Лекции по курсу Горное дело

Подождите немного. Документ загружается.

Ведение. Краткие сведения по геологии и разведке месторождений

полезных ископаемых.

В развитии геологических знаний существует 3 основных этапа:

1. Античное время, второе тысячелетие до н.э., средневековье, эпоха возрождения,

этот этап характеризуется постепенным накапливанием фактов и первыми попытками

их анализа (Демокрит, Леонардо Да Винчи).

2. Второй этап длился до первой половины ХIХ в. Геология как наука (Ломоносов)

3. Третий этап – начало ХIХ в. и до наших дней. Происходит разделение геологии

на отдельные науки. (Протодьяконов, Скочинский)

Гипотезы возникновения солнечной системы.

Лаплас полагал, что солнечная система возникла из разряженной и раскаленной

газообразной туманности, которая находилась во вращательном движении.

Предположение о движении первичной туманности является верным, т.к. материя

неотделима от движения.

Под действием вращения и взаимного притяжения частиц, по Лапласу, в центре

туманности возникло сгущение, представляющее собой первичное Солнце.

По величине туманность была огромной и простиралась за пределы крайних планет

Солнечной системы. Туманность изучала тепло в мировое пространство, охлаждалась,

изменялась в объеме и результате увеличивалась скорость ее вращения это, в свою

очередь, рассуждал Лаплас, вызывало сплющивание туманности, и в последствии, когда

центробежная сила превышала центростремительную, от нее ситами отделяться

газообразные кольца. Вследствие неоднородности состава вещества колец и в

результате их дальнейшего охлаждения они разрывались и стягивались в шарообразные

тела – планеты. Первичные планеты находились еще в газообразном, но более

плотном, чем исходное вещество.

На всех научных исследованиях можно выделить 3 этапа.

I этап – античное время (2-3 тысячелетия до начала нашей эры, древние греки и

римляне), средневековье (I – XIVв.) и эпоху Возрождения (XV – XVIвв.). Происходит

накопление наблюдений и фактов и первые попытки их анализа и общения. Гераклит

(530 – 470 гг. до н.э. древнегреческий философ-матереалист). Аристотель (384 – 322

гг. до н.э. древнегреческий философ и естествоиспытатель). Средневековье на востоке в

XI в. Итн Сина и Альн-Бируни.

Н. Коперник (1473 – 1543 гг.), польский астроном, доказал вращение Земли и др.

планет вокруг солнца, религии нанесён удар. Джордано Бруно (1548 – 1600гг.)

значительно развил теорию Коперника.

II этап – охватывает XVIII в и первая половина XIXв. Ломоносов (1711–1765).

Геология становится наукой. Палеонтологический метод используется для определения

возраста горных пород по окаменелым останкам вымерших организмов. Зарождения

палеонтологии, созданы единые для всех стран стратиграфическая и

геохронологическая шкалы земной коры.

III этап – начало XIX в и до наших дней. Происходит зарождение и развитие о

подвижных зонах земной коры – геоленклинальные пояса и учение об относительно

устойчивых частях земной коры – платформах. Методы исследования новые появились

– геохимический, геофизический, глубокого бурения и.т.д.

Т. к. излучение Солнца влияет на t˚ недр только до пояса, но кроме этого земля

еще имеет внутреннее тепло. Глубина, на которой основными характеристиками,

определяющими внутренней температуры земли является геотермическая ступень –

это расстояние на которое необходимо углубиться ниже пояса повышения температур,

чтобы получить прирост температуры на 1˚С. Геотермический градиент – это величина

изменения температуры при углублении на 100 м.

Форма и размеры Земли.

Земля вращается по эллипсу вокруг Солнца на расстоянии 150 млн. км. Размер

земли по экватору 38 тыс. 245 м. Объем земли 10

км

. Масса земли 6

т. По

форме земля напоминает несколько сплюснутый шар, называемый геоидом.

Раздел 1. Общие сведения о земной коре.

Строение земли и ее свойства.

