Практикум для организации самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению подготовки 130400 «Горное дело»

Значения

1.Мощность рудных тел	м	>0.8	0.8-3.0		3.0-20				>20
		тонкие	мало- мощные		средней мощности				мощные
2.Угол залегания	град.	0-20	20-50					>50
		пологие	наклонные					крутопадающие
3.Устойчивость руды и пород	Обнажение без крепления, кв.м (м^2)	не допустимо	до 10	до 100			до 600		более 1000
		весьма неустой- чивые	неустой- чивые	средн. устой- чивост			устой- чивые		весьма устой- чивые
4.Сопротивляемость воздействию	Коэффициент крепости, ед.	<4	4-9			9-15			>15
		мягкие	средней крепости			крепкие			весьма крепкие

Тематика контрольных заданий
Конкретизировать по одному из вариантов горно-геологические условия и представить на разрезах и планах месторождение, указать размеры в соответствии с требованиями ЕСКД.
Таблица 1. Варианты контрольных заданий

№ вар-та	Код характеристики по таблице 2
	1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.	11.
1	1а	2а	500	4а	5в	6д	7в	8г	9а	10а	11а
2	1б	2а	600	4б	5в	6г	7г	8б	9б	10б	11б
3	1в	2а	700	4в	5б	6в	7в	8а	9в	10в	11в
4	1г	2в	800	4г	5в	6в	7б	8а	9в	10в	11а
5	1а	2а	500	4б	5б	6д	7г	8б	9б	10б	11б
6	1б	2б	600	4а	5а	6д	7в	8г	9б	10а	11в
7	1в	2а	700	4г	5а	6д	7г	8б	9в	10б	11а
8	1г	2в	800	4в	5б	6д	7в	8б	9в	10б	11в
9	1г	2в	900	4г	5а	6д	7г	8б	9г	10а	11г
10	1д	2д	3д	4д	5д	6д	7д	8д	9д	10д	11д

*- Поощряется выполнять задание творческими коллективами по 2 – 3 человека
Таблица 2. Качественная систематизация горно-геологических условий разработки МПИ

Характерный признак	Качественная градация значений
	а	б	в	г	д
1. Пространственное положение месторождения с учетом рельефа	всё МПИ в нагорной области, выше уровня долины	часть МПИ в нагорной области, другая ниже уровня долины	МПИ под одной из гор, ниже уровня долины	глубинное расположение в равнинной области	часть МПИ в нагорной области, другая ниже уровня долины
2. Расстояние от поверхности до верхней границы МПИ	не значительное, <100 м	значительное, 100-200 м	весьма значительное, >200 м	весьма значительное,>200 м	значительное, 100-200 м
3. Глубина залегания МПИ - расстояние от поверхности до нижней границы	малая, <500 м	большая, 500-1000 м	весьма большая, >1000 м	большая, 500-1000 м	большая, 500-1000 м
4. Мощность рудных тел	тонкие	маломощные	средней мощности	мощные	средней мощности
5. Угол залегания	пологие	наклонные	крутопадающие	наклонные	крутопадающие
6. Устойчивость руд и пород	неустойчивые	неустойчивые	средней устойчивости	устойчивые	весьма устойчивые
7. Сопротивляемость технологическому воздействию	мягкие	средней крепости	крепкие	весьма крепкие	крепкие
8. Полезное ископаемое, число компонентов	черные металлы	цветные, полиметаллические	цветные, простые	благородные, простые	благородные, полимет.
9. Масштаб запасов	мелкие	средние	крупные	средние	уникальные
10. Балансовая ценность руд	богатые	средней ценности	бедные	богатые	средней ценности
11. Длина рудного поля по простиранию	До 500м	500-1000	1000-3000	более 3000	1000-3000
12. Количество рудных тел в горном отводе	Принимаются по согласованию с руководителем занятий
13. Особые (уникальные) условия	Склонность руд к слеживаемости, самовозгораемость руд, наличие карстов, наличие тектонических нарушений, необходимость сохранять дневную поверхность. Принимаются по согласованию с руководителем занятий

