Где не добывают полезные ископаемые шахты котлованы карьеры заводы

Обновлено: 10.01.2025

Добыча угля и руды

Шахта начинается с глубокого колодца или наклонного туннеля - ствола. Ствол шахты и строят (горняки говорят - проходят) так же, как колодец: его углубляют сверху вниз, все время укрепляя стенки, чтобы они не обваливались.

Проходчики шахтных стволов работают с перфораторами - машинами, которые с помощью сжатого воздуха бурят скважины под взрывчатку. Взорванную породу грузят в стальные бадьи специальными машинами - грейферами, челюсти которых приводятся в движение тоже сжатым воздухом. Установленные наверху над стволом подъемные машины вытаскивают камень в бадьях на поверхность. А крепят стенки шахтных стволов бетоном, или железобетоном, или чугунными кольцами - тюбингами.

Иногда стволы бурят, как обыкновенные скважины. Но для этого нужны очень сложные и громоздкие агрегаты (ведь диаметр ствола - несколько метров!), и бурить стволы удается пока только в сравнительно мягких породах.

Назначение ствола - подъем на-гора полезного ископаемого, спуск и подъем в шахту людей и машин, подача в шахту свежего воздуха.

Внизу от ствола в разные стороны отходят подземные коридоры - штреки. В них уложены рельсовые пути или установлены конвейеры. По этим штрекам к шахтному стволу подвозят уголь или руду.

Если идти по штрекам от ствола, то в конце концов попадешь в забой - туда, где полезное ископаемое отделяют от пласта и грузят на конвейер или в вагонетку. (На угольных шахтах забои называют лавами.)

Почти все работы в шахте теперь выполняют машины. На разных шахтах они бывают разными, в зависимости от того, какое полезное ископаемое добывают под землей - сравнительно мягкое или более твердое. Например, каменный уголь можно резать. А твердую железную или медную руду приходится взрывать.

В подземном забое угольной шахты работают разные машины: горные комбайны, врубовые машины, угольные струги.

Современная шахтерская лампа.

Схема угольной шахты: 1 - железнодорожные пути ; 2 - отвал породы (террикон) ; 3 - подвесная дорога ; 4 - бункер для погрузки угля в вагоны;
5 - подъемное сооружение (копер) главного ствола; 6 - надшахтное здание; 7 - копер вентиляционного ствола; 8 - склад крепежных материалов; 9 - здание вентилятора; 10 - здание подъемной машины; 11 - откаточные горные выработки; 12 - главный ствол; 13 - конвейерный штрек; 14 - забой; 15 -пласт угля.

Горный комбайн для добычи полезных ископаемых (справа) и механизированная гидравлическая крепь.

Проходческий комбайн. Он применяется для проведения горных выработок.

К главному стволу уголь везут по штреку поезда из вагонеток.

Горный комбайн кроме режущего устройства снабжен механизмом для погрузки угля на конвейер. Он одновременно разрезает угольный пласт, отбивает от него куски, измельчает их и грузит на конвейер.

А угольный струг - это нечто вроде огромного рубанка, которым, протягивая его на стальных цепях взад и вперед, строгают пласт угля.

Но существуют и такие шахты, где нет ни комбайнов, ни стругов, ни конвейеров. Уголь здесь рубят струей воды. Главная машина на такой шахте -гидромонитор, похожий на пушку с коротким стволом или на огромный пожарный брандспойт.

Вырываясь из ствола гидромонитора под давлением в несколько мегапаскалей, струя воды ударяет в пласт угля и отбивает от него куски разного размера. Потом поток воды подхватывает этот уголь и по желобам, проложенным в штреках гидрошахты вместо конвейеров, несет его из забоя. А дальше насосы подают уголь вместе с водой по трубам на-гора. Здесь вода с углем попадает в специальные бассейны - отстойники.

Когда весь уголь, даже самый мелкий, осядет на дно, воду из бассейна направляют по трубам опять в шахту, она снова проделывает весь свой рабочий путь - рвется из сопла гидромонитора, рубит уголь, "везет" его из забоя.

На рудниках, где добывают железную, медную, никелевую и другие крепкие руды, забои выглядят совершенно иначе. Первыми туда приходят бурильщики, они сверлят в каменной стене отверстия -скважины. Затем в скважины закладывают патроны взрывчатки. Все покидают забой, по проводам взрывник посылает электрический ток в запал. Взрыв - и часть забоя превращается в раздробленные куски руды.

После того как вентиляторы очистят воздух в забое от образовавшихся во время взрыва газов, туда въезжает погрузочная машина. Она грузит отбитую руду в вагонетки, а потом электровоз везет их по штреку к стволу.

В последние годы на рудниках работает все больше самоходных безрельсовых машин на автомобильных колесах - буровые станки, экскаваторы и погрузочные машины, самоходные вагонетки, самосвалы.

Часть шахтерского труда взяла на себя автоматика. На Дегтярском медном руднике на Урале, на котором часть металла извлекают из-под земли с водой, многие машины и механизмы работают без машиниста. На дверях зала, в котором находится подъемная машина, висит замок: машиниста нет, а машина исправно выдает на-гора сверкающую блестками медного колчедана руду. Без машинистов работают и насосы, откачивающие подземную воду.