По направлению к центру Земли можно выделить следующие концентрические

окружности, которые различают по химическому составу, физическим свойствам и

агрегатному состоянию – называемой геосферой. Еще есть атмосфера, гидро – био –

сфера, литосфера, ядро.

Земная кора (литосфера) — верхняя твердая оболочка Земли. Мощность земной

коры изменяется от 5—10 (12) км под водами океанов до 30—40 км в равнинных

областях и до 50—75 км в горных районах материков.

Земная кора состоит из горных пород — естественных минеральных агрегатов

определенного состава и строения, сформировавшихся в результате геологических

процессов.

Плотность горных пород, слагающих земную кору, колеблется от 2,4÷2,5 до 2,9÷3 г/см

В среднем плотность горных пород земной коры может быть принята равной 2,8 г/см

Отложения горных пород, из которых состоит земная кора, принято делить на

группы, называемые эрами. Земная кора включает породы (в направлении сверху вниз)

кайнозойской, мезозойской, палеозойской, протерозрйской и археозойской эр. Слои

пород, принадлежащие одной эре, разделяются на периоды (системы), системы— на

отделы, а отделы — на ярусы.

Горные породы состоят из минералов — природных химических соединений или

самородных элементов, образованных в результате физико-химических процессов. В

настоящее время известно более двух тысяч минералов. Минералами,

представляющими собой химические соединения, являются поваренная соль, железная

руда, кварц и др. Примерами самородных элементов могут служить золото, алмаз и

самородная сера.

Минералы – это химические соединения образовавшиеся в земной коре, в

результате природных процессов и обладающие определенным химическим составом и

физическими свойствами. Физические свойства минералов: цвет, цвет черты, блеск,

твердость, спайность, плотность, ковкость, магнитность. Цвет – может быть

постоянным и изменчивым, зависит от примесей. Блеск – бывает металлический и

неметаллический – делится на 3вида: алмазный, стеклянный и перламутровый.

Твердость – сопротивление, которое минерал оказывает, когда его подвергают к

стачиванию. Шкала Мооса – тальк, гипс, кальцид, плавиковый шпат, статит, плевой

шпат, кварц, топаз, корунд, алмаз. По химическому составу все минералы земной коры

составляются в определенные классы:

1. Самородные элементы, это минералы: золото, серебро, платина, графит, сера,

медь.

2. Сульфиды – это соединение металлов с серой HgS – киноварь, гаммид PbS, FeS

– пирит.

3. Галоидные соединения – соли галоидных кислот – HCl, HBr, HF, NaCl –

мюарид относится к галоидным соединениям.

4. Оксиды и гидрооксиды – соединения с кислородом и группой OH: Al

–

корунд (рубин, сапфир), горный хрусталь.

5. Карбонаты – соли угольной кислоты, кальцит.

6. Сульфаты – соли серной кислоты: гипс (CaSO

) и 2H

7. Фосфаты – соли фосфорной кислоты – апатит.

8. Силикаты – оксид кремния: топаз, тальк, мусковей.

Горные породы и минералы образуются под влиянием процессов, происходящих в

земной коре. Выделяют три группы процессов формирования горных пород и минералов

— эндогенные, экзогенные и метаморфические.

Эндогенные процессы протекают на различных глубинах от поверхности под

влиянием температуры и давления. При охлаждении и затвердении магмы в глубинных

частях земной коры образуются магматические породы (гранит, сиенит, диорит,

габбро), а в результате вулканических процессов на земной поверхности—изверженные

(излившиеся) породы (диабаз, андезит, базальт и др.).

Экзогенные процессы происходят в верхних частях земной коры и на ее

поверхности под влиянием изменения температуры, воды, углекислого газа, а также

вследствие разложения органических соединений. В результате их действия

образуются осадочные породы, к которым относятся песчаники, сланцы, известняки,

каменная соль и др.

Горные породы – это скопление минералов более или менее постоянного

химического состава и строения. Они делятся на 3 группы:

1. магматические – образуются при охлаждении и затвердевании магмы в

глубинных частях земной коры (гранит, сиенит, диорит, габбро), а в результате

вулканических процессов на земной поверхности – извержение породы (диабаз,

андезит, базальт и др.).

