Пластом принято называть геологическое тело, сложенное однородной осадочной породой, ограниченное двумя приблизительно параллельными поверхностями и занимающее значительную площадь. Пласт имеет три измерения: длину, ширину и толщину, которые называют соответственно его простиранием, падением и мощностью. Простирание пласта — направление линии пересечения плоскости пласта с горизонтальной плоскостью. Линией простирания АВ называют линию, образующуюся при пересечении поверхности (кровли или почвы) пласта с горизонтальной плоскостью.Положение линии простирания определяется углом простирания (азимутом), который изменяется по направлению часовой стрелки от северного направления меридиана до линии простирания (т.е. простирание пласта определяется азимутом направления линии простирания). Падение пласта — направление линии наклона пласта к горизонтальной плоскости. Линией паления CD называют линию, образующую наибольший угол со своей проекцией на горизонтальную плоскость. Угол падения а — угол между линией паления и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Линии простирания и падения перпендикулярны между собой. Выше и ниже пласта залегают вмещающие горные породы. Толща пород, залегающих над пластом полезного ископаемого, называется кровлей пласта, а залегающая иод пластом — почвой пласта. Мощностью пласта m называется кратчайшее расстояние между кровлей и почвой пласта.Положение пласта в толще пород определяется элементами залегания в данной точке с координатами X, Y, Z (простиранием, азимутом), падением (угол падения) и мощностью, а также глубиной залегания Н (т.е. расстоянием по вертикали от земной поверхности до кровли пласта).По углу падения пласты делят на:1) пологие (а до 18°);2) наклонные (а от 18 до 35°);3) крутонаклонные (а от 35 до 55°);4) крутые (а от 55 до 90″).По мощности пласты делят на:1) весьма тонкие ( m до 0,7 м);2) тонкие ( m от 0,71 до 1,2 м);3)средней мощности (т от 1,21 до 3,5 м); 4) мощные (m свыше 3,5 м).
Различают пласты простого и сложного строения (рис. 2). Пласт простого строения имеет однородное строение (т.е. состоит только из полезного ископаемого). В пласте сложного строения полезное ископаемое разделяется на отдельные слои (пачки) прослойками породы.
Пласты сложного строения имеют полную и полезную мощность. Мощность пласта вместе с находящимися в нем прослойками породы называют полной мощностью. Полезная мощность пласта равна его полной мощности за вычетом суммы мощностей всех прослойков породы. Суммарную мощность пачек полезного ископаемого и прослойков породы, фактически вынимаемых при разработке, называют вынимаемой мощностью
Элементы залегания угольных пластов (мощность, угол падения, простирание)
Пласт-тело плитообразной формы, состоящее из сравнительно однообразной горной породы.
Пласты могут иметь а) однородное (простое) и б) сложное строение.
 |
 |
Тонкие слои пустой породы, заключенные в пласте, называют прослойками.
Угольные месторождения обычно состоят из свиты пластов и пропластков.
Простирание – направление линии пересечения плоскости пласта с горизонтальной плоскостью.
Падение— направление линии, лежащей в плоскости пласта и перпендикулярной линии простирания, а линия наз. линией падения.
Угол, образованный плоскостью пласта с горизонтальной плоскостью, наз. углом падения.
Классификация угольных пластов по углу падения.
· пологие — 0 — 18 градусов;
· наклонные -19 – 35 градусов;
· крутонаклонные — 36 – 55 градусов;
· крутые — 56 – 90 градусов.
Породы, в которых залегает угольный пласт – называют вмещающими или боковыми породами.
Породы, находящиеся над пластом называют кровлей, или висячим боком.
Породы, находящиеся под пластом называют почвой или лежачим боком.
Мощность пласта – расстояние по нормали между почвой и кровлей.
По мощности пласты делятся:
· весьма тонкие – до 0,7 м.;
· тонкие — 0,71 – 1,2м.;
· средней мощности – 1,21 – 3,5м.;
· мощные — свыше 3,5м.
Породы, залегающие над пластом полезного ископаемого, называются кровлей или висячим боком.
Породы, залегающие ниже пласта — почвой или лежачим боком.
Запасы ПИ. Их классификация.
Запасы полезных ископаемых (минеральные ресурсы) — количество минерального сырья и органических полезных ископаемых в недрах Земли, на её поверхности, на дне водоёмов и в объёме поверхностных и подземных вод. Или количество угля в недрах, заключенное в границах шахтного поля. Делятся на:
Геологические запасы – общие запасы полезных ископаемых, в пределах шахтного поля.
Балансовые — группа Запасов полезных ископаемых, использование к-рых экономически целесообразно и эффективно при данном уровне развития техники и технологий добычи и переработки сырья c соблюдением требований законодат. актов.
За балансовые – запасы отработки которые в данное время не эффективна. Считываются с баланса шахт.
Промышленные – запасы кт добываются и выдаются на поверхность.
