WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«Министерство образования Российской Федерации Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Курбатова О.А., Харин А.З. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНОЙ МЕХАНИКИ Учебное ...»

Министерство образования Российской Федерации

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Курбатова О.А., Харин А.З.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНОЙ МЕХАНИКИ

Учебное пособие

Рекомендовано Дальневосточным региональным

учебно-методическим центром в качестве учебного пособия

для студентов специальности 170100 «Горные машины и оборудование» вузов региона

Владивосток

УДК 622.2(091)

К 93

Курбатова О.А., Харин А.З. История развития горной механики: Учеб. пособие.- Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2004.-137 с.

В учебном пособии изложены история развития горной промышленности России. Приведены основы технологии подземных и открытых горных работ, а также история развития горной механики, методы и средства механизации горных работ, общие принципы проектирования, создания и эксплуатации современных машин и комплектов.

Предназначено для студентов специальности170100 «Горные машины и оборудование».

Авторы: кандидат технических наук, доцент О.А. Курбатова; кандидат технических наук, доцент А.З. Харин.

Рецензенты: В.Ф. Мороз, д-р техн. наук, проф. ИГД ДВО РАН; Р.Г. Кулинич, д-р геолого-минералогических наук ТОИ ДВО РАН © О.А. Курбатова, А.З Харин, 2004 ISВ © Изд-во ДВГТУ, 2004 Содержание Предисловие 4

1. Природные ресурсы планеты 5 Вопросы для самопроверки 8

2. Технология разработки месторождений полезных ископаемых 9



2.1. Общие сведения 9

2.2. Подземный способ добычи полезных ископаемых 9 2.2.1. Подземная разработка полезных ископаемых 9 2.2.2. Технология добычи угля на шахтах 15 2.2.3. Разработка рудных месторождений подземным способом 18

2.3. Разработка месторождения открытым способом 19 Вопросы для самопроверки 21

3.Из истории горного дела 22 Вопросы для самопроверки 28

4. Развитие горной отрасли в России 30 Вопросы для самопроверки 43

5. История развития горной техники в ХХ веке в России 45

5.1. Горные машины для подземных работ 45 5.1.1. Механизация зарубки 45 5.1.2. Очистные комбай

–  –  –

Предисловие Поиски и добыча полезных ископаемых – древнейшая область человеческой деятельности, которая уходит корнями в далекую эпоху палеолита. Камень, медь, железо дали имя огромным по времени историческим эпохам.

Определили начальные этапы развития материальной культуры человечества.

Современное горное производство базируется на передовых методах поиска и освоения недр. Горное дело развивается на основе других естественных наук – физики, химии, биологии, математики. Оно тесно связано с машиностроением, создающим специфические орудия труда горного производства.

Цель данного пособия – познакомить студентов с историей горного производства, со строением горных пород и полезных ископаемых, с развитием горной техники.

1. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ ПЛАНЕТЫ

Планета Земля представляет собой тело сферической формы – геоид и состоит из магнитосферы, атмосферы, гидросферы, земной коры (литосферы), астеносферы, мантии (верхней, средней и нижней) и ядра.

За пределами атмосферы Земля окружена слоем ионизированного газа (ионосферой), а далее вплоть до физического вакуума космоса простирается слой ее собственного электромагнитного поля. Кроме того, в ней присутствуют гелий, неон, ксенон, криптон, водород, озон, аммиак, водяные пары и прочие включения.

Большую часть объема атмосферы Земли составляют азот (78,09%) и кислород (20,95%).

Литосфера – это твердый внешний слой Земли толщиной в среднем 25-80 км. За пределами литосферы к центру Земли располагается мантия и далее ядро [1].

Исследование недр планеты ведется с использованием различных методов и средств. Наибольшие успехи достигнуты при использовании сейсмических методов, основанных на исследовании скорости распространения сейсмических волн, вызванных специальными взрывами.

Установлено, что земная кора неравномерна по своей толщине и имеет сложное строение в различных областях поверхности планеты. Земная кора существенно отличается по своему строению в районе океанов и материков и подразделяется на кору материковую, океаническую и переходную. Материковая кора – это совокупность трех взаимно связанных оболочек. Верхняя – осадочная оболочка, образованная из различных осадочных пород, средняя оболочка сложена в основном гранитами, нижняя – базальтами. В качестве основных породообразующих компонентов в состав гранитов входят кремнезем и алюминий, соответственно 65 и 15%.

Базальты в отличие от гранитов состоят из кремнезема, алюминия, кальция, магния, железа и других минералов.