2. осадочные – это породы, образовавшиеся под воздействием внешних сил. По

происхождению:

а) обломочные – образовались в результате выветривания и биохимических процессов.

б) хемогенные – осаждение горных пород образовавшихся из-за

в) органогенные горные породы – образовались в результате накопления остатков

животных и растений, а также продуктов их жизнедеятельности (уголь,

известняк).

3. Метаморфические породы – магматические или осадочные породы которые в

результате воздействия большого давления и высокой температуры претерпели

значительные изменения в строении и составе (кварциты, мраморы, слюдяные

сланцы, известняк).

Свойства горных пород.

Плотность – масса единицы объема породы со всеми содержащимися в порах

жидкостями и газами.

Твердость – сопротивление породы внедрение в нее острого инструмента

(оказывает большее влияние на процесс разрушение породы режущим инструментом)

Вязкость – сопротивляемость породы отделению от массива некоторой ее части.

Упругость – способность проявлять упругие деформации (возвращаться к прежней

форме и размерам после прекращения действия сил).

Пластичность – свойство породы изменять свою форму без разрушения.

Крепкость – сопротивляемость механическим воздействиям (характеризуется

величиной сил, при которых порода разрушается).

Слоистость – наличие в породах слоев, мало или совершенно не связанных между

собою.

Трещиносватость – наличие в породе трещин, возникших при тектонических

процессах или в результате ведения горных работ. По слоям и трещинам порода более

легко отделяется от массива, следовательно, вынимать такие породы легче, но

устойчивость их меньше и они создают большее горное давление.

Влагоемкость – свойство породы поглощать и удерживать влагу.

Ползучесть – непрерывное во времени развитие деформаций в породах при

постоянной нагрузке.

Кливаж – делимость породы по системе мелких субпараллельных плоскостей

тектонического происхождения. Кливаж ослабляет породу, облегчает выемку ее, но

Рис 1. 2. Элементы залегания пласта

АБ — линия простирания,

ДЕ — линия падения,

СЮ — направление меридиана,

γ — угол простирания,

α— угол падения,

Q — горизонтальная плоскость,

Р — плоскость пласта

усложняет управление горным давлением.

Разрыхляемость – свойство породы увеличиваться в объеме при добыче по

сравнению с объемом ее в массиве. Характеризуется разрыхляемость коэффициентом

разрыхления. Кр = Vp/Vм, где Vp – объем разрыхленной породы, м

; Vм – объем той

же породы в массиве, м

. Коэффициент разрыхления зависит от состава, строения,

крепости, кусковатости породы, он равен 1,1–2,2.

Угол естественного откоса – наибольший угол, который может быть образован

откосом свободно насыпанной горной массы в состоянии равновесия с горизонтальной

плоскостью. Он зависит от кусковатости и форм частиц породы, шероховатости их

поверхности, а также от плотности и влажности породы. Величина угла естественного

откоса равна 10–12

для торфа, песчаника и 40–50

для мокрого суглинка, глины, угля.

Угол внутреннего трения – угол, тангенс которого равен коэффициенту

внутреннего трения сыпучей породы или коэффициенту крепости породы в массиве по

шкале проф. М.М. Протодьякова.

Коэффициент крепости породы ƒ (шкала проф. Протодьяконова) – величина

приближено характеризующая относительную сопротивляемость породы разрушению

при добыче и равная одной десятой части предела прочности, породы при одноосном

сжатии т.е. ƒ = 0,1 σ

ст

, где – σ

ст

предел прочности при одноосном сжатии, МПа. Если

предел прочности σ

ст

= 100 МПа, ƒ= 100

0,1 = 10 МПа.

Значение геологии для народного хозяйства.

Без геологичных знаний нет возможности поисков и развязки месторождений,

правильной организации горнодобывающей промышленности, строительство

гражданских и промышленных сооружений, плотин, судоходных каналов, шоссейных и

железных дорог, туннелей и.т.д.

