Лекции по «Управление горным производством»

Горнорудное предприятие (рудник или комбинат) в своем составе обычно имеет шахты, карьеры, дробильно-сортировочные, обогатительные или агломерационные фабрики, которые в свою очередь делятся на участки, секции, отделы, мастерские и другие производственные подразделения. Кроме того, в состав предприятия включаются учебно-курсовые комбинаты, клубы, ясли, детские сады, отделы рабочего снабжения и др.

К производственным подразделениям относятся цехи и  участки, занятые проведением горных выработок, добычей руды, ее дроблением, обогащением и агломерацией, производством сжатого воздуха, инструментов и запасных частей для ремонта, а также ремонтом оборудования, зданий и сооружений.

Производственная  структура горного предприятия  определяется главным образом специфическим характером и размерами производства металлургического сырья, особенностями технологии добычи руды и ее обогащения. Основной структурной единицей горных предприятий является цех.

Цех — это  производственное обособленное подразделение предприятия, где изготовляется определенный промежуточный продукт или выполняется определенная стадия производства. Небольшие горные предприятия могут работать по бесцеховой структуре с делением на производственные участки. При этом упраздняется промежуточное звено в управлении — цех вместе с его административно-управленческим персоналом — и вместо него образуется производственный участок, возглавляемый мастером, который подчиняется непосредственно главному инженеру и директору предприятия. Бесцеховая система управления повышает оперативность руководства процессами производства, увеличивает роль и ответственность мастера — непосредственного организатора и руководителя участка. Наряду с этим централизация функций управления позволяет наиболее рационально использовать наличный штат руководителей, специалистов и служащих, исключая неизбежный в ряде случаев при децентрализации параллелизм в работе.

Цехи и производственные участки в условиях горного производства подразделяются на основные, вспомогательные и обслуживающие. В основных цехах выполняется определенная стадия технологического процесса или производится готовая продукция. Вспомогательные цехи и участки обеспечивают работу основных цехов, создавая условия для их производительной работы. К их числу относятся компрессорная, цех сетей и подстанций, ремонтный цех и др. Цехи подразделяются на производственные участки.

Производственный участок — это обособленное рабочее место, где коллектив работников выполняет технологически однотипную работу или различные операции по изготовлению одинаковой продукции.

Схема организации рудника  приведена на рис. 1. Основными структурными подразделениями шахты (цеха) являются горные  участки,   создаваемые  для   выполнения   производственных процессов, связанных с проведением горных выработок и производством очистных работ (горно-подготовительные, горно-капитальные и эксплуатационные).

Рис.1 Схема организации  шахты (рудника).

Число эксплуатационных участков зависит от объема добычи руды, числа очистных забоев и характера  рудного тела. При определении границ эксплуатационного участка исходят из наиболее рационального ведения горных работ, эффективности использования горной техники и применения совершенной организации производства и труда.

Для обеспечения  необходимого фронта очистных работ  создают подготовительные участки, занятые проведением подготовительных и нарезных горных выработок. На шахтах со значительным объемом горно-капитальных работ организуют специализированные участки по проведению капитальных выработок (углубка стволов, подготовка нижележащих горизонтов). Эти работы на рудниках выполняют отделы капитального строительства.

Подземный транспорт  предназначен для транспортирования горной массы, материалов, оборудования и для перевозки людей в отдаленные забои. Это же подразделение осуществляет работы по поддержанию и ремонту основных откаточных выработок.

Участок вентиляции выполняет работы по проветриванию  горных выработок, контролю за соблюдением  пылевого и газового режимов на горных участках, поддержанию и ремонту основных вентиляционных выработок.

Первичным звеном в организации производственного  процесса является рабочее место, т. е. часть пространства, где рабочий или группа рабочих выполняет отдельные операции по добыче полезного ископаемого или обслуживанию процесса производства, используя при этом необходимые машины, оборудование и соответствующие приспособления.

 

 

ТЕМА 2 РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.

1. Горные  выработки.