Забой под открытым небом

Каменный и особенно бурый уголь, фосфориты и серу, железную и никелевую руду и бокситы все больше добывают не в шахтах, а под открытым небом. А это значит - полная безопасность и чистый воздух для горняков, могучие машины и дешевые руда и уголь.

С каждым годом машиностроители выпускают все более мощную технику, которая удешевляет строительство карьеров. И потому ежегодно увеличивается число карьеров, так как при современном уровне техники выгоднее строить карьер, чем шахту. Как правило, карьеры строят с помощью экскаваторов и автомобилей-самосвалов или электровозов с вагонами, самоопрокидывающимися при разгрузке,-думпкарами. Экскаваторы постепенно срывают породу над залежью, а самосвалы или железнодорожные составы думпкаров отвозят ее в сторону и сбрасывают в отвал.

Если "крышка сундука" состоит не из песка или глины, а из твердых пород, например крепкого известняка, то камень сначала взрывают.

А Лебединский карьер на Курской магнитной аномалии, где масса этой "крышки" составляла 32 млн. т, помогли строить. корабли. Правда, не обычные корабли, а плавучие земснаряды. Сначала над залежью железной руды экскаваторы выкопали большую яму - котлован. Когда его заполнили грунтовые воды (а подземной воды на Курской магнитной аномалии целое море), туда спустили земснаряды.

В карьере. Справа: схема добычи открытым способом.

Автосамосвал «БелАЗ-548» грузоподъемностью 40 т.

Плавучий земснаряд - это небольшой корабль с ажурной стрелой, как у подъемного крана. К стреле прикреплена стальная фреза. Когда стрела опускается, фреза упирается в дно котлована и, вращаясь, разрушает это дно. Куски разрушенной породы вместе с водой затягиваются в воронку землесоса и мощными насосами по трубам выносятся из котлована далеко в степь.

Карьер построен. Сейчас он напоминает гигантский стадион: огромные уступы суживающейся лестницей спускаются к его дну. Если заглянуть вниз, то огромный карьер покажется совершенно безлюдным. И действительно, в карьере работает мало людей - гораздо меньше, чем в подземном руднике, хотя руды здесь добывают много больше, чем в самом большом подземном руднике.

На карьере работают такие машины, которые в шахте, под землей, просто бы не уместились. Например, буровые станки с горелками, действующими по принципу жидкостного реактивного двигателя. В камеру сгорания поступают керосин и кислород, а из сопел горелки со сверхзвуковой скоростью вырывается раскаленная до нескольких тысяч градусов

Цельсия струя газов. Эта струя мгновенно нагревает дно скважины, порода растрескивается на большие чешуйки, которые уносятся на поверхность теми же газами и паром, образующимся при охлаждении горелки водой. Масса такого станка составляет десятки тонн, по карьеру он передвигается на гусеницах, как танк. Над гусеницами возвышается кабина и высокая ажурная мачта.

Ковш современного шагающего экскаватора может захватить до 25 м 3 породы и перенести ее на расстояние 76-100 м.

Машинист проверяет на пульте по показаниям приборов давление кислорода, керосина и воды и включает станок. Прикрепленная к мачте станка реактивная горелка опускается, из ее сопел с грохотом вырывается раскаленная багровая струя газов. Минута - и горелка входит в крепчайший кварцит, как нож в масло. Грохот превращается в еле пробивающийся из-под земли гул. Только по белому пару, клубящемуся над скважиной, видно, что станок работает.

На других уступах карьера буровых станков не видно. Они уже сделали там свое дело - пронизали скалу скважинами. Потом эти скважины заполнили взрывчаткой, руду взорвали. Там теперь работают скальные экскаваторы. Ковшом, в котором помещаются десятки тонн камня, экскаватор зачерпывает раздробленный кварцит и грузит его в вагоны.

А на Уралмашзаводе в Свердловске проектируют машины еще более гигантских размеров - в их ковше будет помещаться больше камня, чем в железнодорожном вагоне. Гиганты экскаваторы будут ссыпать выкопанный ими грунт прямо в отвал. Для того чтобы порода из отвала не помешала работе карьера, у шагающих экскаваторов имеется стрела длиной 75-100 м. На такое расстояние они могут отнести наполненный грунтом ковш. Стоит только посмотреть на шагающий экскаватор - и сразу становится понятным, почему карьер намного производительнее шахты. Невозможно даже представить себе такую махину под землей.

За последние годы все больше карьеров строят без железнодорожных путей, руду и пустую породу возят там специальные карьерные автосамосвалы. В этом есть свои преимущества. Ведь в отличие от завода на карьере (как и на шахте) рабочее место -забой, уступ - все время движется. Выкопают руду в одном месте и переходят в другое. Экскаватору или тем более автомобилю передвинуться на новое место недолго и проще, чем переносить железнодорожные пути.

Чтобы работать с карьерными экскаваторами, нужны очень большие автомобили. Чем больше ковш экскаватора, тем больше должен быть и кузов автомобиля, иначе экскаватор не сможет набирать полезное ископаемое полными ковшами. Поэтому на карьерах работают самосвалы-гиганты, которые перевозят за один раз по 70 т груза.