Водоснабжение, водные минеральные источники и.т.д.,

оросительные системы, поиски естественных минеральных

удобрений, разрушение почв.

Формы залегания полезных ископаемых.

Полезные ископаемые – это природные минеральные

вещества, которые могут быть использованы в народном

хозяйстве с достаточным экономическим эффектом.

Формы залегания – рассеянные, жильные, пластовые.

Пласт – это геологическое тело, сложенное

осадочными породами и ограниченная двумя приблизительно

параллельными плоскостями.

Пласт характеризуется следующими величинами:

1. Линия простирания – это линия, образующаяся при пересечении поверхности

пласта с горизонтальной плоскостью.

2. Линия падения – линия, образованная на поверхности пласта при пересечении

ее вертикальной плоскостью перпендикулярна линии простирания.

3. Угол падения – угол, образованный линией

падения и ее проекцией на горизонтальную

плоскость.

4. Мощность – кратчайшее расстояние между

кровлей и почвой.

Рис. 1.1. Строение угольной залежи:

1 — пропласток; 2 — кровля пласта;

3, 5 — соответственно верхняя и

нижняя пачки пласта; 4 — прослоек;

6 — почва пласта

Классификация по признакам.

1. по

мощности:

2. по углу

падения:

P=mγ

производительность пласта кг/м

Различают следующие виды мощностей пласта: полная m, полезная m

+ m

вынимаемая.

Особенности залегания угольных месторождений

Сапропелиты – общее название ископаемых углей, образовался за счет остатков

низших растений и животного планктона.

Среди горючих сланцев по происхождению и составу можно выделить:

1. сланцы торфяного происхождения (буроугольные, каменноугольные, и углистые);

2. сотропелиты (киянелевые сланцы, богхедовые, пиробитумные и асфальтовые

породы);

3. вторичные сланцы (переотложенные сланцы пропитанные нефтью, асфальтом).

Угленосные отложения это комплекс осадочных пород, среди которых залегают

пласты угля: песчаники, алевролиты, глинистые сланцы, углистые породы. Мощность

их в Донбассе до 15 км.

Виды ископаемых углей

Ископаемый уголь представляет собой твердую горючую осадочную породу

органического происхождения, содержащую некоторое количество минеральных

примесей.

В упрощенном виде процесс образования углей, происходивший в несколько стадий,

можно представить следующим образом. Стадия образования торфа характеризуется

накоплением на дне болот и озер растительных остатков и их разложением при

участии микроорганизмов в условиях дефицита кислорода. Содержание углерода в

торфе не превышает 25—35%. В процессе углефикации торфяников образуется лигнит,

занимающий промежуточное положение между торфом и бурым углем. Образование

лигнита происходит под небольшим покровом осадочных пород.

Следующая стадия углеобразовательного процесса — образование бурого угля, при

котором остатки отмерших растений подвергаются дальнейшему превращению и

обогащаются кислородом. В результате в составе бурых углей появляются новые

вещества, не обнаруженные в торфах. Процесс превращения растительных остатков из

торфа в лигнит и бурый уголь называют диагенезом.

На следующей, более высокой стадии углефикации происходит превращение бурого

угля в каменные угли и далее в антрациты, которое называют метаморфизмом углей.

В результате метаморфизма изменяются физико-химические свойства углей,

уменьшается в них содержание кислорода и растет содержание углерода. Рыхлые

бурые угли приобретают черный цвет, блеск и большую плотность.

В зависимости от степени углефикации изменяется также содержание летучих

компонентов в углях (табл. 1.1).

Таблица 1.1.

