Лукьянов В.Г. Горные машины и проведение горно-разведочных выработок

Подождите немного. Документ загружается.

Техническая – производительность машины (м

/ч, м/ч, т/ч и т. д.)

при непрерывной ее работе с учетом типоразмера машины в конкрет-

ных горнотехнических условиях. Например, для породопогрузочной

машины эта производительность будет зависеть от плотности породы,

качества ее дробления (кусковатости), влажности, формы развала и дру-

гих факторов.

Действительная – производительность машины (м

/ч, м/ч, т/смену

и т. д.), определяемая для конкретного типоразмера машины не только с

учетом фактических горнотехнических условий, но и всех потерь вре-

мени по организационным, техническим и технологическим причинам.

Например, при бурении шпуров бурильной установкой отключение

энергии во время работы вызовет потерю времени по организационной

причине, остановка

для технического обслуживания установки – по

технической, а необходимость выключения бурильных машин при пе-

реходе от одного шпура к другим – по технологической.

Эксплуатационная производительность всегда меньше техниче-

ской. Их соотношение k

= Q

≤ 1 называется коэффициентом ис-

пользования машины по производительности и характеризует степень

совершенства технологии и организации работ.

§ 2. СВЕДЕНИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ГОРНЫХ МАШИН

Защита от производственной пыли. Процесс проведения гор-

норазведочных выработок, особенно подземных, сопровождается пыле-

образованием. Наиболее пылеобразующими являются взрывные работы,

бурение шпуров пневматическими бурильными машинами, погрузка

породы.

Производственная пыль является опасным и вредным производст-

венным фактором. Пыль может оказывать на организм человека фибро-

генное (действие пыли, при котором в легких происходит

разрастание

соединительной ткани, нарушающее нормальное строение и функции

органа), токсическое и раздражающее действия. Кроме того, пыль неко-

торых полезных ископаемых может образовывать в воздухе горных вы-

работок взрывоопасные концентрации.

Поражающее действие пыли во многом определяется ее дисперсно-

стью. Наибольшую опасность представляют аэрозоли с частицами раз-

мером 1…2 мкм, а также

менее 0,3…0,4 мкм, наиболее глубоко прони-

кающими и задерживающимися в легких.

Вредность производственной пыли связана с ее способностью вы-

зывать профессиональные заболевания легких, в первую очередь пнев-

мокониозы. Наиболее тяжелая форма пневмокониоза – силикоз, разви-

вающийся в результате вдыхания пыли, содержащей свободный диок-

сид кремния. При воздействии пыли силикатов, где диоксид кремния

находится в связанном состоянии, возникают силикатозы (асбестоз,

талькоз, каолиноз и др.).

Оказывая раздражающее действие, производственная пыль может

вызвать профессиональные заболевания (бронхит, пневмонию, бронхи-

альную астму), снизить

защитные свойства организмав.

Пыль, попадая в организм человека, приводит к нарушению здоро-

вья лишь в том случае, если ее количество в воздухе превышает опреде-

ленную для каждого вещества величину. Для профилактики профессио-

нальных заболеваний установлены предельно допустимые концентра-

ции (ПДК) пыли в зависимости от ее химического состава. Предельно

допустимая концентрация

вредных веществ в воздухе рабочей зоны –

это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней)

восьмичасовой работе (но не более 41 ч в неделю) в течение всего рабо-

чего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здо-

ровья, обнаруживаемых современными методами исследований в про-

цессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего

и последую-

щих поколений.

Рабочая зона – пространство высотой до 2 м от уровня пола или

площадки, на которой находятся места постоянного или временного

пребывания работающих.

Состав воздуха в горных выработках должен отвечать требованиям

ГОСТ 12.1.005–88. Снижение поступления пыли в воздух горных выра-

боток при работе горных машин достигают рядом профилактических

мер

. Например, при бурении шпуров пневматическими перфораторами

в зависимости от конкретных условий эффективное пылеподавление

обеспечивается интенсивной промывкой буримых шпуров водой, сухим

пылеотсосом буровой мелочи из шпура с последующей его очисткой в

фильтрующих устройствах, продувкой шпура с увлажнением водой; при

погрузке породы пылеподавление достигается обильным смачиванием

водой породы, подлежащей погрузке, а также

поверхностей выработки

в зоне работы.