Машины непрерывного действия

Но машины, о которых сейчас шла речь,- и экскаваторы, и электровозы, и автосамосвалы - не самые совершенные из существующих. Автомобиль сначала стоит под погрузкой, потом едет с грузом, потом разгружается, потом порожняком возвращается к экскаватору. Полезная работа тут - только поездка с грузом, а все остальное - потеря времени.

Драга — плавучее сооружение для добычи золота из прибрежных россыпей.

Огромный роторный экскаватор непрерывно подает породу на конвейер. Его рабочий орган - колесо с черпаками, а не ковш, как у обычных экскаваторов.

На железнодорожном транспорте при погрузке и разгрузке теряется времени еще больше. Экскаваторы большую часть времени тратят на повороты от забоя и к забою и на разгрузку ковша, а на собственно копание - значительно меньше. Для всех этих машин характерна работа с перерывами, они - машины периодического действия.

Там, где полезное ископаемое и пустые породы, в которых оно залегает, относительно мягкие, можно применить еще более производительные машины -машины непрерывного действия. У нас в стране они работают, например, в буроугольных и марганцевых карьерах на Украине.

Главная из этих машин - роторный экскаватор. Его назначение - копать. Но делает это роторный экскаватор совсем не так, как обычный ковшовый. На конце его ажурной стальной фермы вращается ротор - колесо с черпаком. Непрерывный поток угля, руды или пустой породы сыплется на конвейер, уносящий его от роторного колеса. За один час роторный экскаватор выкапывает и грузит на конвейер 3000 м 3 - больше, чем 10 четырехкубовых скальных экскаваторов. Здесь нет ни порожних рейсов, ни потерь времени на погрузку и разгрузку. Людей на таких машинах еще меньше, чем в любом карьере.

Машины непрерывного действия другого типа -драги - добывают золото из россыпей. Драга - это своеобразный корабль, немного похожий на земснаряд, но более сложный. Драга оснащена черпаками, беспрерывно захватывающими со дна водоема золотоносный песок, который тут же, на борту, промывается.

Золото остается на драге, а пустой песок конвейеры уносят на берег. Чтобы драга могла работать и в небольших речках, нередко устраивают специальные запруды.

Драгами можно добывать не только золото, но и другие полезные ископаемые, которые содержатся в россыпях,- вольфрам, торий.

Добыча каменного угля – где и как добывают это полезное ископаемое

Каменный уголь – это порода органического происхождения, залегающая пластами. Интенсивная добыча этого полезного ископаемого началась в XVIII веке и достигла своего пика в 70-х годах прошлого столетия. Сейчас интерес к углю как к топливному ресурсу возрастает, совершенствуются методы выработки. При добыче полезного ископаемого начинают обращать особое внимание на защиту и охрану окружающей среды.

В этой статье мы подробно расскажем, где добывают каменный уголь и при каких условиях. Мы опишем разные методы добычи угля и их основные особенности.

В этой статье мы расскажем о добыче каменного угля В этой статье мы расскажем о добыче каменного угля

Где добывают каменный уголь

Каменный уголь залегает под землей неоднородно.

В геологии для определения типа залежей используют следующие понятия:

• Угольный бассейн
• Угольное месторождение
• Угольный пласт

О том, что это и чем они отличаются друг от друга, вы можете прочитать в нашей статье на Дзене . Дальше мы коротко расскажем, как находят запасы угля и когда начинают выработку месторождений.

Поиск, разведка и оценка месторождений

Перед началом добычи угля проводится поиск, разведка и оценка месторождений. За большинство этапов отвечает геологическая служба. К работам подключаются геодезисты и технологи.

Поиск месторождений проводится по косвенным признакам. Уголь залегает только под породами осадочного происхождения. В некоторых местах на поверхности грунта встречаются обугленные остатки растений. В утесах, по берегам рек видны тонкие прожилки темной породы. Специалисты оценивают также другие признаки – характер растительности, особенности грунта и рельефа.

Геологи ищут месторождения угля по разным признакам, в том числе внешним Геологи ищут месторождения угля по разным признакам, в том числе внешним

После того, как угольные залежи выявлены, проводится разведка. Ее цель – определить мощность, глубину залегания, расположение пластов и количество полезного ископаемого. Во время разведки также оценивают рельеф местности, чтобы спланировать разработку карьеров или шахт.

Для изучения пластов в земле роют:

• Канавы
  Метод подходит для поверхностных залежей с небольшими наносами горной породы и грунта.
• Дудки
  Это колодцы глубиной 5-10 м, которые используются при поверхностном расположении пластов с более мощными наносами породы.
• Шурф
  Это глубокий вертикальный или наклонный колодец с глубиной более 10 м.
• Штольня
  Она представляет собой горизонтальный или с легким наклоном тоннель, который соединяется с поверхностью земли.
• Квершлаг
  Это горизонтальный или наклонный колодец внутри шахты, без выхода на поверхность.
• Буровые скважины
  Они применяются для глубоких залежей, при большом количестве пластов.

В каждом пласте на разных уровнях берут пробы угля, определяют его вид и марку, петрографический состав, зольность, теплоту сгорания и другие характеристики. Подробнее о них вы можете прочитать в нашей статье Свойства угля .