Уголь

Содержание, %

Углерода Водорода

Соединений

кислорода и азота

Бурый 70 5,5 24,5

Каменный 82 5 13

Антрацит 95 2 3

Качество углей

Весьма тонкие

< 0,7 м

Тонкие

0,71 – 1,2 м

Средние

1,21 – 3,5 м

Мощные

> 3,5 м

Пологие

< 18˚

Наклонные

18˚ – 35˚

Круто-наклонные

36˚ – 55˚

Крутые

> 56˚

Торф – современное горючее образование, являющееся продуктом разложения

остатков высших растений в избыточно – увлажненной среде при ограниченном

доступе воздуха. Бурая пористая масса. Уд. вес 0,5 – 1,20, плотность 70–80%,

влажность 86–95%. Зола 0,5 до 50%. Теплотворная способность 1500–4200 ккал/кг.

Бурый уголь – цвет черный, коричневый, темно- или желто- бурый. Блеск

матовый. Уд. вес 0,8–1,35. Легко выветривается. Содержание углерода 65–75%.

Теплотворная способность 3500–7100 ккал/кг.

Каменные угли – черный цвет. Уд. вес 1,3–1,45. Содержание углерода 75–90%.

Теплотворная способность 7650–8750 ккал/кг.

Антрацит – черный цвет с желтоватым или сероватым оттенком, твердость 2–4.

Уд. вес 1,4–1,7. Содержание углерода 90–97,5%. Теплотворная способность 8200–8400

ккал/кг.

Сапропелиты делятся на собственно сапропелиты и сотроколиты.

Горючие сланцы – условно считается, что сапропелиты, содержащие более 40%

золы. Это глинистые мергелистые породы с более высоким содержанием золы.

Содержание углерода 56–82%, водорода 5,8–11,5%, азота до 5%, серы и кислорода

1,5–9%.

Ингредиенты углей

Витрен (стекло) представляет однородный блестящий уголь. Хрупок и обычно

разбит поперечными трещинами, часто заполненными минеральным веществом. Излом

раковистый или полураковистый. В угольных пластах образует полосы и линзы,

толщиной 20–40 см. Не содержит примесей. Способен коксоваться. Золы 1–2%.

Кларен (ясный блестящий) – блестящий уголь с равным или угловатым изломом.

По внешнему виду сходен с витреном, но имеет смолистожирный блеск и значительно

меньше трещиноват. В пластах угля залегает мощными прослоями, иногда образует

целые пласты. Содержание золы непостоянно. Иногда оно не превышает 20%, но

иногда возрастает до 20–30%.

Фюзен (мягкий) – по внешнему виду очень напоминает древесный уголь. Очень

мягкий, пачкает руки, матовый, в пластах мощность от 1 до 25 см. Не спекается.

Дюрен (твердый) – матовый уголь, в пластах мощные прослойки образует до 0,5 м.

Содержит много золы.

Физические свойства углей

Цвет – изменяется от бурого до черного с различными оттенками.

Блеск – блестящие, полублестящие, полуматовые и матовые. С возрастанием

зольности угли становятся матовыми.

Излом – разнообразен.

Удельный вес – зависит от степени углефикации, содержание золы и влаги. Бурые

– 0,8÷1,35, каменные 1,3÷1,45, антрациты 1,45÷1,9. С увеличением золы удельный вес

увеличивается.

Твердость – 1–4, повышается с увеличением углефикации.

Структура – зависит от составных частей. Различают полосчатую, зернистую,

землистую, лигнитовую, плотную, волокнистую.

Текстура – зависит от характера распределение слоев угля различной природы или

минеральных включений.

Отдельность – способность углей раскалываться по системам трещин. Может

быть: призматическая, параллелепипедная, листовая, цилиндрическая, осколочная,

ромбическая, плитчатая.

Кливаж – система трещин в угле. Эндогенный и экзогенный. Эндогенный

первичный, а экзогенный вторичный. Эндокливаж перпендикулярные друг другу и к

наслоению систем параллельных трещин.

Химическая характеристика углей

Углерод – основная часть. При сгорании 1 кг углерода выделяется 8140 ккал/кг

тепла.

Водород – 1 кг водорода при сгорании выделяет 34188 ккал/кг тепла. В бурых

углях 4,5 – 6%, в каменных 4–5,5%, в антрацитах – 4–1,0%.