Потери ПИ. Коэффициент извлечения.
ПОТЕРИ полезного ископаемого— часть балансовых запасов твёрдых полезных ископаемых, не извлечённая при разработке месторождения или утраченная в процессе добычи и переработки.
Для оценки полноты извлечения запасов из недр применяются коэффициент извлечения полезного ископаемого и полезного компонента. Он выражает отношение количества добытого полезного ископаемого вместе с примешанной к нему породой к количеству погашенных балансовых запасов. Величина эта изменяется от 0,4 до 1,2 и более; при разработке тонких жил системами с валовой выемкой — до 3 и более. Коэффициент извлечения полезного компонента из недр выражает отношение количества полезного компонента, извлечённого из недр, к количеству полезного компонента, которое было заключено в подсчитанных балансовых запасах. Коэффициент извлечения из недр полезного компонента — обобщённый показатель.
Шахта, шахтное поле. Размеры шахтных полей. Производительная мощность. Срок службы шахты
Ша́хта (нем. Schacht) — промышленное предприятие, осуществляющее добычу пластовых полезных ископаемых подземным способом и отгрузку их потребителю или на горнообогатительную фабрику.
Шахтное поле — месторождение или его часть, отводимую для разработки одной шахтой. Шахтное поле входит в состав горного отвода шахты; включает один пласт (залежь) или несколько. Обычно шахтное поле имеет форму прямоугольника, ориентированного длинной стороной по простиранию месторождения или пласта. Верхнюю границу поля называют границей шахтного поля по восстанию, нижнюю — границей шахтного поля по падению, боковые границы — границами по простиранию.
Размеры шахтного поля по простиранию и падению зависят от числа и мощности рабочих пластов (залежей), глубины разработки, производственной мощности и срока службы шахты. По простиранию они изменяются обычно в пределах 3-12 км, по падению 4-5 км (на крутых пластах 1-1,5 км). Шахтные поля бывают, как правило, прямоугольной формы, вытянутой по простиранию.
Производственная мощность – фактическая максимально возможная добыча угля установленного качества в единицу времени, определенную исходя из условий производства и состояния горного хозяйства, рационального использования оборудования и трудовых ресурсов.
Срок службы шахты равен времени в течении которого отрабатываются промышленные запасы, в пределах шахтного поля.
Обучение
ТОР 1.Горно – геологические и горнотехнические условия ведения подземных работ
Происхождение угля
Процесс углеобразования протекал с различной интенсивностью в отдельные геологические периоды истории Земли на крупных площадях и локальных участках всех континентов, где сложились благоприятные условия (кембрий – палеозой, мезозой, кембрий — 400 – 60 млн. лет). Влажный жаркий климат способствовал быстрому росту пышной растительности. Растительность накапливалась, заливалась древними морями и реками, заносилась илом, песком. В результате биохимических реакций без доступа аэробных бактерий (без доступа воздуха) растительная биомасса постепенно превращалась в ископаемый уголь – бурый, каменный, антрацит. В результате геологической деятельности – опускания и поднятия морского дна, происходивших по несколько раз – образовалось много отдельных пластов угля, разделенных слоями пустых пород.
Виды ископаемых углей, их применение в народном хозяйстве
Бурые угли — 60-75% углерода, много влаги воды. Теплотворная способность их 5000-7200 ккал/ кг. При хранении на открытом воздухе они быстро выветриваются. Бурые угли используют обычно как энергетическое топливо. Некоторые сорта бурого угля являются сырьем для получения различных химических продуктов.
Каменные угли — 75-87% углерода, теплотворная способность их 7500-9000 ккал/ кг. Эти угли более крепкие, чем бурые, при ударе раскалываются на отдельные куски, по цвету -черные. Каменные угли применяют в промышленности для различных целей. Наиболее ценными являются коксующиеся угли, отличающиеся от обыкновенных каменных углей тем, что при обработке в специальных коксовых печах при температуре 750-1100° без доступа воздуха спекаются, образуя особый продукт — кокс, который применяют на металлургических заводах для выплавки чугуна в доменных печах. При этом из угля выделяются смола и газообразные продукты, из которых после соответствующей переработки изготавливают свыше 300 различных веществ, играющих важную роль в народном хозяйстве.
Антрациты — 87-98% углерода, полуметаллический блеск и раковистый излом, теплотворная способность 7600-9000 ккал/ кг. Цвет антрацита — бархатно- черный, очень крепкий, горит слабым пламенем или совершенно без пламени, почти не выделяет дыма и не спекается, он загорается труднее, чем каменный уголь и для сжигания требует большого количества воздуха, т.е. создания сильной тяги.