Во время разведки также оценивают уровень и объем грунтовых вод, выявляют возможные залежи метана и других сопутствующих газов. После этого проводят анализ экономической эффективности, вычисляют, сколько угля можно получить из месторождения и какие затраты это понесет. Выработку начинают только при положительном балансе. Обязательно учитывают факторы экологии и безопасности рабочих.

В процессе поиска и разведки в земле роют специальные углубления В процессе поиска и разведки в земле роют специальные углубления Этот образец бурого угля был обнаружен во время геологической разведки Этот образец бурого угля был обнаружен во время геологической разведки

Какие способы добычи угля бывают, вы узнаете в продолжении статьи.

Способы добычи угля

После разведки месторождения и оценки его ресурсов принимают решение о методе добычи угля. Он во многом влияет на рентабельность промышленной разработки. Чаще всего способ извлечения полезного ископаемого зависит от глубины его залегания.

• Открытый метод
• Закрытый метод

Дальше мы коротко расскажем о каждом способе добычи угля. Детальнее о них вы сможете прочитать в отдельных статьях (ссылки на них будут ниже).

Открытый метод добычи угля подразумевает работу на поверхности земли Открытый метод добычи угля подразумевает работу на поверхности земли Для добычи угля закрытым методом необходимо оборудовать подземные шахты Для добычи угля закрытым методом необходимо оборудовать подземные шахты

Открытый метод

Открытый способ добычи угля применяется в тех случаях, если глубина залежи не превышает 500 м. Это самый рентабельный метод. Он позволяет извлечь в 3 раза больше породы, чем при закрытом способе. Оборудование открытых карьеров обходится приблизительно в 1,5 раза дешевле, чем закрытых шахт. Пространство в этом случае не ограничено, есть возможность использовать тяжелую технику, что увеличивает производительность труда. К тому же, на поверхности работать гораздо безопаснее.

Открытая добыча угля ведется в разрезах. Над пластами угля снимают вскрышную породу, затем проводят выемку полезного ископаемого, постепенно углубляя разрез. Когда месторождение исчерпывается, карьер засыпают и проводят рекультивацию.

Открытым способом уголь добывают в разрезах Открытым способом уголь добывают в разрезах

По разным данным, в мире от 40% до 55% разработок ведется именно таким методом. В Австралии около 80% угля добывается в открытых карьерах, в США – около 40%. В России таким способом получают более 65% продукции. Один из первых разрезов в нашей стране (Бачатский) начал разрабатываться в 1948 году на Кузбассе. В этом бассейне большая часть угля добывается открытым способом. Самый крупный на сегодняшний день – Бородинский разрез в Краснодарском крае (Тунгусский угольный бассейн).

Открытая добыча угля состоит из нескольких этапов:

1. Удаления вскрышных пород с поверхности месторождения – для этого используют тяжелую землеройную технику. Плотные породы разрыхляют взрывчатыми веществами.
2. Разрыхления угольного пласта – здесь используют глубокое бурение, взрывы.
3. Извлечения породы, погрузки на транспорт и перевозки на обогатительные заводы.

Карьер для добычи каменного угля называется разрезом. Уголь извлекают ступенями или полосами, в зависимости от рельефа местности и мощности пластов. После завершения работ вскрышные породы возвращают обратно в карьер и проводят рекультивацию земель.

Детальнее об этом методе вы можете прочитать в нашей статье Добыча угля открытым способом .

Добыча угля открытым методом ведется при помощи специальной наземной техники Добыча угля открытым методом ведется при помощи специальной наземной техники

Закрытый метод

Закрытый метод добычи угля предусматривает оборудование подземных шахт и штолен. Верхний слой породы при этом остается практически нетронутым.

Его используют в следующих ситуациях:

• При залегании пластов на глубине больше 500 м
• При залегании пластов на глубине больше 100 м, когда особенности рельефа или вскрышной породы не позволяют вести открытую добычу

Штольня – это тоннель в угольной залежи, который имеет выход на поверхность. Он оборудуется, когда уголь залегает на глубине от 100 м до 600 м в горной местности. Пласты должны быть пологими или спускаться под углом не больше 45°. В штольне прокладываются рельсы для вагонеток и транспортировки угля. В них могут работать современные комбайны. Такой метод добычи полезного ископаемого сейчас применяется довольно редко.

Шахта – это сложный комплекс подземных и надземных коммуникаций. Она состоит из вертикального главного ствола, по которому транспортируется уголь. От него отходят горизонтальные или наклонные стволы вглубь угольной породы. В шахте обязательно должно быть проведено электричество, оборудована вентиляция, система откачки воды. Через многочисленные проходы прокладывают рельсы для транспортировки сырья. Оно поднимается на поверхность и складируется.

В шахте добыча полезных ископаемых осуществляется с помощью системы подземных горных выработок В шахте добыча полезных ископаемых осуществляется с помощью системы подземных горных выработок

В шахте работает много техники. Пласты сейчас обрабатываются комбайнами (непрерывной выработки и уборочными). Новые стволы прокладываются с помощью врубного комбайна со сверлом. Порода сначала поступает на конвейер, потом перевозится вагонетками. Для поддержки крыши разработаны специальные платформы – стационарные и на гидравлических перемещающихся опорах.