Кислород – содержание понижается с повышением степени углефикации. Бурые

угли содержат до 35%, каменные до 17,5%, сентроциты 1–3,5%, в горючих сланцах

10–40%. Не горючая часть в угле.

Азот – негорючая часть угля. В процессе коксования углей за счет азота

образуется аммиак, который используется для получения нашатырного спирта, азотной

кислоты, азотных удобрений.

Сера – разделяется на сульфидную, сульфатную и органическую. Сульфидная и

сульфатная сера входят в состав минеральных веществ, а органическая – в состав

органической массы углей. Сера не желательна в коксовых углях т.к. до 70% ее

переходит в кокс, ухудшая его качество. В сланцах серы 11–12%.

Фосфор – содержится в различных количествах, десятые, сотые %. Негорючая

составная часть. Его присутствие в коксующихся углях нежелательно, т.к. он

полностью переходит в кокс, а из кокса в металл снижая его качество.

Техническая характеристика углей

Влага (W) – снижает теплотворную способность углей.

Внешняя влага (Wвн) – это влага, обусловленная присутствием пленок воды,

окружающие частицы угля;

Внутренняя влага (Wв) обусловлена присутствием гигроскопических и

химически связанной воды;

Бурые угли 50–60%, каменные до 75%, антрациты до 1–2%.

Зола (А) – остаток после сжигания органической части угля или горючего сланца.

1) конституционная, обусловленная присутствием минеральных солей в растительных

остатках, за счет которых образовался уголь;

2) внутренняя, обусловлена отложением вместе с растительными остатками

различных минеральных осадков;

3) внешняя, обусловленная засорением углей при выемке за счет попадания кусков

породы из почвы, кровли, прослойков.

Содержание золы в углях колеблется в пределах от 4 до 40–45% и выше. Граница

зольности условна. При изучении качества уголь определяется температура плавления

золы, изучается состав золы с целью возможности ее промышленного использования.

Летучие вещества (V) – это газообразные вещества, выделяющееся из углей при

нагревании без доступа воздуха. В состав летучих входят различные органические и

неорганические соединения (водород, кислород, азот, углекислый газ, сероводород и

др.) Наибольший выход летучих долей сотронелевые угли и горючие сланцы (60–70 до

94% на горючую массу – V

). С повышением степени метаморфизма углей выход

летучих снижается (бурые угли 20–55%, каменные 5–50%, антрациты менее 8%).

Угли и горючие сланцы, дающие высокий процент летучих веществ, являются ценным

химическим сырьем.

Кокс (К) – это твердый остаток после удаления летучих веществ. Он включает

органическое вещество, золу и часть оставшихся летучих веществ. Коксовый остаток

может быть порошкообразным или в виде спекшейся массы, называемой коксовым

корольком. Королек может быть слипшимся, слабоспекшимся и спекшимся. По

характеру королька можно судить о спекаемости углей. Угли, дающие

порошкообразный кокс, не спекаются. Угли, дающие крепкий пористый королек,

хорошо спекаются. Для оценки пригодности углей для коксования необходимо также

знать содержание фосфора, присутствие которого нежелательно.

Поиски и разведка полезных ископаемых

Разработке месторождения полезного ископаемого предшествует установление

запасов, качества и условий залегания, а также целесообразности его разработки.

Геологоразведочные работы на угольном месторождении зависят от характера его

залегания. Существуют угольные месторождения, у которых Пласты имеют выход на

поверхность. Выход пласта обычно состоит из выветренного угля и прикрыт наносами

поздних пород. Такие месторождения называют открытыми. Угольные месторождения,

у которых пласты не выходят на поверхность, а на всем протяжении располагаются на

некоторой глубине от поверхности, называют закрытыми. Исторически добыча

ископаемого угля начала развиваться в первую очередь на месторождениях, имевших

выход пластов под наносы.

Геологоразведочные работы делятся на две части. Первая часть геологоразведочных

работ называется поисками, вторая — разведкой.