Горные породы земной коры в соответствии с происхождением подразделяются на осадочные, изверженные и метаморфические. Осадочные породы образованы при разрушении и последующем отложении древних слоев пород. Изверженные, или магматические, образованы в результате охлаждения и кристаллизации поднимавшихся на поверхность различных расплавов (магмы). Метаморфические, т.е. измененные, образованы в ходе процессов изменения осадочных и изверженных пород в условиях высоких давлений и температур [1, 2].

Земля – это не какое-то неизмененное, застывшее образование. В результате движения элементов земной коры в пространстве и во времени слагающие ее породы могут залегать горизонтальными, вертикальными или складчатыми слоями. В структуре литосферы выделяются обширные образования в виде геосинклинальных поясов и древних платформ. Геосинклинальные складчатые пояса – это крупные подвижные области земной коры. Внутри них выделяются прогибы, поднятия и средние области. Древние платформы представляют собой устойчивые и малоподвижные области материковой коры. Кроме этого в земной коре выделяются и другие геологические структуры.

Земля хранит сказочные богатства, представленные различными месторождениями полезных ископаемых, которые сформированы из геологических минеральных образований в виде химических соединений элементов. По данным геологических исследований, содержание химических элементов в земной коре, включая воды морей и океанов, следующее: кислород и кремний - 75%, алюминий - 7,4%, железо – 4,2%, кальций – 3,3%, натрий – 2,4%, калий и магний – 2,35%, водород – 1,0%, титан – 0,6%, цинк – 0,02%, медь - 0,01%, свинец – 0,002%, золото –0,0000005%. Кроме того, в земной коре встречаются и многие других элементы, однако их содержание очень мало.

В естественном состоянии полезные ископаемые находятся в твердом, жидком и газообразном виде.

В соответствии с химическим составом и областью применения они подразделяются на следующие виды:

металлические, неметаллические и топливно-энергетические.

Металлические полезные ископаемые представлены рудами различных металлов: черных, цветных, благородных и радиоактивных.

Неметаллические полезные ископаемые представлены различными типами минерального сырья. Это техническое минеральное сырье: алмазы, графиты, асбесты, известняки, тальки, шпаты, драгоценные и поделочные камни и т. д. Химическое минеральное сырье: апатиты, фосфориты, сера, гипс, мышьяк, бор, минеральные краски и т. д. Строительно-минеральное сырье: граниты, суглинки, гравий, глина и т.д.

Топливно-энергетические полезные ископаемые – твердые горные образования, сложившиеся из останков животных и растений прежних геологических эпох, объединенные названием «ископаемые угли»: каменный и бурый уголь, горючие сланцы, антрацит, торф, сапропели, радиоактивные металлы; жидкие – нефть; газообразные

– горючий газ.

Органическая масса всех видов топлива – углей, нефти, сланцев, торфа – состоит из четырех химических элементов: углерода, водорода, кислорода и азота. В зависимости от геологического возраста топлива меняется соотношение между указанными элементами, и в особенности между углеродом и водородом. Например, содержание в торфе углерода 58% и 75-77% - в горючих сланцах, 95% - у антрацитов; водорода у антрацитов 1,9%, 9,9% - у горючих сланцев.

В жидких видах топлива (нефть, мазут, бензин, керосин) содержание углерода изменяется от 85% до 87,5%, а водорода от 12% до 15%.

Горючие сланцы и сапропелитовые угли, имеющие наиболее молодой возраст, содержат в своих молекулах значительное количество водорода, поэтому они в основном служат для получения жидкого топлива.

Человек на протяжении многих веков использует минеральные богатства планеты. Если в начале своей истории человек использовал различные виды камня (кварц, кремень, яшму), то в дальнейшем он научился добывать каменную соль, олово, ртуть, свинец, медь, серебро и др. Медь и золото были освоены в IY-III вв. до н.





э. Позднее начинают добывать бронзу и железо. Они применяются для изготовления орудий труда, оружия и др.

Интенсивное развитие получает добыча строительных горных пород.

С развитием человеческого общества добыча полезных ископаемых из недр планеты постоянно возрастала. В настоящее время в сферу жизнедеятельности человека входят 105 элементов. В нашей стране имеются ресурсы минерального сырья, которые практически полностью обеспечивают потребности народного хозяйства. Но необходимо отметить, что рост добычи полезных ископаемых уже в наши дни сопровождается ухудшением горно-геологических условий ведения горных работ, снижением содержания полезных компонентов в месторождении. Вследствие интенсивной разработки существенно изменились запасы полезных ископаемых, расположенных вблизи земной поверхности. Уже сегодня горные работы с глубины 100 м уходят на глубину более 500 м. В некоторых странах разработка месторождений полезных ископаемых ведется на глубине 2-3 км.

Вполне понятно, что извлечение полезных ископаемых с больших глубин требует создания принципиально новых методов и средств добычи.

Вопросы для самопроверки

1. Из каких частей состоит планета Земля?