В шахтах получают уголь из пластов, которые залегают на глубине от 500 м до 1,5 км. Самая глубокая шахта в мире находится на Донбассе, ее глубина – 1546 м.

Существует несколько методов подземной добычи:

• Каменно-столбовой
  В угольном пласте делают «комнаты», оставляя часть породы для подпора крыши. Это самый старый способ добычи, он позволяет извлечь лишь 60-70% породы.
• Лавовый (длинными или короткими забоями)
  Один из основных методов получения угля в шахтах. В пласте прокладываются длинные или короткие стволы. Специальный комбайн проходит вдоль стены, снимает пласты породы и перемещает их на транспортный конвейер. Крыша ствола поддерживается платформой, которая перемещается на гидравлических опорах.
• Взрывной
  В угольном пласте делают небольшие разрезы, помещают туда взрывчатку. После рыхления собирают и транспортируют породу. Методика довольно опасная, занимает лишь 5% от всей добычи угля закрытым способом.
• Отводный
  Метод добычи угля из столбов, которые поддерживали крышу. После этого слои покрывной породы обрушаются. Метод опасный, используется лишь в 1% случаев.
• Гидравлический
  При этом способе выемка, транспортировка и подъем угля проводится потоками воды (чаще всего из подземных водоносных горизонтов). Слой породы разрушается либо струями высокого давления, либо гидромеханическими машинами. Затем материал транспортируется по наклоненным желобам до центральной камеры гидроподъема. Оттуда масса перемещается на поверхность.
• При помощи сжатого воздуха
  Выемка угля осуществляется за счет воздушной энергии. Установка для добычи состоит из компрессора, воздухопровода, пневматического взрывного патрона и предохранителей. Воздух подается из компрессора по воздухопроводу под давлением 300-700 атмосфер. Он попадает во взрывной патрон, размещенный в шпуре (цилиндрическом отверстии в угольном пласте). Воздух расширяется, эффект напоминает взрыв, при этом нет искр, не выделяется ядовитых газов. Этот метод намного безопаснее, чем классический взрывной.
• Виброимпульсный
  В основе метода – разрушение угольного пласта низкочастотными мощными импульсами, производимыми генераторами. Он пока не получил широкого распространения и требует совершенствования.

В шахте можно встретить необычную технику В шахте можно встретить необычную технику

Выбор метода зависит от глубины шахты и мощности пластов, наличия оборудования, экономических факторов.

Подробнее о них вы можете прочитать в статье Добыча угля закрытым способом .

Добыча угля – это важная часть ресурсной экономики многих стран. В этой отросли работают сотни тысяч людей – шахтеров, горных инженеров, технологов, экономистов. Способы получения продукции зависят от особенностей месторождений, залегания угольных пластов, рельефа местности. Добычу начинают только после тщательной разведки и просчета экономической выгоды. Если запасы исчерпываются, или выемка требует больших финансовых затрат, шахты закрываются.

Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице .

Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте .

Как устроена шахта по добыче угля

Угольная шахта – это сложный промышленный комплекс, который состоит из подземной и надземной части. В подземной добывают полезное ископаемое. Надземная обеспечивает функционирование предприятия, складирование и транспортировку угля.

Закрытая угольная шахта Закрытая угольная шахта Шахта включает не только подземную, но и наземную часть Шахта включает не только подземную, но и наземную часть

Надземная часть шахты

Надземная часть шахты состоит из комплекса зданий с разным функциональным назначением.

Они обеспечивают:

• Подачу в шахту свежего охлажденного воздуха, электроэнергии, тепла, выведение вредных газов
• Спуск и подъем шахтеров, оборудования
• Подъем пустой породы и угля
• Лабораторный анализ каждой партии полезного ископаемого
• Сортировку и обогащение угля, временное складирование
• Отправку обогащенного угля потребителям
• Складирование пустой породы в отвалы
• Ремонт техники, складирование запчастей, машин и оборудования
• Бытовое обслуживание работников
• Административное управление

Все здания на территории разделяются на основные и вспомогательные. Первые непосредственно связаны с добычей угля. Они располагаются над главным или вспомогательным стволом шахты.

К основным зданиям верхней части угольной шахты относятся:

• Коперы
  Это высокие сооружения, обеспечивающие подъем людей и грузов из ствола шахты. Высота коперов 15-40 м, в редких случаях больше.
• Надшахтное здание
  Располагается рядом с копером, непосредственно над стволом. Здесь принимают и разгружают уголь, пустую породу. В шахту спускают оборудование и другие материалы.
• Здание подъемных машин
  Здесь располагаются лифты различной конструкции, через которые спускаются и поднимаются рабочие. Также здесь могут быть машины для транспортировки из шахты угля и породы, перемещения оборудования.
• Котельная
  Предназначена для обогрева надземных зданий.
• Электроподстанция
  Служит для распределения электроэнергии в наземной и подземной части шахты, снижает напряжение с 3000-6000 Вт до рабочих величин (660, 380, 220 Вт).
• Компрессорная станция
  Закачивает свежий воздух в подземную часть шахты.
• Здание шахтного вентилятора
  Обеспечивает циркуляцию воздуха в подземной выработке.
• Дегазационная установка
  Отсасывает и собирает метан, который накапливается между угольными пластами и в пространстве шахты. В современных установках газ собирается, очищается и используется для хозяйственных нужд.
• Обогатительная фабрика
  Располагается рядом с надшахтным зданием. Здесь уголь очищается от пустой породы, измельчается при необходимости и делится на фракции.
• Разгрузочный бункер
  Предназначен для временного хранения угля и его погрузки на транспортные средства (вагоны, грузовики).
• Деревообрабатывающий цех и склад хранения древесины
  Предназначены для складирования и обработки крепежного леса. На современных шахтах деревянные крепления практически полностью заменены стальными и бетонными. Поэтому потребность в таком здании отпадает. Вместо них есть склады для хранения крепежных стальных конструкций.
• Ремонтные мастерские со складом запчастей
  Здесь проводится текущий ремонт техники, заменяются изношенные детали.

К вспомогательным относятся административно-бытовые здания. В них включены:

• Администрация
  Состоит из кабинетов инженеров и руководства шахты, зала для собраний и т.д.
• Производственные помещения
  Включают комнаты для хранения и обслуживания ламп и респираторов, телефонную станцию, диспетчерскую, лабораторию.
• Санитарно-бытовые помещения
  Включают душевую, умывальники, прачечную, столовую, помещения для обеспыливания и сушки спецодежды.
• Санитарно-медицинский центр
  Здесь работают врачи, фельдшера и медсестры. Количество и перечень специалистов зависит от размеров шахты.

Административно-бытовые помещения могут располагаться в одном или нескольких зданиях, объединенных в блок.

Часть шахты, которая находится на земле, может состоять из целого комплекса зданий Часть шахты, которая находится на земле, может состоять из целого комплекса зданий Здания на территории шахты могут быть основными и вспомогательными Здания на территории шахты могут быть основными и вспомогательными

Подземная часть шахты

Подземная часть – это основная составляющая шахты. Именно здесь добывают уголь. Она состоит из горных выработок и коммуникаций.

Горные выработки

Горные выработки – это подземные тоннели разной направленности. Они служат для спуска в шахту, перемещения людей и техники, непосредственной добычи угля и его транспортировки.

Горные выработки бывают:

• Вертикальными
• Горизонтальными
• Наклонными
• Очистными

Виды вертикальных выработок

Ствол
Вертикальный тоннель, соединенный с поверхностью земли. Стволы бывают основными, вспомогательными и вентиляционными. Через основной транспортируется полезное ископаемое, через вспомогательный спускаются и поднимаются в шахту люди, техника.

Гезенк
Выработка не имеет выхода на поверхность, служит для спуска угля с верхних уровней на нижние, перемещения людей и машин, проветривания.

Слепой ствол
Не имеет выхода на поверхность, нужен для обслуживающих работ.

Шурф
Короткий тоннель (50-60 м) с небольшим сечением. Он предназначен для разведки месторождения, проветривания шахты, спуска и подъема крепежных материалов, запасных частей, мелкой техники.

Скважина
Отверстие в твердой горной породе, сделанное с помощью бура. Используется для разведки залежи, отвода метана из пластов.

Виды горизонтальных горных выработок

Штольня
Горизонтальный или слегка наклоненный тоннель, чаще всего у склона горы, с выходом на поверхность. Раньше его использовали для непосредственной добычи полезного ископаемого. Сейчас штольня – это часть шахтного ствола, который используют для транспорта угля, техники и рабочих, вентиляции.

Штрек
Горизонтальная выработка без выхода на поверхность. Прокладывается по поверхности простирания угольного пласта. Чаще всего отходит от главного или вспомогательного ствола. Служит для перемещения людей и техники внутри шахты, транспортировки угля и породы.

Квершлаг
Тоннель без выхода на поверхность. Прокладывается сквозь пустую породу. Назначение его такое же, как и у штрека.

Просек
Тоннель идет параллельно штреку. Прокладывается по пласту с небольшим подрывом пустой породы. Основная функция – проветривание штрека и транспортировка полезного ископаемого.

Виды наклонных выработок

Бремсберг
Тоннель идет над наклонным угольным пластом, не соединен с поверхностью. Служит для спуска различных грузов.

Уклон
Выработка идет по поверхности наклонного пласта или по пустой породе. Предназначена для подъема грузов и угля с нижних уровней шахты на верхние.

Ходок
Выработка служит в качестве вентиляционной шахты или для передвижения людей и грузов.

Печь
Тоннель, который прокладывается по восстанию пласта (подъем пласта, противоположенный падению). По нему перемещаются рабочие, техника и грузы.

Очистная выработка называется забоем или лавой. Она может иметь любую направленность. Остальные тоннели тем или иным образом соединяются с лавой.

Подземные коммуникации

Подземные коммуникации в шахте включают в себя:

• Транспортную систему
• Систему отведения воды
• Вентиляцию и дегазацию
• Систему электроснабжения

Транспортная система

Транспортная система в шахте прокладывается в горизонтальных, вертикальных и наклонных выработках. Она обеспечивает передвижение людей, техники, грузов, пустой породы и угля.

