформлення схем підготовки, уміти визначати схеми підготовки на планах гірничих робіт.
2.8 Основи технології очисних робіт при підземному видобутку корисних копалин
Сутність технології очисних робіт. Способи відділення корисних копалин від масиву. Основні схеми виконання процесів навантаження і доставки корисних копалин уздовж вибою. Загальні відомості про схеми взаємодії кріплення очисних виробок з масивом бокових порід.
Кріплення очисних виробок і способи управління гірським тиском в очисному вибої. Комплексна механізація очисних робіт. Паспорт кріплення лави і управління покрівлею. Основні принципи організації очисних робіт.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення планується 20 години. При вивченні теми слід звернути увагу на способи й засоби механізації технологічних процесів, які виконуються в лаві. Необхідно розібратися в процесі кріплення привибійного простору лави. Уявити міри безпеки при веденні очисних робіт в лаві.
2.9 Системи розробки родовищ корисних копалин
Поняття про системи розробки. Фактори, які визначають вибір системи розробки. Вимоги до систем розробки. Основні принципи класифікації систем розробки вугільних і рудних родовищ.
Системи розробки без поділу пласті на шари. Системи розробки довгими стовпами. Суцільні системи розробки на пологих пластах: сутність, область застосування, переваги й недоліки. Суцільні системи розробки крутих пластів. Способи охорони виїмкових виробок.
Стовпові системи розробки при панельній підготовці: сутність, область застосування, переваги й недоліки. Стовпові системи розробки при поверховій підготовці. Способи охорони виїмкових виробок.
Системи розробки короткими вибоями. Системи розробки потужних пластів з поділенням пластів на шари.
Конструювання варіантів систем розробки. Визначення оптимальних параметрів систем розробки: відстані між проміжними бремсбергами (квер-шлагами); довжини панелі за простяганням. Розрахунок оптимальної відстані між очисними та підготовчими вибоями.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення теми планується 20 годин. В результаті вивчення теми студенти повинні розібратися в сутності систем розробки: суцільних, стовпових та комбінованих, а також їх області застосування, перевагах та недоліках. Усвідомити класифікаційні ознаки систем розробки. Ознайомитися з правилами відображення й оформлення систем розробки, уміти визначати вид систем розробки на планах гірничих робіт.
2.10 Основні відомості про загальношахтні технологічні підрозділи й служи
Основні види, технічні засоби і схеми підземного транспорту. Шахтний підйом по вертикальних і похилих стволах. Відомості про копри, підйомні посудини та машини.
Сутність шахтного водовідливу. Поняття про водозбірники, насосні камери і приладдя, що застосовується. Характеристика основних технологічних схем водовідливу та очищення води. Основні принципи вентиляції шахт. Відомості про кондиціонування шахтної атмосфери. Освітлення шахт. Технологічний комплекс на поверхні шахти. Характеристика основних блоків комплексу. Відомості про генеральний план промплощадки шахти.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення теми планується 20 години. В результаті вивчення теми студенти повинні орієнтувати ся в основних видах, технічних засобах і схемах підземного транспорту; шахтному підйому й обладнання. Мати уявлення про водозбірники, насосні камери і приладдя, що використовується; основні принципи вентиляції і кондиціонування рудникової атмосфери; освітлення шахт і технологічний комплекс на поверхні шахти.
2.11 Охорона й техніка безпеки при веденні гірничих робіт
Склад рудничного повітря. Граничнодопустима концентрація метану і вуглекислого газу. Поняття про газовий режим шахти. Основні міри боротьби із запилованістю шахтного повітря.
Основні правила безпечної поведінки робітників в шахті. Основні міри безпеки при проведенні гірничих виробок. Загальна характеристика комплексу мір з безпечного ведення очисних робіт. Основні міри безпеки при виконанні транспортних робіт і експлуатації електрообладнання.
Основні положення державного права, що регламентує охорону праці гірників. Режим роботи і відпочинку. Трудова дисципліна.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчення теми планується 15 години. В результаті вивчення теми студенти повинні орієнтуватися в складі рудникового повітря, знати ПДК шкідливих та отруйних газів в рудниковому повітрі. Мати уявлення про основні принципи вентиляції і кондиціювання рудникової атмосфери; освітлення шахт і технологічний комплекс на поверхні шахти. Знати загальну характеристику комплексу мір з безпечного ведення очисних робіт і основні міри безпеки при виконанні
2.12 Відомості про відкриту розробку корисних копалин
Загальні поняття про термінологію й технологію відкритого способу видобутку корисних копалин. Елементи карєру. Етапи відкритих гірничих робіт. Сутність розкриття та підготовки родовищ. Характеристика технологічних схем виймально-навантажувальних робіт. Загальна характеристика технологічних схем карєрного транспорту. Відвалоутворення та рекультивація.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійне вивчання планується 10 годин. При вивченні даної теми слід усвідомить термінологію і поняття технології відкритої розробки корисних копалин. Уміти розрізняти основні елементи карєру: уступ, майданчики робочі та запобіжні. Студенти повинні не тільки мати уявлення про технологію відкритих робіт а й уміти викреслити різні проекції карєру.