2. Какие газы входят в атмосферу Земли?

3. Что представляет собой литосфера?

4. При помощи, каких методов ведется исследование недр планеты.

5. На какие виды подразделяется кора Земли?

6. На какие виды подразделяются горные породы земной коры?

7. В каком естественном состоянии находятся полезные ископаемые в земной коре?

8. Из каких основных элементов состоит органическая масса всех видов топлива?

2. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

–  –  –

Твердые полезные ископаемые добываются из недр земли двумя основными способами - открытым и подземным. Причем уровень добычи открытым способом во всем мире составляет около 80%. Преимущественное распространение открытого способа добычи полезных ископаемых объясняется в основном низкой, по сравнению с подземной, себестоимостью 1 т добытого сырья. Главными факторами этого являются благоприятные горнотехнологические условия открытой добычи (относительно неглубокое залегание, значительная мощность полезных ископаемых, достигающая нескольких десятков и сотен метров), возможность применять высокопроизводительную вскрышную, добычную и горно-транспортную технику, мощные машины (экскаваторы, буровые станки и т. д.), железнодорожный транспорт.

Современные карьеры и разрезы, шахты и рудники представляют собой высокопроизводительные и автоматизированные производственные комплексы, включающие в себя весьма протяженные и разнообразные горные выработки, различные промышленные здания и сооружения, системы энергомеханического оборудования, автоматизации и управления с применением средств микрокомпьютерной техники.

–  –  –

Под горной технологией подразумевается совокупность приемов и способов изменения природного состояния недр земли с целью получения минеральных продуктов или использования подземных пространств.

Составными частями добычи угля являются система вскрытия месторождения, система подготовки шахтного поля и система разработки месторождения.

В момент своего образования пласты осадочных горных пород были горизонтальными. Позднее под воздействием сжатия земной коры они приняли наклонное, а иногда крутое положение, изгибаясь в складки, а иногда разрывались и как бы сползали вниз по трещинам, образуя сбросы (рис. 2.1).

Образуя сбросы, угольные пласты редко залегают в одиночку, обычно располагаются группами, по нескольку пластов, разделенных пустыми породами. Такая совокупность угольных пластов называется свитой.

Месторождения каменного угля, состоящие из нескольких свит и отдельных пластов, простирающихся на большое расстояние, называются каменноугольным бассейном.

–  –  –

Угольные пласты различаются по мощности (толщине) и углу падения. Мощность пласта измеряется расстоянием от почвы до кровли пласта. Пласты мощностью до 1,3 м называют тонкими, от 1,3 до 3,5 м – средними, а от 3,5 и выше – мощными. По углу падения пласты делятся на полого падающие, залегающие под углом 0к горизонтальной плоскости, наклонные – от 250 до 450 и крутопадающие – от 450 до 900 (рис. 2.2).

Положение пласта в пространстве определяется падением и простиранием (рис. 2.3). Линией падения будет то направление, которое лежит в плоскости пласта и по которому катится вниз капля воды. Направление же перпендикулярное к линии падения и идущее вдоль пласта, называется линией простирания. Линия простирания получится при пересечении любого наклонно залегающего пласта горизонтальной плоскостью.

Падение пласта – наибольший наклон пласта, определяемый относительно горизонтальной плоскости (угол падения).

Простирание пласта – направление горизонтальной линии на поверхности пласта.

Рис. 2.2. Различные углы падения пласта

Рис. 2.3. Простирание и падение пласта Под горными работами подразумеваются работы по проведению и содержанию горных выработок. Чтобы иметь возможность эксплуатировать горное месторождение, необходимо получить к нему доступ с поверхности земли. Вскрытие месторождения и последующая обработка осуществляются проходкой ряда специальных выработок, представляющих собой полости в земной коре и имеющих разную форму сечения (прямоугольную, трапециевидную, круглую, овальную и т.д.). Каждая пройденная выработка имеет свое функциональное значение и характер пространственного расположения относительно горного массива.

Горные выработки по назначению делятся:

на разведочные – для разведки полезных ископаемых (скважины, шурфы, канавы и т. д.);

на вскрывающие – открывающие доступ к полезным ископаемым (стволы: вертикальные, наклонные и слепые, штольни, квершлаги и др.);

на капитальные – служат для доступа к полезным ископаемым и обслуживания подземных работ (машинные камеры, околоствольный двор и др.);

на подготовительные – с их помощью подготавливают участки к выемке (штреки, орты, уклоны и др.);

на нарезные – служат для разделения полей и блоков шахт на очистные участки (этажные и подэтажные штреки, бремсберги, уклоны, просеки, печи, скаты, ходки и др.);

очистные – предназначенные для добычи полезного ископаемого (лавы, камеры и др.).

К элементам горной выработки относятся: устье, забой, бока, почва и кровля.