ТЕМА 2. СИСТЕМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ РУД


Цель практического занятия:
- формирование знаний по характеристике основ способа разработки;
- усвоение терминологического арсенала горной технологии;
- умение пользоваться понятиями при характеристике горной технологии;
- наработка навыков графического представления горных выработок
Задание:
1. Изучить материалы ориентировочной основы.
2. Дать содержательные ответы на тесты
По характерному разрезу и принятым параметрическим данным (Тема 1):
3. Сделать подсчет геологических запасов МПИ.
4. Обосновать способ разработки.
5. Определить производственную мощность и срок существования рудника.
*- Отчеты по индивидуальным заданиям – защищаются на консультациях.
*- Сводный отчет по всем заданиям – предоставляется как допуск к экзамену.
ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА
- горное предприятие: основные понятия и термины
- способ и технология горного производства
- требования правильной разработки МПИ
- параметры и показатели эффективности разработки МПИ
- системообразующие параметры рудника
- структурное описание горных выработок


2.1. Горное предприятие: основные понятия и термины
Способность целесообразного изменения и преобразования окружающего мира путем производства продукта непосредственного потребления, используя все ресурсы планеты, – это сущностная характеристика человеческой деятельности. Эта деятельность носит коллективный характер и ее субъектом является организация особого типа - предприятие.
Предприятие, создаваемое с целью добычи полезного ископаемого (часто совмещающее разведку МПИ и переработку), получило название - горное предприятие (рудник, шахта).
Рудник (шахта) имеет единое административно-техническое управление с функциями: планирования, организации, администрирования, мотивации и учета с контролем.
В общем случае горное предприятие (как и любое другое предприятие) можно представить в виде системы, понимаемой как множество элементов, обладающее целостностью и функциональным качеством. Система определяется заданием системных объектов (параметров) – их 5: - вход, выход, процесс, обратная связь (связь управления), ограничения.
Входом называют то, что мотивирует системный процесс и при этом изменяется, преобразуется.
Объектом преобразования (входом) в процессе добычи руды будет - месторождение и горный массив, его слагающий. При этом месторождение выступает и как ресурс наряду с финансами, материалами, кадрами, энергией, и как физический объект преобразования, требующий при своем преобразовании затрат энергии, материи и информации.
Выходом называют результат процесса или его конечное состояние.
Основные внутренние переменные системы (их – 5), которые требуют постоянного внимания, это цели, задачи, структура, технология и люди.
Цель горного предприятия – добыча полезного ископаемого.
Задача (задание) – это предписанная работа, серия работ или часть работы, которая должна быть выполнена заранее установленным способом в заранее установленные сроки. Задачи предписываются определенной должности и рассматриваются как необходимый вклад в достижение целей организации.
Технология, может быть описана как средство и/или способ преобразования сырья в искомые продукты.
Задачи и технология тесно взаимосвязаны между собой. Выполнение задачи включает использование конкретной технологии как средства преобразования материала (объекта), поступающего на входе, в форму, получаемую на выходе.
В развернутом виде определение понятия технология может быть дано как - сочетание квалифицированных навыков, оборудования, инфраструктуры, инструментов и соответствующих знаний, необходимых для осуществления желаемых преобразований в материалах, информации и людях.
Производственные предприятия как системы относятся к открытым системам, т.е. тесно связанны с внешней средой и ей определяются.


Часть земных недр, предоставляемая предприятию для промышленной разработки содержащихся в ней залежей полезных ископаемых (месторождения), называется горный отвод.
Часть месторождения, отведенное для разработки рудником или шахтой, называется, соответственно, рудничное или шахтное поле. При ограниченных размерах месторождения рудничное (шахтное) поле пространственно равно месторождению.
На рис 2.1. представлен пример общей технологической схемы разработки месторождения подземным способом с указанием наиболее характерных выработок и средств. Внимательно изучив чертеж, можно отметить следующее.
Для доступа к месторождению его вскрывают, т.е. с поверхности проходят шахтный ствол (1),от которого проводят горизонтальные выработки (2, 3, 4), разбивающие все месторождение по вертикали на этажи. Этаж представляет собой часть шахтного поля, ограниченного по падению и восстанию основными откаточными выработками (2 и3) При горизонтальном и пологом залегании шахтное поле делится откаточными выработками на панели.
Над стволом расположен копер (5) , вблизи которого в специальном здании (6) установлена подъемная машина, перемещающая по стволу сосуд клеть или скип (7), служащие для спуска и подъема людей, материалов, полезного ископаемого и т.д. В данном случае – шахтный ствол с клетевым подъемом руды в вагонетках.