При расчете параметров вентиляционных систем горных выработок

необходимо учитывать, как основной, пылевой фактор, в соответствии с

которым скорость движения воздуха по выработкам должна быть не ме-

нее 0,35 м/с. При таком режиме проветривания обеспечивается интен-

сивный вынос тонкодисперсной (наиболее опасной) пыли из выработки.

Наряду с

отмеченными общими мерами по предотвращению посту-

пления пыли в воздух горных выработок и очистке его от пыли необхо-

димо использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания.

Согласно ГОСТ 12.4.034–85 средства индивидуальной защиты делятся

на две группы: 1) фильтрующие – обеспечивают защиту в условиях дос-

таточного содержания в воздухе свободного кислорода (не менее 18 %)

и ограниченной концентрации вредных веществ; 2) изолирующие –

обеспечивают защиту в условиях недостаточного содержания кислорода

и неограниченной концентрации вредных веществ. Для защиты

от про-

изводственной пыли в горных выработках пользуются средствами ин-

дивидуальной защиты первой группы, к которым относятся ШБ-1 («Ле-

песток»), Ф-62Ш, У-2К, «Астра-2», РП-КМ, РПГ-67, РУ-60М и др.

Защита от производственного шума. Работа горнопроходческих

машин сопровождается высоким уровнем шума. В первую очередь к

ним относятся бурильные

, погрузочные, транспортные машины, а также

вентиляторы.

Интенсивность звука оценивают относительными единицами, на-

зываемыми децибелами. Орган слуха человека способен различить при-

рост уровня звука в 1 дБ, что соответствует увеличению звуковой энер-

гии в 1,26 раза, поэтому сравнивая интенсивность двух звуков, напри-

мер 10 и 20 дБ, необходимо иметь в виду, что в действительности один

звук интенсивнее другого в 8 раз.

Весь диапазон воспринимаемых человеческим ухом звуков уклады-

вается в 130…140 дБ. Звук в 150 дБ человеком непереносим.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003–83 нормируемые параметры шума

на рабочих местах – уровни звукового давления в октавных полосах со

среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000,

8000 Гц. Для ориентировочной оценки шума пользуются его общим

уровнем,

измеренным по шкале «А» шумомера и называемым уровнем

шума в дБА, частотная характеристика которого приближенно соответ-

ствует частотной характеристике человеческого уха.

На постоянных рабочих местах допустимый уровень шума состав-

ляет 85 дБА.

Кроме непосредственного воздействия на органы слуха, шум влия-

ет на различные отделы головного мозга, изменяя нормальные процессы

высшей нервной

деятельности. При этом наблюдаются повышенная

утомляемость, общая слабость, раздражительность, апатия, ослабление

памяти и т. п.

Работа горнопроходческих машин сопровождается уровнем шума, не-

редко существенно превышающим допустимый. Например, работа пневма-

тических бурильных машин характеризуется уровнем шума в 112…120 дБА,

погрузочных – 95…110 дБА, осевых вентиляторов местного проветривания

(без глушителей) – 100…105 дБА, скреперных лебедок – 94…96 дБА

и т. д.

Поэтому необходимо защищать работающих на этих машинах от вредного

воздействия шума. Горные машины довольно трудно оснастить эффектив-

ными средствами глушения шума, поэтому особое значение приобретают

средства индивидуальной защиты. Они позволяют снизить уровень воспри-

нимаемого шума на 10…45 дБА, причем значительно глушится шум в об-

ласти высоких частот, которые наиболее опасны для человека

Средствами индивидуальной защиты от шума являются противо-

шумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи; противо-

шумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход; про-

тивошумные шлемы, каски и костюмы.

Защита от вибрации. Вибрация – это сложный колебательный

процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести

какого-либо тела от положения равновесия, а также при

периодическом

изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии.

Анализ производственной вибрации очень сложен, поскольку коле-

бания машин и иного оборудования – не простые гармонические коле-

бания, а часто импульсные, скачкообразные.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, действую-

щую по синусоидальному закону, являются: амплитуда смещения (м) –

наибольшее отклонение колеблющейся точки от

положения равновесия;

колебательная скорость (м/с) – максимальное из значений скорости ко-

леблющейся точки; колебательное ускорение (м/с

) – максимальное из

значений ускорений колеблющейся точки; частота (Гц).