Устье – это начало горной выработки.

Забой - постоянно перемещающаяся поверхность, на которой ведутся горные работы.

Почва – это поверхность, ограничивающая выработку снизу.

Кровля – ограничивает выработку сверху.

Бок – поверхность, ограничивающая выработку сбоку.

Сопряжение – место соединения одной выработки с другой.

В зависимости от расположения по отношению к пласту горные выработки делятся:

на полевые – пройденные по породам параллельно пласту;

на пластовые – пройденные по пласту, часто с подрывкой боковых пород.

По расположению в пространстве выработки делятся на вертикальные, горизонтальные и наклонные.

К вертикальным горным выработкам относятся: ствол, шурф, слепой ствол, гезенк. Две первые из них имеют выход на дневную поверхность.

Ствол предназначен для вскрытия шахтного поля и обслуживания подземных работ.

Шурф - вертикальная выработка небольшой длины и поперечного сечения, предназначенная для вентиляции, перемещения людей и спуска материалов.

Слепой ствол служит для подъема угля с нижнего горизонта на верхний и для вентиляции.

Гезенк предназначен для спуска угля сверху вниз под действием собственного веса. Может служить для вентиляции и передвижения людей.

К горизонтальным выработкам относятся: штрек, квершлаг, штольня, орт, просек. Обычно они проводятся не строго горизонтально, а с уклоном 2-50 в сторону движения груженого состава, что обеспечивает сток шахтной воды к водосборнику.

Штрек – это выработка, проведенная по простиранию пласта и предназначенная для транспортировки горной массы, передвижения людей, вентиляции.

Квершлаг имеет то же назначение, что и штрек, но проводится вкрест простирания пласта. Он, как правило, соединяет (вскрывает) соседние пласты.

Штольня имеет выход на дневную поверхность, предназначена для вскрытия шахтного поля и обслуживания подземных работ.

Орт проводится вкрест простирания пласта, но проходит по самому пласту от лежачего до висячего бока. И имеет то же назначение, что штрек и квершлаг.

Просек проводится по простиранию пласта без подрывки боковых пород и служит для транспорта и вентиляции между лавой и транспортным штреком.

Наклонные горные выработки: наклонный ствол, наклонный шурф, сбойка, бремсберг, уклон, скат, печь, ходок.

Наклонный ствол имеет выход на поверхность. Проводится по падению пород или пласта и предназначен для вскрытия шахтного поля и обслуживания шахтных работ.

Наклонный шурф проводится также с выходом на поверхность и имеет такие же размеры и назначение, что и вертикальный.

Сбойка бывает наклонной и горизонтальной, может иметь выход на поверхность и служит для вентиляции.

Бремсберг проводится по восстанию пласта. Служит для спуска полезного ископаемого с вышележащего горизонта на нижележащий с помощью механических средств.

Уклон пройден по падению пласта для транспортирования полезного ископаемого снизу вверх.

Скат проводится так же, как бремсберг, и уголь по нему транспортируется под действием собственного веса.

Печь проходит по восстанию и имеет то же назначение, что и просек.

Ходок проводится параллельно бремсбергу, уклону, скату, предназначен для передвижения людей и транспортирования материалов.

К очистным выработкам (по назначению) относятся лава и камера.

Лава (название устаревшее) – протяженная выработка (длиной более 25 м и шириной 3-4 м), пройденная по пласту. В ней добывают уголь.

Камера имеет то же назначение, что и лава, находится в угольном массиве и сравнительно большой ширины [2, 3].

–  –  –

Системы разработки классифицируются также в зависимости от тех- 2.2.3. Разработка рудных месторождений нологии очистных работ и от направления перемещения очистного забоя подземным способом по отношению к элементам залегания пласта. Различают системы разработки на всю мощность пласта и с делением его на слои, а также с пере- Рудные месторождения имеют свои особенности. Большинство тамещением забоя по простиранию, падению и восстанию. ких залежей сложнее по залеганию, чем пластовые угольные, имеют неМощные крутые пласты успешно разрабатываются с помощью щитовой правильные формы в виде линз, жил, рудных столбов и гнезд. Характерсистемы. В этом случае длинный столб делится по простиранию печами на ная особенность этих месторождений – широкий диапазон свойств руд и столбы по падению, которые отрабатываются сверху вниз.

пород -от рыхлых и неустойчивых до весьма крепких. Элементы залегания непостоянны: мощность рудного тела, угол падения и направление простирания изменяются в больших пределах. Поэтому разработка руд сложнее, чем угольных месторождений.

Для вскрытия рудных месторождений применяются те же способы, что и при разработке угольных. Разница лишь в глубине разработки. Если на угольных месторождениях она достигает 1600 м, то на отдельных рудных – превышает 3500 м.