Рис 2.1. Технологическая схема разработки месторождения подземным способом


Кроме главного ствола проходят вспомогательный ствол (8), служащий в качестве запасного выхода на поверхность и обеспечивающий нормальные условия для проветривания. Как правило, этот ствол оборудуется вспомогательной подъемной установкой (9) и имеет лестничное отделение (10) (в главном стволе обычно тоже устраивают лестничное отделение)
На поверхности вблизи вспомогательного ствола расположено здание вентиляционной установки (11). Расстояние (L) между главным и вспомогательным стволами зависит от способа вскрытия и изменяется в широких пределах от нескольких десятков метров до 2-3 км.
Отработку месторождения обычно ведут в нисходящем порядке, т.е. сначала извлекают руду в верхнем этаже (между штреками 2 и3), затем в нижележащем (между штреками 3 и 4) и т. д. Процесс извлечения руды называют очистной выемкой.
Производству очистной выемки предшествуют подготовительные работы. Этаж вертикальными выработками - восстающими (12) делят на блоки Б1, -Б2 и т. п., в пределах которых происходит целый ряд горизонтальных и вертикальных выработок (ходки 13, рудоспуски 14 и др.)- Определенный порядок производства подготовительных работ и очистной выемки называется системой разработки.
Процесс очистной выемки и (в частности, как в нашем примере, при системе с магазинированием руды) состоит из нескольких производственных операций. Отделение руды от массива — отбойку осуществляют взрыванием зарядов ВВ, располагаемых в шпурах (15). Шпуры бурят бурильными машинами-перфораторами непосредственно с поверхности отбитой руды. Взорванная руда под действием собственного веса поступает к рудоприемным воронкам (16) и рудоспускам (14), где через люки (17) ее выпускают в вагонетки (18) и затем транспортируют электровозами (19) к стволу шахты. Вагонетки по одной - две поднимают в клети на поверхность и на эстакаде (20) разгружают в большегрузные вагоны, в которых руду отвозят на обогатительную фабрику. Обогащение руды на фабрике заключается в повышении содержания металла в руде за счет удаления из нее части пустых пород.
Очистную выемку и подготовительные работы на этаже ведут одновременно в нескольких блоках. Так, блоки Б1 и Б2 находятся в стадии очистной выемки, а блок Б3 — в стадии подготовки.
Одновременно с очистной выемкой на верхнем этаже - вскрывают и подготавливают нижний этаж. На рис. 1 показаны - проведение откаточного штрека 4 и проходка восстающего 21. Погрузку руды при проведении выработок осуществляют погрузочными машинами 22, бурение шпуров — перфораторами 23.
В процессе разработки подземные выработки необходимо проветривать, так как при взрывах образуется много вредных газов и пыли. Загазованный и запыленный воздух (показано пунктирными стрелками) отсасывается через вспомогательный ствол и вентиляционный канал 24 вентилятором 25. Свежий воздух (показано сплошными стрелками) поступает через главный ствол.
Подземная разработка связана с большими притоками грунтовых вод, которые собираются в водосборнике 26. Для откачки этих вод (водоотлива) в насосной камере 27 устанавливают насосы 28.
Таким образом, в общем процессе подземной разработки выделяют три основные стадии — вскрытие, подготовку и очистную выемку. Каждая из них связана или включает различные производственные операции: отбойку, доставку или погрузку руды, крепление выработок, проветривание и водоотлив, подземный транспорт и подъем.