Целью поисков являются обнаружение месторождения и его перспективная

геологическая оценка. Во время поисковых работ по намеченным маршрутам

осматривают естественные обнажения по рекам и оврагам, а также искусственные

обнажения, образованные при строительных и других работах.

Разведка представляет собой комплекс геологоразведочных работ по определению

ряда геолого-промышленных параметров, всесторонне характеризующих месторождение

и необходимых для его промышленной оценки, проектирования и строительства горного

предприятия. Выделяются следующие стадии разведки: предварительная, детальная и

эксплуатационная.

При предварительной разведке выявляют промышленную ценность месторождения и

получают данные для составления проекта детальной разведки. Приближенно

определяют качество и запасы угля, а также горнотехнические и гидрогеологические

условия. При установлении отсутствия промышленной ценности месторождения

предварительная разведки является завершающим этапом геологоразведочных работ.

Детальная разведка проводится на месторождениях, промышленное значение и

ценность запасов полезных ископаемых которых установлены данными

предварительной разведки Задача детальной разведки — подготовка данных для

проектирования промышленного освоения месторождения. На этой стадии

геологоразведочных работ устанавливают мощность пластов, качество угля, наличие

нарушений в залегании пластов, гидрогеологические условия, газоносность пластов и

склонность углей к самовозгоранию.

Эксплуатационная разведка проводится в процессе разработки месторождения для

уточнения геологического строения шахтного поля, условий залегания и качественной

характеристики полезного ископаемого.

Основными способами выполнения геологоразведочных работ являются проведение

специальных разведочных горных выработок (разведочные канавы, шурфы, квершлаги),

бурение разведочных скважин и использование геофизических методов (электрометрия,

магнитометрия, гравиметрия, сейсмометрия и радиометрия).

Запасы и потери полезного ископаемого

Обширная площадь сплошного, часто непрерывного развития угленосных отложений

с подчиненными им пластами угля, образовавшимися в результате единого

геологического процесса, называется бассейном.

Под угольным месторождением подразумевают или какую-нибудь часть бассейна,

или небольшую по площади и запасам угля часть земной коры, хотя бы и

обособленную.

Месторождение называется промышленным в тех случаях, когда его разработка

экономически целесообразна. Экономическая целесообразность разработки

месторождения устанавливается на основе сведений о запасах и характеристики

месторождения. Такие данные можно получить только после проведения детальной

разведки. В зависимости от степени разведанности запасы делят на четыре категории,

обозначаемые буквами А, В, С

, С

К категории А относятся детально разведанные и изученные запасы, дающие полное

представление о форме и строении тел полезного ископаемого, его качестве и

технологических свойствах. В категорию В включают разведанные и изученные запасы,

обеспеченные сведениями об основных особенностях и условиях залегания полезного

ископаемого. Запасы категории С

дают общее представление об условиях залегания и

строении месторождения. Наконец, к категории С2 относятся запасы, сведения о

которых формируются на основе изучения единичных проб и образцов, общих

геологических и геофизических исследованиях.

Проектирование, строительство новых и реконструкция действующих горных

предприятий, в частности угольных шахт, производятся при наличии запасов категорий

А, В, С

, утвержденных Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых.

Эта же комиссия устанавливает соотношение между категориями А, В и С1. Так, для

строительства и реконструкции угольных шахт запасов категории А+В должно быть не

менее 50%, причем запасов категории А должно быть не менее 20%.

Различают запасы угля геологические, балансовые и промышленные. К

геологическим запасам относят весь объем полезного ископаемого, сосредоточенный

в пределах месторождения. Балансовые запасы — это геологические запасы за

вычетом запасов, которые в данное время не разрабатываются по экономическим

соображениям (малая мощность пластов, высокая зольность углей, сложные условия

залегания пластов). Балансовые запасы угля записываются на баланс шахты как

принятые к разработке. Запасы угля, не принятые к подсчету, называются

забалансовыми. Они могут быть включены в балансовые позднее по мере

совершенствования технологии добычи.