При разработке рудных месторождений применяют в основном этажный способ подготовки шахтного поля. Особенности разработки руд следующие: отбойку руды в основном ведут буровзрывным способом, крепкие и устойчивые вмещающие породы и большинство руд позволяют не крепить выработанное пространство. Полное отсутствие или незначительное содержание вредных газов в рудничной атмосфере обеспечивают благоприятные условия для проветривания. Руду из очистных забоев транспортируют под действием собственного веса, скреперами или самоходными машинами. Горным давлением управляют полным обрушением, полной закладкой и магазинированием руды.

–  –  –

1. Какими основными способами добываются полезные ископаемые из недр земли?

2. Какой способ добычи имеет более низкую себестоимость?

3. По каким параметрам различаются угольные пласты?

4. Чем определяется положение пласта в пространстве?

5. Какие работы подразумеваются под горными?

6. Какие выработки относятся к вскрывающим?

7. Для чего проходятся разведочные выработки?

8. Какие выработки относятся к капитальным?

9. Какие выработки относятся к нарезным?

10. Какие выработки относятся к очистным?

11. Назовите элементы горной выработки.

12. Какие способы отработки шахтных полей вы знаете?

13. От каких параметров зависят системы разработки угольных месторождений подземным способом?

14. Какие способы вскрытия месторождений применяются?

15. Какие системы разработки применяются для отработки рудных месторождений?

16. В чем отличие карьера и разреза.

17. Какие выработки относятся к вскрывающим на открытых горных разработках?

18. Какие системы разработки открытым способом вы знаете?

3. ИЗ ИСТОРИИ ГОРНОГО ДЕЛА

Горное дело – это отрасль техники, охватывающая всю совокупность процессов извлечения из недр земли полезных ископаемых, их переработки и обогащения, с целью использования в промышленности, на транспорте и в быту. Полезные ископаемые в природе находятся в твердом, жидком и газообразном состояниях. Скопление на поверхности или в недрах земли минерального вещества, по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования, называют месторождением полезного ископаемого.

Разработка месторождений полезных ископаемых имеет древнейшую историю. Вереница тысячелетий скрыла от нас, где и когда впервые человек стал добывать полезное ископаемое из недр земли. Несомненно, что в ранний период каменного века первобытные люди собирали камни по берегам рек и изготавливали из них орудия труда. Потом кремень стал основным материалом для таких орудий. Его стали разыскивать, а потом и выкапывать из земли - это были первые горные работы.

В различных местах Европы и Азии обнаружили воронкообразные горные выработки с остатками кремниевых орудий. Если кремень залегал в горе, то древние люди добывали его, углубляясь в породу в горизонтальном направлении. В результате получались пещерообразные, иногда весьма глубокие, выработки – прообраз будущих штолен. В дальнейшем научились находить отложения полезных ископаемых под наносными породами, проникая сквозь них, производить крепление выработок при помощи прутьев, расширять стволы в нижней части, создавая прообраз околоствольного двора (рис. 3.1).

Естественно, чем глубже шахты, тем больше труда затрачивалось на их сооружение. Легче вскрывать месторождения наклонными и горизонтальными выработками, которые легче проходить, крепить, а вентиляция и доставка полезного ископаемого упрощается.

Очень рано появилась комбинация наклонно-вертикальных выработок, которая обеспечивала лучший выход на дневную поверхность, и способствовала лучшему проветриванию.

Первые выработки не крепились, но уже было известно, что наиболее устойчивыми являются стволы с круглым сечением. Затем появились выработки с прямоугольным сечением, крепление которых осуществлялось ивовыми прутьями, а потом стала использоваться и деревянная крепь [7].

В Древнем Риме для прокладки водопровода проходились штольни в несколько километров с десятками вентиляционных шахт и шурфов, в слабых породах применялось деревянное и кирпичное крепление [8].

–  –  –

горных выработок. Горные инструменты состояли из кирок разных раз- системы разработки угольных месторождений. Наиболее ранними системами были камерные, применявшиеся на пологих пластах средней меров, железных клиньев, молотков, ломов, кайл, скребков и лопат [10].

Большие сдвиги произошли в транспортировке горной массы, осо- мощности [9].

бенно под землей. Появились одноколесные тачки, затем тележки на ко- В XYII-XYIII вв. при транспортировке стали использоваться рельсы лесах, перемещающиеся по деревянному настилу. Для фиксирования (сначала в виде деревянных брусьев с металлической накладкой, а затем тележки при ее движении использовались направляющие костыли, из уголкового профиля железа).

скользящие по настилу. В связи с развитием каменноугольной промышленности совершенстЗначительно усовершенствована была техника подъема, водоотлива, вовалось проветривание горных выработок. Широкое применение полувентиляции и обогащения. Вначале подъем осуществлялся ручным воро- чило проветривание с помощью подогрева воздуха [10].