При частоте свыше 16…20 Гц вибрация сопровождается шумом. Че-

ловек начинает ощущать вибрацию при скорости колебаний, примерно

равной 1·10

–4

м/с, а при скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.

Вибрация может передаваться человеку через руки (локальная виб-

рация) или опорные поверхности тела стоящего или сидящего человека

(общая вибрация). Степень и характер воздействия вибрации на орга-

низм человека зависят от ее вида, параметров и направления воздейст-

вия. Весьма опасными

являются колебания рабочих мест, имеющие час-

тоту, резонансную с колебаниями отдельных органов или частей тела

человека. Для большинства внутренних органов собственная частота

колебаний примерно равна 6…9 Гц. Для стоящего на вибрирующей по-

верхности человека имеется два резонансных пика: на частотах 5…12 и

17…25 Гц, для сидящего – на частотах 4…6 Гц.

Длительное воздействие вибрации приводит

к различным наруше-

ниям здоровья человека и в конечном счете – к «вибрационной» болезни.

Нормируемые параметры вибрации производственного оборудова-

ния – это среднеквадратичные скорости и уровень скорости колебаний

по горизонтали и вертикали в октавных полосах со среднегеометриче-

скими частотами 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500 и 1000 Гц. Для каждой ок-

тавной полосы устанавливаются предельно допустимые действующие

значения скорости колебаний (м/с) и уровни (дБ) относительно опорной

виброскорости, равной 5·10

–8

м/с.

По сравнению с другими горнопроходческими машинами к более

опасным по вибрации относятся, прежде всего, пневматические и гид-

равлические бурильные машины. Поэтому при работе на них применя-

ют различные методы защиты от вибрации.

В частности, бурильные машины устанавливают на манипуляторы

бурильных установок, исключая непосредственный контакт бурильщи-

ка с

машиной; обеспечивают дистанционное управление их работой или

работу в автоматическом режиме.

При использовании ручных вибрирующих машин применяют сред-

ства гашения вибрации, устанавливаемые на машине, а также средства

индивидуальной защиты от вибрации для рук (рукавицы, перчатки, вкла-

дыши и прокладки). Выпускают средства индивидуальной защиты для

ног и тела, в которых используют

упругодемпфирующие материалы.

Освещение. Производственное освещение в подземных горных

выработках должно соответствовать нормам освещенности, содержа-

щимся в СНиП II-4-79 и Правилах безопасности.

Под освещенностью понимается отношение светового потока к

площади освещаемой им поверхности. Освещенность оценивается в люк-

сах (лк). В частности, на поверхности забоя горизонтальной выработки

(вертикальная плоскость) освещенность должна быть

не менее 10 лк, на

почве (горизонтальная плоскость) – не менее 15 лк.

Контрольные вопросы

1. Критерии надежности горных машин: безотказность, ремонтопри-

годность.

2. Что такое профилактические осмотры и техническое обслуживание?

3. Отличие капитального ремонта оборудования от текущего.

4. Дайте определение и единицы измерения производительности гор-

ных машин: теоретической, технической и действительной (экс-

плуатационной).

5. Что такое ПДК пыли?

6. Назовите средства индивидуальной защиты человека от

шума и

вибрации.

ГЛАВА 2. ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ И ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫЕ

РАБОТЫ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Горная выработка – сооружение в недрах Земли или на ее поверхно-

сти, созданное в результате ведения горных работ и представляющее со-

бой полость в масcиве. С целью выполнения ее функционального назна-

чения и сохранения в течение определенного срока времени горная вы-

работка может быть оснащена разного рода транспортными и инженер-

ными устройствами и специальной конструкцией, называемой крепью.

Горные выработки, проведенные в недрах Земли, независимо от то-

го, имеют они выход на поверхность или нет, называются подземными,

а проведенные на поверхности – открытыми.

В зависимости от назначения различают горные выработки разве-

дочные, используемые для поиска и разведки полезных ископаемых, и

эксплуатационные, используемые

для эксплуатации месторождений.