Система включает в себя:

• Железнодорожные рельсы
• Монорельсы
• Канатные дороги
• Подъемники
• Конвейеры
• Погрузочные и разгрузочные пункты

В горизонтальных и наклонных выработках чаще прокладывают рельсы. В вертикальных стволах – канатные дороги и подъемники. Конвейерные ленты идут через наклонные и горизонтальные тоннели. О видах транспорта в шахтах вы прочитаете в следующих частях статьи.

Система отведения воды

Подземные воды – одна из основных проблем шахты. Если их своевременно не откачивать, они могут затопить все пространство. Для водоотвода делают специальные каналы. Из них вода насосами откачивается на верхние уровни. Там она собирается в водосборники из которых выкачивается наружу. Чем глубже шахта, тем больше в ней уровней сбора воды. Ведь насос может откачать ее только на определенную высоту.

За пределами подземной части шахты вода собирается в отстойники. Там она очищается от вредных примесей. Дополнительно жидкость можно пропустить через сорбенты (например, фильтры из активированного угля). Такая вода может в дальнейшем использоваться для технических нужд на самой шахте и на металлургических предприятиях. При гидравлическом методе добычи ее используют для извлечения полезного ископаемого из пластов и транспортировки. Из подземных вод также можно добывать некоторые химические элементы – гелий, хлор, магний, серу и др.

Вентиляция и дегазация

Газообмен в шахтах проводится через вентиляционные стволы. В них проложены специальные трубопроводы.

Существуют три основные схемы вентиляции:

1. Центральная
   Воздух отводится и подается через один центральный ствол.
2. Фронтальная
   Воздух подается через центральный ствол, а отводится через боковые.
3. Комбинированная
   Имеет особенности первой и второй схем.

Вентиляционная система может обслуживать всю шахту (общая) или только ее часть (местная). Обмен воздуха происходит пассивно (через горные выработки – штольни, скважины и т.д.) или активно. При активной подаче воздух чаще всего нагнетается в шахту насосами. Если под землей есть большое скопление газов, воздух высасывают. Свежий поступает самотеком из-за разницы давления. Иногда обе схемы комбинируют. Это делают в крупных шахтах и длинных забоях.

Вместе с вентиляцией проходит дегазация пространства. Но при большом скоплении метана в пластах ее проводят отдельно. Еще при закладке шахты проделывают скважины, через которые выходит газ. В процессе эксплуатации опасные пласты отгораживают от основного пространства шахты. Метан выводят наружу вакуумными насосами. Иногда газ собирают и используют для хозяйственных нужд.

Система электроснабжения

Электроснабжение шахты обеспечивают автономные источники питания, собственные электростанции, связанные или не связанные с общей энергосистемой района. В саму шахту через главный и вспомогательный стволы, скважины спускаются кабели. Возле каждого входа на поверхности устанавливаются трансформаторы.

Внутри шахты перераспределение энергии идет через передвижные или стационарные подстанции. В их состав входят трансформаторы, преобразовательная аппаратура, средства коммуникации. Энергия в выработки и забои подается через кабели. Она обеспечивает работу насосов для отведения воды, электротранспорта, угольных комбайнов и другой техники. Отдельно идет проводка для освещения.

2. Как добывают полезные ископаемые

Места, где в земле находятся скопления полезных ископаемых, называют месторождениями .

Изучением полезных ископаемых и разведкой их месторождений занимаются геологи .

Полезные ископаемые добывают разными способами.

Если полезные ископаемые залегают на глубине \(20\)–\(30\) м, то выгоднее снять верхний слой земли, дойти до полезного ископаемого и вести добычу в карьере .

В карьерах добывают глину, песок, известняк, гранит. Раньше это делали с помощью кирки и молотка, а сейчас — с помощью взрывов. Породу взрывают, а затем её подбирают экскаваторами, грузят в машины и отправляют на переработку.

Рис. \(1\) Карьер

Если полезные ископаемые залегают глубоко, то приходится строить шахты . Так добывают уголь, металлическую руду, калийную соль.

Рис. \(2\) Шахта

Чтобы добыть из-под земли нефть или природный газ, возводят буровые установки и пробуривают скважины . Бурить начинают в том месте, где, по мнению геологов, должна быть нефть. И бурят до тех пор, пока из скважины не вырвется чёрный фонтан.

Карьер – это место для добычи ископаемых открытым способом

При использовании таких понятий как "шахта", "рудник" и "прииск", обычно не возникает затруднений в определении принадлежности объекта к добыче вида природных ископаемых. А что такое карьер? Это также искусственный промышленный объект или все-таки природное углубление?

Определение

Карьер – это искусственно образованная выемка в поверхности земной коры для добычи залегающего слоя природных ископаемых методом открытой выборки. Как правило, имеет воронкообразную форму, сужающуюся книзу. Территория ограничена образованными плоскостями. На начальной стадии разработки происходит снятие верхнего слоя грунта и перемещение его за пределы зоны добычи.

Понятие «карьер» возникло от заимствованного из французского языка слова carriere, которое использовалось для обозначения мест добывания и обработки природного камня. Может также применятся для выделения специализации предприятия, деятельность которого связана с добычей природных ископаемых открытым способом.