2.13 Основні техніко-економічні показники роботи гірничих підприємств
Загальні уявлення про основні техніко-економічні показники роботи гірничого підприємства. Поняття про основне виробництво. Основні принципи господарської діяльності підприємств гірничо-видобувної галузі.
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійну роботу планується 10 годин. В результаті вивчення теми студенти повинні знати основні техніко-економічні показники господарської діяльності підприємства: проектну потужність підприємства, продуктивність праці, собівартість продукції, рентабельність та інші; орієнтуватися у загальній проблематиці технології гірничого виробництва.
2.14 Методичні особливості викладання предметів гірничого профілю в НКК, ПТУ та технікумах
Особливості підготовки робітників для гірничо-видобувної галузі. Методичні особливості викладання предметів гірничого профілю в навчально-курсових комбінатах, ПТУ, технікумах та вищих навчальних закладах
Вказівки щодо вивчення теми. На самостійну роботу планується 10 годин. В результаті вивчення теми студенти повинні уміти відбирати матеріал для викладання предмета технологія гірничого виробництва; наочні засоби навчання.
3. Навчальна література
Основна:
1.Кузьміч О.К. Основи гірничої справи. Підручн. для вузів. Луганськ: «Книжковий світ», 2007. - 272 с.
У підручнику викладені історія розвитку гірничої справи і освіти; наведені основні відомості з геології корисних копалин; розглянуті елементи залягання вугільних пластів; надана характеристика вугільних басейнів України. Надано характеристику гірничого підприємства, його параметри і гірничі виробки, а також схеми розкриття, підготовки і системи розробки шахтного поля.
Додаткова:
2. Кузьміч О.К., Романенко В.П., Артюх С.Ф. Вступ до фаху. Луганськ, «Книжковий світ», 2004. - 214 с.
. Технологія гірничого виробництва. Керівництво для практичних занять та самос-тійної роботи студентів. / Упорядник приват-професор Кузьміч О.К. - Харків: УІПА, 2008. - 80 с.
. Горная энциклопедия. / Гл. ред. Козловский Е.А. Ред. Кол. Агошков М.И., Болды-рев А.С., Байбаков Н.К. - Сов. Энцик. 1984…1991. Т1…Т5.
Практичне заняття 1. Аналіз умов і елементів залягання вугільних пластів
Витрати часу - 2 години аудиторних занять
Цілі практичного заняття:
свідомо використовувати теоретичні знання, що отримані під час лекцій, з основ геології родовищ корисних копалин України;
розвивати здібності аналізу умов і елементів залягання вугільних пластів;
використовувати уміння при роботі з науковою, навчальною і довідковою літературою у професійній підготовці кваліфікованих робітників.
Методика проведення роботи. Протягом першої години студенти вивчають елементи залягання пластів: простягання, падіння, потужність пласта. При цьому використовуються плакати, стенди. Протягом цієї години під керівництвом викладача перевіряється засвоєння матеріалу, уточнюються неясні поняття й терміни.
На другій годині заняття студенти зарисовують: структурну колонку вугільного пласта простої та складної будови; розміщення вугільного пласта з урахуванням кутів падіння з показом несправжньої, безпосередньої та основної покрівлі, а також підошви; приводять схему елементів залягання вугільного пласта; схеми геологічних порушень вугільних пластів: склади, скиди, підкиди, стоншення, вздуття, виклинювання пласта.
Основні теоретичні положення. На вибір технології розробки впливають багато різних факторів, серед яких гірничо-геологічні є найважливішими.
Вугілля - тверда порода рослинного (частково тваринного) походження, яка вміщує деяку кількість мінеральних домішок. За ступеням метаморфізму поділяється на антрацити, камяне та буре вугілля. Вугілля в земній корі залягає пластами, рідше покладами.
Пласт - це геологічне тіло, що складене однорідною осадовою породою, обмежено двома приблизно паралельними поверхнями й має значну площу.
Поверхні прилягання пластів до породи мають назву поверхні напластування. Шари гірських порід, які знаходяться безпосередньо над вугільним пластом, називають покрівлею, а породи що лежать під пластом - пі-дошвою. Покрівля і підошва пласта у більшості випадків генетично звязані з вугіллям і визначаються умовами вугленакопичення.
Породи, серед яких розташований пласт вугілля, називають боковими або вміщуючими.
Розрізняють пласти простої і складної будови. Пласт простої будови є однорідним і складається тільки з корисної копалини (рис. 1.1, а). У пласті складної будови вугілля розділяється на окремі шари (пачки) прошарками породи (рис. 1.1, б). Вони мають повну і корисну потужність. Потужність пласта, що включає прошарки породи, називають повною.