Горные выработки могут иметь два выхода на поверхность – тон-

нели; один выход – шахтные стволы, шурфы, буровые скважины; ни

одного выхода – квершлаги, штреки, бремсберги, уклоны.

Комплекс работ, выполняемых в процессе создания вскрывающей

или прослеживающей выработки, называется проведением горной вы-

работки. Функции горных выработок весьма разнообразны. Они ис-

пользуются для создания доступа к полезному ископаемому, транспор-

тировки грузов, материалов, оборудования, проветривания, в качестве

запасного выхода и пр. Горно-разведочные выработки обеспечивают

пересечение и прослеживание полезного ископаемого, выполнение гео-

логической документации и опробование, а также выяснение условий

залегания, состава, качества и количества полезного ископаемого, опре-

деление характера и горно-технических

свойств вмещающих пород,

уточнение гидрогеологических данных, необходимых для объективной

оценки месторождений.

Промышленное предприятие, имеющее своим назначением развед-

ку или разработку месторождений полезных ископаемых, называется

горным.

Под горно-разведочным объектом понимается горнотехнический

комплекс, состоящий из системы подземных или открытых выработок,

производственно-бытовых сооружений (на земной поверхности и в са-

мих

выработках) и оборудования.

Разведочная шахта представляет собой горно-разведочный объект,

включающий ствол шахты со всеми проводимыми из него выработками,

комплекс наземных и подземных сооружений, машин и механизмов для

спуско-подземных операций, выдачи горной массы в отвал и обеспече-

ния проходческих работ на объекте.

Для промышленных предприятий, разрабатывающих полезные ис-

копаемые, под шахтой понимается

горнопромышленное предприятие

(производственная единица), осуществляющее добычу полезных иско-

паемых подземным способом и его отгрузку непосредственно потреби-

телям или на центральную обогатительную фабрику. В понятие шахты

включают наземные сооружения и совокупность горных выработок,

предназначенных для разработки месторождения в пределах шахтного

поля. Шахту, добывающую руду, как правило, называют рудником.

Горные выработки классифицируют

по следующим признакам: по

положению в пространстве – на горизонтальные (угол наклона оси вы-

работок до 3°), наклонные (угол наклона оси от 3 до 50°) и вертикаль-

ные (угол наклона оси более 50°); по назначению – на разведочные и

эксплуатационные.

Горные выработки называются разведочными, если их проводят

для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Чтобы

разведать

полезное ископаемое, необходимо, прежде всего, создать к

нему доступ, который осуществляется комплексом горно-разведочных

выработок.

Работы (процессы) по проведению, креплению и поддержанию

горных выработок и выемке полезных ископаемых называют горными.

Проведение горно-разведочных выработок осуществляют при раз-

ведке сложных по форме, строению и распределению полезного компо-

нента месторождений полезных ископаемых

В зависимости от устойчивости горных пород, формы тел полезных

ископаемых, распределения полезного компонента в пределах рудного

тела, размеров рудных тел разведочные выработки могут располагаться

вкрест или по простиранию.

При разведке (рис. 1) двух и более близко расположенных рудных

тел в условиях горной местности вскрытие их производится штольнями,

закладываемыми вкрест простирания,

или стволами (шурфами) с квер-

шлагами на местности со сглаженным рельефом. Эти выработки назы-

вают вскрывающими.

Из указанных выработок затем по рудному телу проводят штреки,

из которых в определенных пунктах проходят рассечки и восстающие

(гезенки). Эти выработки являются прослеживающими.

Рис. 1. Разведка месторождений: а – канавами; б – шурфами; в – системой

выработок; г – шурфами с рассечками; 1 – канава; 2 – шурфы; 3 – скважины;

4 – штольни; 5 – рассечки

Вскрывающие выработки – выработки, служащие для вскрытия

шахтного поля на первом и последующем горизонтах. Все вскрываю-

щие выработки являются капитальными. К ним относятся вертикальные

и наклонные стволы, штольни, наклонные (спиральные) съезды, около-

ствольные дворы, капитальные квершлаги, гезенки, центральные венти-

ляционные шурфы, бремсберги.

Вскрывающие выработки открывают доступ с земной поверхности

к месторождению

или к его части и обеспечивают возможность прове-

дения других выработок непосредственно в пределах рудного тела.