том, впоследствии его оборудовали маховым колесом. С XYIII в. начинается интенсивное развитие промышленности: появПрименявшиеся во времена Агриколы системы в качестве конструк- ляются паровые машины; широкое применение находит в качестве истивных основных элементов имели канаты и цепи, подъемные сосуды и точника энергии уголь; сталь становится основным конструкционным барабаны. Канаты были оснащены железными крюками, на которые на- материалом; строятся железные дороги. ХХ век характеризуется еще девались дужки сосудов. Транспортировку на поверхность горной массы более существенными качественными сдвигами в промышленности.

и различных материалов осуществляли бадьями, корзинами, мешками, а Появились первые паровые турбины и двигатели внутреннего в случаях использования штолен - вагонетками, тачками, корытами. сгорания, электрические машины. Электропривод позволил решить Подъемные барабаны изготовлялись из дерева и оборудовались специ- проблему механизированной доставки полезного ископаемого. Подальными тормозными дисками, обеспечивающими изменение скорости земные установки стали снабжаться электрическими двигателями. Их применение внесло большие изменения в организацию водоотлива и движения грузов [8].

В связи с изобретением конного привода люди на подъеме были за- вентиляции [10].

менены животными. Далее в качестве двигателя было применено гидрав- Развернувшаяся в этот период научно-техническая революция пролическое колесо [10]. должается и в наши дни.

Водоотлив осуществлялся с помощью ковшовых элеваторов, норий, кожаных мешков. Начали появляться поршневые деревянные насосы, но они во времена Агриколы не получили широкого распространения. Для усиления естественной вентиляции применялись специальные конфузо- Вопросы для самопроверки ры, щиты и т. д. Большое значение для проветривания рудников приобрели нагнетающие и всасывающие мехи, заимствованные в металлургии. 1. Каким минералом для изготовления орудий труда пользовались Труд Агриколы в течение двухсот лет был основным пособием для всех люди в древности?

рудокопов [8]. 2. Какой формы выработки проходили в древние века?

Первое упоминание о добыче каменного угля в Европе относится к 3. Почему в древности перешли с вертикальных на наклонные и гогг. Уничтожение лесов в густонаселенных районах явилось ризонтальные выработки?

предпосылкой для разработки угольных месторождений. 4. Какой материал впервые стали использовать для крепления выраЭволюционный процесс развития наук, в том числе механики, за- боток?

медлился в Средние века. Начиная с XY века, период застоя сменился 5. В какой период стали добывать медные, оловянные руды и другие интенсивным ростом исследований. Имя Леонардо да Винчи связано полезные ископаемые?

с исследованием в области теории механизмов. Г. Галилей впервые 6. Когда стали использовать для добычи полезных ископаемых предизлагает основы динамики материальных систем. И. Ньютон открыва- варительный вруб и огневой способ?

ет законы действия и противодействия всемирного тяготения, сложе- 7. Кто был автором первых письменных работ, связанных с горным ние движений. делом?

С начала ХYII в. в горном деле стал использоваться порох – мощное 8. Какая эпоха создала орудия труда, применяемые и сейчас (молот, средство для разрушения горных пород. В это время начали развиваться наковальня, топор, бурав, щипцы и др.)?

9. Какие проблемы появились с увеличением выработок?

10. Как проводилось осушение выработок?

11. Какие применялись способы проветривания выработок?

12. Как защищали выработки от обрушения?

13. Назовите способы подъема полезного ископаемого на поверхности в древние времена?

14. Кто первый описал принятые системы разработки месторождений и простейшие механизмы, применяемые

15. Какие изобретения Архимеда применялись на горных разработках?

16. Какими способами транспортировали полезное ископаемое под землей?

17. По каким причинам в Европе, а затем и в Америке началась добыча угля?

18. Какое изобретение Леонардо да Винчи применяется до сих пор?

4. РАЗВИТИЕ ГОРНОЙ ОТРАСЛИ В РОССИИ

Освоение недр на территории нашей страны началось в очень давние времена. Вот лишь некоторые исторические факты. В XI-XII вв. ведется добыча мусковита – оконной слюды на землях Соловецкого монастыря, каменной соли в Приуралье и Нижнем Поволжье, использование апшеронской нефти упоминается в XYII в. Появились и первые специалисты для ведения подобных работ – рудознатцы. Но в связи с нашествием татаро-монголов начиная с XII в. существовавшие промыслы прекращают свою деятельность [11].

Археологические раскопки свидетельствуют, что народы, проживающие на территории юга России, были знакомы с ископаемым углем в X-XI вв., так как многие угольные пласты выходили прямо на поверхность земли.