Угли подразделяются на технологические марки:
- A — Антрацит
- ПА — Полуантрацит
- Ж — Жирный
- К — Коксовый
- К2 — Коксовый второй
- Г — Газовый
- Д — Длиннопламенный
- ОС — Отощенный спекающийся
- СС — Слабоспекающийся
- Т — Тощий
- КЖ — Коксовый жирный
- ГЖ — Газовый жирный
- Б — Бурый
По крупности кусков выделяют следующие классы:
- Плитный (П) — 100-200 мм
- Крупный (К) — 50-100 мм
- Орех (О) — 25-50 мм
- Мелкий (М) — 13-25 мм
- Семечко (С) — 6-13 мм
- Штыб (Ш) — 0-6 мм
- Рядовой (Р) — 0-200 мм
Горные породы — природные минеральные агрегаты, слагающие оболочку (литосферу) Земли. Они подразделяются на коренные и наносные.
Коренные породы – это породы, залегающие на месте первоначального образования и не подвергавшиеся разрушению.
Наносы – это рыхлые осадочные породы, которые образовались в результате разрушения коренных пород (выветривание, размыв водой и пр.).
Коренные породы по происхождению делятся на три класса:
- Осадочные, которые образовались при осаждении веществ на дне водных бассейнов, на поверхности материков. Особенностью их является слоистость, т.е. чередование слоев различного состава. К ним относятся: уголь, аргиллит, алевролит, песчаник, известняк, глина и др.
- Магматические, которые образовались в результате застывания на поверхности Земли или в недрах земной коры магмы. Гранит, сиенит, диабаз, базальт и др.
- Метаморфические, образовались из осадочных и магматических в результате изменения (метаморфизма) под влиянием высокой температуры и давления. Кварциты, мрамор.
Верхняя часть земной коры, непосредственно доступная изучению, до глубины 20км сложена на 95% изверженными породами, на 4% — метаморфическими, 1% — осадочными.
Горная порода, которая может быть использована человеком для различных целей, называется полезным ископаемым.
Горные породы, вмещающие полезные ископаемые, называются пустыми породами. Деление пород на пустые породы и полезное ископаемое – условно
В природе полезные ископаемые могут встречаться в твердом (каменный уголь, руды, драгоценные камни, мрамор и пр.), жидком (нефть, вода, рассолы) и газообразном состоянии ( различные газы).
Естественные скопления полезного ископаемого в земной коре, называются месторождением полезных ископаемых.
Месторождения могут быть коренными и россыпными.
Горные породы под действием сил земного притяжения находятся в сжатом напряженном состоянии, которое до проведения выработки является равновесным и устойчивым. Пустоты, образованные в результате горных работ, нарушают это равновесие. В массиве, окружающем выработку, возникают напряжения – неуравновешанные силы, которые называют горным давлением.
Горное давлении проявляется: в виде прогиба, растрескивания и обрушения горных пород, стреляния, вывала бортов выработок, пучения почвы, горных ударов пр.
Свойства горных пород обуславливаются их составом и строением.
К физическим свойствам относятся такие параметры, как: плотность, упругость, прочность, тепловые, магнитные, электрические и прочие свойства.
Горнотехнические свойства – это крепость, абразивность, твердость, буримость, взрываемость и пр.
Изменение одних свойств, ведет к изменению других свойств.
Пример: увеличение пористости ведет к снижению плотности, прочности, упругости, теплопроводности, водопроницаемости и пр.
Свойства горных пород – горнотехнологические параметры – используются для расчетов производительности различных агрегатов, нормирования труда горнорабочих.
К ним относятся: строение и сложение пород, слоистость, прочность, крепость, пористость, вязкость, упругость, твердость, абразивность, пластичность, хрупкость, буримость, разрыхляемость и др.
Строение и физические свойства горных пород обуславливают безопасное и эффективное ведение горнопроходческих и очистных работ.
Состояние и свойства пород определяют способ проведения выработок, тип и плотность крепи подготовительных выработок.
Проявление горного давления и устойчивость выработок в значительной степени зависит от плотностных, водно – физических, прочностных и деформационных свойств пород.
Плотностные свойства – это плотность, объемная масса, удельный вес, объемный вес, насыпная объемная масса и пористость.
В свою очередь пористость определяет водопоглащение, водопроницаемость, газопроницаемость, прочность.
Вводно-физические свойства горных пород – естественная влажность, водопоглащение, размокаемость, размягчаемость, разбухаемость.
Например: абразивность – это способность горной породы изнашивать узлы и детали горных машин, горного инструмента. Чем выше абразивность, тем прочнее должен быть горный инструмент, тем выше его стоимость.
Применяются различные классификации горных пород: по углу падения, по мощности, крепости, устойчивости, обрушаемости и пр.
Крепость горных пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова.
Предел прочности горных пород на одноосное сжатие (в кг/см2) деленное на 100 или в МПа/10.
Пример: если предел прочности крепкого каменного угля на одноосное сжатие 150 кг/см2 разделим на 100, то получим коэффициент крепости по шкале Протодьконова равным 1,5. Обозначается латинской буквой «f «.