Работы, производимые при  добыче полезного ископаемого или  породы, называют горными работами. В результате ведения горных работ в толще земной коры образуются пустоты (искусственные полости), которые называют горными выработками

Различают выработки открытые, расположенные у земной поверхности и имеющие незамкнутый контур поперечного сечения, и подземные – с замкнутым контуром поперечного сечения, расположенные на некоторой глубине от поверхности.

2. Технология добычи полезных ископаемых открытым способом.

Открытыми горными  работами называют комплекс производственных процессов, производимых с земной поверхности для добычи угля или других полезных ископаемых. Чтобы приступить к разработке пласта, необходимо обеспечить к нему доступ, удалив покрывающую толщу пустых пород. Для этого проводят различные открытые горные выработки.

Горное предприятие, представляющее собой совокупность горных выработок и осуществляющее разработку месторождения полезного ископаемого открытым способом, называют карьером. Карьер, предназначенный для добычи угля, называется также разрезом.

Месторождение (или его часть), разрабатываемое одним карьером, называют карьерным полем. Границами карьерного поля являются поверхности, проходящие через верхний и нижний контуры карьера (рис. 1.1, а). При этом верхним контуром карьера называют линию пересечения борта карьера с земной поверхностью, а нижним – с плоскостью дна карьера,  обычно горизонтальной.

Рис. 1. Элементы уступа карьера:

1 и 2– соответственно нижняя и верхняя площадки уступа,

3 и 5 – соответственно верхняя и нижняя бровки;

4 – откос; 6 – забой; 7 – борт карьера.

Обводненность карьеров характеризуется коэффициентом водообильности, который определяется количеством воды, приходящейся на 1 т добытого полезного ископаемого.

При открытой разработке месторождение  разделяют на горизонтальные слои. Слои вынимают сверху вниз с опережением верхнего слоя по отношению к нижнему. Поэтому в процессе разработки карьер приобретает уступную форму. Уступ разрабатывается последовательными параллельными полосами – заходками. Открытую горную выработку, имеющую значительную длину по сравнению с шириной и глубиной, называют траншеей. Она ограничивается с боков бортами, а снизу – почвой.

Открытым способом добывают твердые  полезные ископаемые.

 

Этапы открытой разработки.

Эти этапы можно разделить на такие периоды: 1.подготовительный, 2. осушение месторождения и ограждение его от стока поверхностных вод, 3.вскрытие месторождения, 4.работы по добыче,5.восстановление поверхности (рекультивация).

Период во время которого проводят первоначальные работы по удалению покрывающих пород для обеспечения доступа к полезному ископаемому наз -горно-капитальным периодом.

Вскрышные и добычные работы являются основой эксплуатационного периода.

Когда горно-капитальные работы выполняются  одновременно с эксплуатационными, этот период называют освоением проектной мощности карьера.  

Вскрышные работы заключаются в удалении пустых пород, закрывающих полезное ископаемое, в результате чего открывается доступ к месторождению. Их начинают от разрезной траншеи.

Трудоемкость разработки определяется относительным объемом вскрышных работ, который характеризуется коэффициентом вскрыши. При постоянной мощности пласта коэффициент вскрыши растет с увеличением мощности покрывающих пород. Следовательно, повышается трудоемкость работы и себестоимость 1 т полезного ископаемого. Наступит момент, когда окажется целесообразным дальнейшую разработку данного месторождения производить не открытым, а подземным способом.

Глубина, при которой себестоимость  добычи 1 т полезного ископаемого  открытым или подземным способом будет одинаковой, является границей открытой разработки или предельной глубиной карьера, которой соответствует предельный коэффициент вскрыши.

Добычные работы, т. е. работы по извлечению полезного ископаемого, производят после того, как в результате вскрышных работ будет обнажено полезное ископаемое и проведена по нему разрезная траншея.