В исторической литературе встречается предание, что Петр I во время одного из азовских походов в конце XYII века, увидев образцы «земляного уголья», показанные ему казаками произнес вещие слова: «Минерал сей если не нам, то потомкам нашим зело полезен будет!» [12].

Горной промышленности Петр I уделял особое внимание. К концу XYIII века он пришел к выводу, что освоение полезных ископаемых не должно зависеть от частной собственности на землю, а должно быть свободным и узаконил этот принцип в 1719 г. в замечательном документе «Берг-привилегия». На основе этого документа была создана Бергколлегия, на которую было возложено не только руководство поисками руд и минералов, но и управление горными металлургическими заводами. Указ Берг-коллегии, изданный в конце 1772 г., гласил: «Иметь старание о прииске каменного уголья…дабы оным лесам теми угольями было подспорье».

На городских площадях, в слободах и селах подьячие всенародно читали указ Петра I: «Соизволяется всем и каждому дается воля, какого бы чина и достоинства не был, во всех местах, как на собственных, так и на чужих землях искать, копать, плавить, варить и чистить всякие металлы, сиречь: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, тако ж и минералов, яко селитра, сера, купорос, квасцы и всяких красок, потребные земли и каменья, к чему каждый толике промышленник принять может, колико тут завод и к тому подобное иждивение востребует».

Царский указ заканчивался грозным предупреждением: «А тем, которые изобретенные руды утаят и доносить о них не будут… объявляется наш жестокий гнев, неотложное телесное наказание и смертная казнь».

Нужды быстроразвивающейся металлургической промышленности жженную спичку. Вокруг плота возникло пламя, которое горело 8 минут, заставили при Петре I начать учет топливных ресурсов. Естественно, и только благодаря случайности никто не пострадал.

возник вопрос о возможности использовать минеральное топливо. Впоследствии на берегах Печоры была обнаружена нефть, а в районе притока реки Воркуты – уголь [11].

В конце царствования Петра I в Россию для разведки и разработки каменного угля прибыли иностранные землекопы во главе с Иоганном До 20-х годов XIX в. Россия была на первом месте по выпуску чугуНиксоном. Они должны были обследовать недра Воронежской губернии на (в 1,5 раза больше, чем во Франции, в 4 раза больше, чем в Пруссии, и и устье реки Дна, где «приискал уголь» подьячий Капустин. в 3 раза больше, чем в Бельгии).

Создание Берг-коллегии принесло свои плоды в 1721-1723 гг. посту- Но были забыты указы Петра I. Уже в XYIII в. появляются указы сопили заявки об открытии угольных месторождений в Донбассе, Подмос- вершенно иного содержания. Екатерина подтверждает право собственноковье, Кузбассе. сти владельца на «все в недрах ее сокровенно минералы и изращения»

[11, 12].

Датой открытий угольных месторождений Донбасса является 1721 г., а честь первооткрывателя принадлежит Григорию Капустину. Родился Иногда помещики сдавали землю в аренду, получая за это огромную он в селе Даниловском, близ города Кинешмы Костромского уезда в кре- ренту (2-2,5 копейки с каждого пуда добытого угля). Поэтому уголь был стьянской семье и был подьячим приказной избы. Между делом зани- очень дорог. Развитие горной промышленности тормозил недостаток мался поисками руд в окрестностях Костромы. В 1715 г. попал в состав рабочей силы. В те годы в России не было права свободного найма рабобригады рудознатцев, прибыл в Донецкие степи и здесь нашел в 1721 г. чей силы.

образцы углей в районе города Лисичанска Луганской области (сейчас Украина).

Через год в районе Бахмута (г. Артемовск) Никита Вепрейский и Семен Чирков организовали добычу ископаемых углей, которые использовались при солеварении и в кузнечных горнах.

В 1772 г. рудознатец Михаил Волков открыл первое каменноугольное месторождение на берегу реки Томь (нынешний Кузнецкий бассейн).

В этом же году Берг-коллегия получила первые образцы ископаемого угля из Подмосковья, присланные русскими рудознатцами Иваном Палициным и Марком Титовым.

По дореволюционным источникам, начало регулярной добычи каменного угля на территории Донбасса приписывалось казаку - горнопромышленнику Двуженому, который приблизительно в 1790 г. добыл около 3000 пудов антрацита вблизи Екатерининской станицы и доставил его в Таганрог.

Особое место приобретает Урал с его громадными естественными богатствами. Разведка месторождений осуществлялась с помощью скважин. На рис. 4.1 показана проходка скважины с помощью ручного ворота.

Россия, удерживающая мировое первенство в области металлургии и горного дела вплоть до середины XIX в., позже оказалась в иных условиях.