Прослеживающая выработка позволяет выявить простирание, па-

дение и распределение полезного ископаемого в пределах намеченных

границ разведки.

По окончании разведочных работ на данном участке месторожде-

ния часть разведочных выработок может использоваться при после-

дующей

эксплуатации этого участка. Таким образом, иногда одна и та

же выработка может иметь двоякое назначение: вначале как разведоч-

ная, а в последующем как эксплуатационная.

Капитальные выработки – выработки, проведенные за счет капи-

тальных вложений и числящиеся на балансе основных фондов предпри-

ятия. К капитальным выработкам относятся все вскрывающие выработ-

ки, а

также некоторые основные подготовительные выработки и от-

дельные камеры.

Капитальные выработки позволяют создать доступ к месторожде-

нию полезного ископаемого с поверхности земли, т. е. вскрыть его. По-

сле вскрытия месторождения приступают к проведению выработок: в

разведке – прослеживающих месторождение по простиранию, падению

и по мощности, в горной промышленности – подготавливающих место-

рождение к очистной выемке (подготовительных), после проведения ко-

торых начинают очистную

выемку, в результате чего образуются очи-

стные выработки.

К открытым горно-разведочным выработкам относятся расчистки,

копуши, канавы, а также траншеи и разведочные карьеры (рис. 2).

Рис. 2. Открытые горно-разведочные выработки: 1 – расчистка; 2 – копуша;

3 – канава; 4 – траншея; 5 – дно; 6 – борта; 7 – торец

Расчистка – выработка в виде выемки, проводимая в покровных от-

ложениях с целью обнажения коренных пород при геологической съемке

и поисковых работах. Расчистки проводят вручную на склонах при мощ-

ности наносов 0,5…0,6 м. Размеры расчисток понизу 0,2 × 0,2 м, поверху

0,4 × 0,4 м.

Копуша – выработка в виде выемки произвольной формы, проводи-

мая в покровных отложениях

с целью изучения покровного слоя и взятия

пробы коренных пород при поисковых работах. Размеры копуши: повер-

ху от 0,8 × 0,8 до 1 × 1 м; понизу 0,5 × 0,6 м; глубина от 0,5 до 1 м.

Разведочная канава – выработка, длина которой в 3 раза и более

превышает ширину, проводимая с целью геологического изучения ко-

ренных пород и взятия проб по

дну выработки. Площадь сечения канав

от 0,6 до 20 м

. Глубина канав изменяется от 0,5 до 5…7 м. Протяжен-

ность от нескольких метров до 1 км и более.

Разведочная траншея – выработка, проводимая при разведке рос-

сыпных месторождений для взятия крупнообъемных проб. Она отлича-

ется от канавы большими размерами поперечного сечения и небольшой

протяженностью. Ширина траншеи понизу обычно до 3 м, но может

быть до 40…80 м, глубина – до 6 м. Однако известны случаи, когда глу-

бина траншеи достигала 20 м.

Разведочный карьер – открытая горно-разведочная выработка, об-

ширная по площади, не имеющая явно выраженной длины и ширины,

которая служит для изучения закономерности залегания пород, взятия

технологических

проб и попутной добычи полезного ископаемого.

Открытые горно-разведочные выработки имеют незамкнутый кон-

тур поперечного сечения (рис. 3).

Рис. 3. Разведочный карьер: а – карьер; б – элементы уступа карьера;

1 – покровные отложения; 2, 3 – первый и второй уступ; 4 – верхняя площадка;

5 – торец уступа; 6 – откос уступа; 7, 8 – верхняя и нижняя бровки

Наиболее распространенным видом открытых горно-разведочных

выработок, проводимых при поисках и разведке месторождений, являют-

ся канавы, которые проводятся на всех стадиях геологических исследо-

ваний: при поисково-съемочных работах масштабов 1 : 200000, 1 : 50000

и 1 : 25000, при поисковых и разведочных работах масштабов 1:10000,

1 : 2000. Канавы проводят для обнажения из-под рыхлых отложений мощ-

ности до 5 м (иногда 7 м)

не только коренных пород, но и полезных иско-

паемых, а также при подготовке запасов по категориям С2, С1, В и А.