Сумарна потужність пачок вугілля у пласті визначає його корисну потужність. Частка повної потужності, яка фактично виймається при розробці, називають потужністю пласта що виймається.
Тонкі пласти корисної копалини, розробка яких є нерентабельною, звуться пропластками. Частина пласта, яка виходить безпосередньо на земну поверхню або під наноси, зветься виходом пласта або хвостом його. Це зона вивітрювання й не придатна для видобутку.
Декілька пластів вугілля, що залягають у певній товщі впорядкованих порід, складають свиту пластів.
У Донецькому басейні відомо 15 вугільних світ (за класифікацією Л.І. Лутугіна), Львівсько-Волинському - 4, Дніпровському - 3.
Пласт має три виміри: довжину, ширину та товщину, які називають відповідно його простяганням, падінням і потужністю. Крім того, розрізняють лінію простягання, лінію падіння і кут падіння.
Лінія простягання - лінія, що утворюється при перерізі поверхні пласта горизонтальною поверхнею (рис. 1.2). Лінія падіння - лінія, яка перпендикулярна
лінії простягання та лежить у площині пласта.
Простягання пласта - напрям лінії простягання. Простягання пласта визначається азимутом напрямку лінії простягання. Азимут - кут між площиною магнітного меридіана (П-П, рис. 1.3) у заданій точці (О), що лежить у межах родовища, і вертикальній площині, що проходить через дану точку і лінію простягання.
Азимут відраховується від магнітного меридіана за годинниковою стрілкою. В залежності від напрямку падіння пласта змінюються величина азимута і його простягання. Так, коли падіння пласта на південний схід (рис. 1.3, а), то простягання буде північна - східним (А-Б), а азимут рівним, припустимо, А3. Коли ж падіння пласта на північний захід (рис. 1.3, б), то простягання пласта - південне східне (Б - А), а азимут рівним 1800 + А3.
Падіння пласта, чи його похил до горизонтальної поверхні, вимірюється кутом падіння , що утворюється лінією падіння і її проекцією на горизонтальну поверхню.
Потужністю пласта називають відстань між покрівлею та підошвою пласта за нормаллю.
З технологічних міркувань пласти з потужності поділяють на чотири групи: дуже тонкі потужністю до 0,70 м., тонкі - 0,71…1,20 м., середньої потужності - 1,21…3,50 м., потужні - більше 3,50 м.
Кут падіння. Кутом падіння пласта називається кут, що утворений лінією падіння та її проекцією на горизонтальну площину.
У залежності від кута падіння пласти поділяють на чотири групи: пологі до 18°; похилі від 19°до 35°; круто похилі від 36°до 55°; круті від 56°до 90°.
В залежності від розташування окремих шарів бокових порід у відношенні до вугільного пласта й здатності їх до обвалення й зрушення розрізняють несправжню, безпосередню та основну покрівлю й такі ж підошви (рис. 1.4).
Несправжньою покрівлю називають шар вуглистих чи слабких глинястих сланців незначної потужності (до 0,5…0,6 м), що залягає безпосередньо над пластом вугілля та легко обвалюється. За звичай, несправжня покрівля обвалюється при виїмці вугілля або через недовгий проміжок часу.
Безпосередньою покрівлею називають товщу піщано-глинястих чи глинястих сланців над вугільним пластом, яка легко обвалюється при незначних відшаруваннях на якійсь відстані від вибою при витяганні і перенесенні посадкового кріплення.
Потужність безпосередньої покрівлі визначається потужністю порід, що систематично обвалюються у виробленому просторі після посування посадкового кріплення.
Основною покрівлею називають товщу міцних вапняків або піщаників, рідше міцних глинястих сланців, що залягають над безпосередньою покрівлею. Породи основної покрівлі можуть зберігати стійкість при відшаруванні їх на значній площі. Обвалюються вони з відставанням від безпосередньої покрівлі.
Несправжньою підошвою називають слабкі породи потужністю до 0,3…0,4 м, що легко руйнуються і залягають безпосередньо під пластом.
Безпосередньою підошвою називають товщу порід, що залягають під вугільним пластом. З властивостями безпосередньої підошви повязані явища здимання, сповзання її на крутих пластах, а також вдавлювання в неї кріплення.
Основною підошвою називають товщу порід, що залягає нижче безпосередньої підошви.
Частина пласта, що виходить на земну поверхню чи знаходиться не глибоко від неї під наносами, називають виходом пласта чи його хвостом. Пласт на виходах на більшу чи меншу глибину, звичайно, є некондиційним завдяки погіршенню якості вугілля із-за його окислення.
Форма та умови залягання пластів. Пласти вугілля, за звичай, більше або менше постійні за складом і потужності у межах родовища.