Разновидности

Выработку закрытым способом без снятия верхнего слоя принято называть шахтой. При открытой добыче угля пользуются термином разрез. При разработке ископаемых для извлечения руд металлов и кристаллов чаще встречается понятие рудник (прииск).

Для всех случаев можно сказать, что карьер – это открытая разработка для промышленной выборки породы, залегающей на глубине. В зависимости от месторождения это может быть песок, глина, гравий, известняк. Добыча горючих ископаемых производится в торфяных, сланцевых, угольных карьерах. Для химической промышленности производят выборки для извлечения из недр планеты фосфитов, апатитов, серы, мышьяка и прочих солей. Из нерудных материалов можно выделить карьеры по добыче алебастра, талька, слюды.

Металлы добывают из руды. Добыча ее чаще всего также производится карьерным методом. Так добывают сырье для производства черных металлов (железо, марганец, хром) и цветных (медь, цинк, олово). По такому же принципу происходит выборка руд благородных, радиоактивных и редкоземельных металлов. Рядом с такими месторождениями обычно строится горно-обогатительный комбинат.

Добыча гранита

Метод вскрытия зависит от характера месторождения. Обычно используют вертикальную траншею, направленную внутрь выработки. Особенность карьеров в том, что материал идет на изготовление облицовочного камня и блоков. Основная задача заключается в максимальной сохранности монолита извлекаемых блоков.

Гранит обладает свойством раскалываться по плоскости залегания породы. Эту особенность используют при добыче клиновым способом. Применяют несколько технологических приемов. Самый простой – бурение скважины с последующей закладкой взрывчатки. Во время подрыва порода вскрывается. Крупные куски идут на порезку плит. Недостаток метода в большом количестве отхода, который идет на щебень. В крупных частях повышается вероятность возникновения микротрещин, которые проявятся в процессе обработки. Более щадящий метод – закачивание сжатого воздуха в буровую скважину, что приводит к растрескиванию пласта.

Гранитные карьеры на стадии подготовки при разработке месторождения обходятся дешевле, чем мраморные. Но в процессе выработки из-за сложной технологии себестоимость продукции возрастает. Самые лучшие результаты по качеству продукции дает резка пласта породы сразу на блоки. Но именно такой вариант наиболее затратный.

Песчаный карьер

Интенсивное строительство требует много бетона. Песок – незаменимый компонент в его составе. Наличие залежей этого материала на небольшой глубине в непосредственной близости от черты города положительно сказывается на себестоимости строительства. При оценке месторождения берется во внимание химический состав (содержание SiO₂), наличие примесей, огнеупорность, структура породы, ее физико-механические свойства.

Небольшая глубина залегания делает возможным вскрытие месторождения колесной техникой: скреперами, бульдозерами. Выборка осуществляется драглайнами, многоковшовыми экскаваторами, а транспортировка – автомобильным транспортом. Песчаный карьер – это сравнительно неглубокая выработка (до 15 м). Особенность в том, что материал сыпучий. Обеспечить стабильность фронтальных отвалов не получается из-за опасности обвалов. Другая особенность – вероятность подтопления грунтовыми водами, что предполагает их отвод или использование «мокрой» технологии добычи.

Почему рудник, а не шахта?

Постараемся объяснить, почему наши горняки не любят, когда их шахтёрами величают, а рудники – шахтами.

Что общего у рудника и шахты? Оба понятия означают промышленные предприятия по добыче полезных ископаемых. Но есть нюансы:

- Рудник – это горнопромышленное предприятие для добычи полезных ископаемых (преимущественно руды) подземным или открытым способом. (Большой энциклопедический словарь)

- Шахта – производственный объект, осуществляющий добычу полезного ископаемого c помощью системы подземных горных выработок. (Геологическая энциклопедия)

То есть, рудник может заниматься как открытой, так и подземной добычей руды по определению, а шахта – только подземной. Напомним, что, например, на Кировском руднике добыча начиналась сначала открытом способом и лишь потом ушла под землю.

Другое определение шахты из Научно-технического словаря гласит, что шахта – это горная выработка, из которой добывают минералы (в основном уголь и металлические руды).
Большая Советская Энциклопедия дополняет определение рудника – на руднике может добываться руда, горно-химическое сырье (к которому относится и наш апатит) и стройматериалы. На руднике уголь не добывают.

Теперь разберемся с шахтой и штольней.

Дело в том, что дo cepедины 20 в. под термином «шахта» понималась вертикальная или наклонная горная выработка, пройденная c поверхности Земли, для разведки или вскрытия месторождений, согласно геологической энциклопедии.

Штольня же – это горизонтальная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на дневную поверхность.

Спасибо, что осилили этот материал до конца! Давайте уважать традиции и особенности тяжкого труда горняков и шахтёров всего мира! :)

Читайте также:

  
• Видеодомофон tantos mia kit обзор
  
• Для подачи в системах с впрыском топлива используйте специальный шланг barricade
  
• Водоснабжение на содержание общего имущества в многоквартирном доме
  
• Арочная теплица своими руками
  
• В каждом зале музея нужно повесить табличку