При разработке месторождения не все балансовые запасы (Q

бал

) удается извлечь и

выдать на поверхность. Горное предприятие проектируется на промышленные запасы

пром

), которые получают из балансовых путем исключения проектных потерь

полезного ископаемого Q

пром

бал

- Q

Отношение промышленных запасов к балансовым называют коэффициентом

извлечения полезного ископаемого. Его значение изменяется в достаточно широких

пределах – от 0,95 для тонких пластов до 0,8 для мощных.

При разработке месторождения различают следующие потери:

общешахтные — запасы в целиках, не подлежащие выемке, под сохраняемыми

зданиями, сооружениями и природными объектами на поверхности, а также в целиках,

оставляемых на границах шахтных полей и у границ безопасного ведения горных работ.

При разработке пологих и горизонтальных пластов потери в околоствольных целиках

составляют 0,5÷2% балансовых запасов, при разработке крутых пластов — 1,5÷4%.

Прочие потери не регламентируются,

эксплуатационные, зависящие от принятой системы разработки и способов выемки

угля. Эксплуатационные потери при разработке тонких угольных пластов составляют

5÷19%, средней мощности — 10÷25% и мощных — 20÷25%.

Раздел 2. Горные выработки.

Горные выработки, их назначение и классификация

Полости в земной коре, образуемые при извлечении полезных ископаемых,

называются горными выработками. Горные выработки проводят как по полезному

ископаемому, так и по пустым породам.

Работы, связанные с сооружением горных выработок, содержанием их в исправном

состоянии и при необходимости с их ликвидацией, называют горными работами.

Шахта — самостоятельная производственно-хозяйственная единица, добывающая

полезные ископаемые подземным способом. Горное предприятие, объединяющее под

общим административно-хозяйственным и техническим руководством две и более

шахты, представляет собой шахтоуправление.

Понятие «шахта» включает все сооружения на земной поверхности и под землей, в

том числе и подземные выработки, при помощи которых осуществляются

технологические процессы подготовки, добычи и транспортировки полезного

ископаемого потребителю.

Термин «рудник» употребляется в двух значениях: как шахта, добывающая

минеральное сырье, содержащее металлы и их соединения, или неметаллические

полезные ископаемые, и как горнодобывающее предприятие, объединяющее несколько

близко расположенных шахт.

Классификации горных выработок:

1. По назначению (разведочные, эксплуатационные)

2. По положению относительно земной поверхности (открытые подземные)

3. По положению в пространстве (вертикальные, горизонтальные, наклонные)

4. По производственному назначению (капитальные (вскрывающие),

подготовительные, очистные)

По назначению: разведочные и эксплуатационные

К разведочным горным выработкам относятся траншеи, шурфы, штольни, буровые

скважины, разведочные квершлаги, штреки, уклоны, орты, гезенки и др. Целью

проведения разведочных выработок является определение контуров месторождения

полезного ископаемого или определенной его части, числа пластов, установление

элементов и условий залегания полезного ископаемого, его качества и запасов и т. п., а

также получение сведений о возможности и целесообразности промышленной

разработки месторождения.

Большинство разведочных выработок по условиям их проведения, крепления и

некоторым другим параметрам в принципе не отличается от соответствующий

эксплуатационных выработок.

Эксплуатационные горные выработки — выработки, необходимые для разработки

месторождения. Необходимо сказать, что эксплуатационные выработки кроме своего

основного назначения выполняют функции детальной разведки, уточняя и дополняя

горно-геологическую характеристику разрабатываемого месторождения.

К открытым горным выработкам относятся траншеи (разведочные, въездные,

пионерные, водоспускные и др.), экскаваторные заходки на угольных разрезах,

нагорные канавы, дорожные выемки, канавы-лотки для пропуска весенних и

паводковых вод, котлованы и обвалования для создания отстойников и емкостей для

воды.

Подземные эксплуатационные выработки делятся на вскрывающие,

подготовительные и очистные. К вскрывающим горным выработкам относятся

основные выработки, вскрывающие запасы в шахтном поле (стволы, штольни, главные