Властивості порід, що вміщують пласт: ступінь стійкості й тріщинуватість.
Здатність порід по мірі посування очисного вибою обвалюватися окремими кусками або великими масивами.
Схильність до здимання.
Газоносність пластів та родовищ. Більшість вугільних пластів, а у деяких випадках і їх бокові породи, що вміщують пласт, містять метан. Розрізняють такі форми виділення газу у шахтну атмосферу: спокійне виділення;суфлярне (виділення газових струмин із тріщин із звуковим ефектом); раптовий викид, який супроводжується раптовими викидами вугілля та порід. Метаноносність шахт збільшується з глибиною розробки.
Схильність вугілля до самозаймання. Вугілля усіх марок у різній мірі схильні до самозаймання. При розробці потужних пластів ендогенні пожежі виникають частіше, ніж при розробці пластів тонких та середньої потужності. Ділянки поблизу тектонічних порушень часто заповнені вугільним пилом, який схильний до самозаймання. У запобіжних ціликах невеликих розмірів у результаті опорного тиску утворюються тріщини, які заповнені дрібним вугіллям, що приводить до виникнення ендогенних пожеж.
Обводнення родовища. Сильно обводнені породи менш стійкі, допускають менше оголення, набувають схильність до здимання. На обводнених пластах можливі прориви води до виробок.
Оформлення звіту. У звіті про практичну роботу необхідно виконати основні рисунки та зробити їх аналіз згідно пунктів завдання. Після аналізу треба дати відповіді на контрольні запитання, уточнити їх зміст із викладачем.
Практичне заняття 2. Аналіз гірничих виробок
Витрати часу: 4 години аудиторних занять
Цілі практичного заняття:
визначати та змальовувати ескізи гірничих виробок;
ідентифікувати та використовувати теоретичні знання з визначень підземних та відкритих гірничих виробок;
аналізувати розташування гірничих виробок на планах гірничих робіт шахт, що діють;
складати нові технологічні схеми розташування гірничих виробок у шахтному полі;
розвивати уміння й здібності у читанні геолого-маркшейдерської документації для використання у професійній підготовці кваліфікованих робітників.
Методика проведення роботи. Протягом першої години студенти вивчають елементи виробки, класифікаційні ознаки й характеристики. При цьому використовуються плакати, стенди. Протягом цієї години під керівництвом викладача перевіряється засвоєння матеріалу, уточнюються неясні поняття й терміни.
На другій годині заняття на базі знань із класифікаційних, термінологічних і функціональних характеристик гірничих виробок студент виконує:
графічне зображення залягання пластів на вертикальному розрізі (вхрест простягання пласта) із вказівкою на схемі рельєфу поверхні, потужності наносів, глибини розробки, кута падіння пластів, їх потужності і відстані між ними;
визначає набір гірничих виробок, які можуть бути проведені у наданих умовах. Користуючись визначеннями виробок, вказує функціональні характеристики кожної виробки.
Основні теоретичні положення. Роботи, що виконуються при видобутку корисних копалин, називають гірничими. В результаті у товщі земної кори створюються штучні порожнини - гірничі виробки.
Гірничі виробки дуже різноманітні за формою, розмірами, призначенням і положенням у просторі. Розрізняють виробки відкриті (розташовані у земній поверхні і мають незамкнений контур поперечного перерізу) і підземні (із замкнутим контуром поперечного перерізу, розташовані на певній глибині від поверхні в масиві гірських порід). Серед підземних виробок розрізняють: протяжні виробки, очисні виробки і камери. Протяжні виробки мають, за звичай, значну довжину й незначні розміри поперечного перерізу.
Поверхню порід, що обмежує виробку знизу, називають підошвою 1, поверхню порід, що обмежує виробку з боків, боками 2, поверхню порід, що обмежує виробку зверху, - покрівлею 3. Поверхня порід, що обмежує виробку і переміщується в результаті ведення прохідницьких робіт, називається прохідницьким вибоєм. Початок гірничої виробки або місце її виходу на земну поверхню, або місце примикання до іншої виробки називається устям. У відкритих гірничих виробках (рис. 2.1, б і в) розрізняють підошву 5, борти 6 і вибій 7.
Усі підземні гірничі виробки розрізняють за класифікаційними ознаками:
із просторового положення (вертикальні, похилі і горизонтальні);
у залежності від розташування відносно вугільного пласта (польові, пластові і проведені змішаним вибоєм);
по відношенню до елементів залягання пластів (за простяганням, падінням (підняттям), вхрест простягання, діагонально);
за призначенням (розвідницькі і експлуатаційні). Експлуатаційні у свою чергу поділяють на капітальні, підготовчі (транспортні, конвеєрні, вентиляційні), нарізні, обхідні, вуглеспускні, очисні та ін.