Масштабы открытых горных работ характеризуют параметры карьера. К ним относятся:

– запасы полезного ископаемого, которые определяют возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки;

– конечная глубина карьера, которая определяет возможную производственную мощность, размеры по поверхности, общий объем извлекаемой горной массы;

– размеры карьера по простиранию определяются размерами залежи и влияют на глубину и размеры дна карьера, углы откоса его бортов;

– размеры дна карьера, которые устанавливаются на отметке конечной глубины карьера;

– углы откосов борта карьера, определяемые условиями устойчивости пород прибортового массива и размерами транспортных коммуникаций;

– общий объем горной массы в  контурах карьера – показатель, определяющий производственную мощность и срок его службы.

1.1.4.. Средства механизации при открытых способах добычи полезных ископаемых.

Применяют 3 технологические схемы:экскаваторный, гидравлический и комбинированный (их сочетание). Первый способ универсален, он основан на применении различных типов экскаваторов, транспортных средств и способов рыхления пород. Второй способ, основанный на использовании энергии струи воды, применяется на вскрышных работах при породах, легко поддающихся размыву и транспортированию водой. (при наличии источников воды, дешевой электроэнергии и больших площадей для размещения гидроотвалов).

Добытые полезные ископаемые транспортируют на обогатительную фабрику или потребителям, вскрышные породы отвозят в отвалы. Отвал – породная насыпь, образующаяся в результате планомерного размещения пустой породы. Отвалы бывают внутренние и внешние. Внутренние отвалы располагаются в выработанном пространстве данного карьера, внешние – за его пределами.

 

ТЕМА3. ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ.

Подземные горные выработки – имеют замкнутый контур поперечного сечения, расположенны на некоторой глубине от поверхности. Среди подземных выделяют протяженные, очистные выработки и камеры. Протяженные выработки имеют обычно большую длину и незначительные размеры поперечного сечения. По положению в пространстве они разделяются на вертикальные, горизонтальные и наклонные.

 Формы и  размеры поперечного сечения  выработок

Они зависит от физико-механических свойств пересекаемых ими пород, срока службы выработки, назначения, а также свойств материала крепи.

Наиболее распространенной формой поперечного сечения вертикальных стволов является круглая, редко прямоугольная. Для крепления стволов, имеющих круглую форму применяют монолитный бетон, а прямоугольную – дерево.

Формы поперечных сечений горизонтальных и наклонных выработок более разнообразны. При деревянной крепи - форма прямоугольника или трапеции, при бетонной –сводчатая форма с вертикальными боковыми стенками, при металлической – арочная. В зависимости от величины и направления давления горных пород (бокового или со стороны почвы) выработкам придают круглуюили овальную форму.

 

Рис. 2. Формы поперечного сечения выработок:

а – прямоугольная; б – трапециевидная; в – сводчатая; г – арочная;

 

Размеры поперечного  сечения выработки определяются габаритами подъемных сосудов или транспортного оборудования (клети, скипы, вагонетки, электровозы, конвейеры и др.), необходимыми зазорами между крепью и указанным оборудованием, а также количеством воздуха, который должен проходить по выработке. Минимально допустимая площадь поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок составляет 3,7 м². Отдельные выработки имеют площадь сечения 20 - 25 м².

Шахта. Шахтное  поле

Промышленное предприятие, предназначенное для разработки или разведки месторождений полезных ископаемых, называют горным предприятием. Горное предприятие, осуществляющее добычу угля, руд и нерудных полезных ископаемых подземным способом, называют шахтой.

В понятие шахты как  включают наземные сооружения и совокупность подземных горных выработок. Несколько шахт и поверхностных цехов, объединенных единым административно-хозяйственным управлением, имеющим общее централизованное хозяйство по переработке и отправке поденного ископаемого, образуют шахтоуправление (рудник).

Современная шахта –  высокомеханизированное предприятие, оснащенное производительными машинами и механизмами для добычи и  транспортирования полезного ископаемого, проведения горных выработок, водоотлива и перемещения воздуха по выработкам.

В зависимости от размеров месторождения для его разработки может быть заложена одна или несколько шахт, при этом месторождение делят на части. Часть месторождения, отделенная для разработки одной шахте, называется шахтным полем.