В конце ХIХ в. группа краеведов заинтересовалась легендами о реке Печоре. Они обошли тайгой пороги, сделали плот и спустились вниз по Рис. 4.1. Проходка буровой скважины в России в XYIII веке течению. Во время путешествия кто-то закурил и выбросил в воду зас помощью деревянных труб и ручного ворота

–  –  –

За создание и освоение этого комбайна работникам «Гипроуглемаша» А.В. Топчиеву, А.А. Пичугину, В.М. Балыкову, А.М. Ксенофонтову в 1957 г. была присуждена Государственная премия СССР.

Опыт применения комбайна ККП-1 на пластах мощностью 0,8-1,3 м и комбайна К-19, работающего по аналогичной технологии на пластах мощностью 0,55-0,85 м, показал, что на крутых пластах, так же, как и на пологих, следует ориентироваться на узкозахватный способ выемки, с учетом результатов работы опытных партий узкозахватных комбайнов К-32 и К-55. «Донгипроуглемаш» в 1957 г. разработал комбайн УКР, который позднее был заменен более совершенным комбайном типа «Темп», а затем комбайном «Комсомолец».

Для пластов мощностью 0,45-1,4 м эти комбайны экспортировались в зарубежные страны. За создание и внедрение этих комбайнов группе ученых (С.М. Арутюняну, В.И. Распопову, А.И. Башкову, К.И. Дьяченко и др.) присуждена Ленинская премия [15, 16, 17].

Для выемки весьма тонких (0,3 - 0,7 м) угольных пластов создан комбайн «Поиск-2» (рис. 5.13) - главные конструкторы И.Ф. Иванов и Рис. 5.13. Угольный комбайн «Поиск-2»

Б.А. Коденко. Этот комбайн выпускается с середины 70-х годов Горловским машиностроительным заводом.

Частые внезапные выбросы угля на крутых пластах заставили конструкторов и научных работников направить свои усилия на создание выемочно-крепежных аппаратов с дистанционным управлением, позволяющих выводить людей из лавы во время добычи угля, обеспечивая тем самым их безопасность.

Это направление реализовано созданием стругоконвейерных агрегатов типа АЩ (главный конструктор Г.Г. Васильев), АНЩ (главный конструктор К.И. Дьяченко) для отработки крутых пластов мощностью 0,7-2,2 м; фронтального стругового агрегата АК-3 (рис. 5.14) и комбайнового АК-3К (главный конструктор А.А. Долинский), отрабатывающих крутые пласты мощностью 1,6-2,5 м столбами по простиранию. Агрегаты не имеют аналогов за рубежом.

В последние годы разработан и изготовлен очистной комплекс КГУ-Д «ДонУГИ» с дистанционным автоматизированным управлением для отработки крутых пластов по простиранию (главные конструкторы И.Ф. Иванов, А.Н. Ярошевич) [14, 15, 16, 17, 18].

Рис. 5.14. Агрегат АК-3

В последнее время наметилась тенденция создания погрузочных маМеханизация проведения подготовительных шин с боковой разгрузкой ковша. Начался серийный выпуск мобильных выработок погрузочных машин с боковой разгрузкой ковша типа МПК-3.

В начале ХХ в. подземные подготовительные выработки проводили Дальнейший успех в повышении технического уровня в этой области вручную кайлами, позднее отбойными молотками. Разрушение пород связан с разработкой и освоением погрузочных машин непрерывного взрыванием при ручном бурении, а затем ручными бурильными молот- действия на гусеничном ходу 1ПНБ-2 и 2ПНБ-2, ПНБ-3Д с боковым наками стало применяться несколько позже. Отбитый уголь и породу гру- гребающим органом. Образовалось семейство погрузочных машин более зили в вагонетки вручную. производительных и маневренных, чем ковшовые, к тому же они просты Скорости проведения выработок не превышали 15-30 м/мес. при в управлении.

низкой производительности 0,3-0,5 м3/выход. Возросшая потребность в С помощью этих машин на угольных и рудных шахтах произвоугле удовлетворялась повышением интенсивности работ в очистных за- дится погрузка угля и пород с коэффициентом крепости до 12-16, боях. Для своевременной подготовки очистных забоев необходимо было размерами кусков до 600 мм в выработках любой площади сечения и наклоном ± 8-100.

увеличить скорость проведения подготовительных выработок, а это возможно только при механизации основных операций. Погрузочные машины 1ПНБ-У и 1ППН-5У, снабженные удержиРешение этой задачи с самого начала велось в двух направлениях: вающими устройствами, смогут применяться для проведения подготовительных выработок с углом наклона до 18-200.

создание машин для механизации наиболее трудоемких операций – бурение шпуров и погрузка отбитой горной массы; создание проходческих Освоением машин семейства ПНБ в основном завершился второй комбайнов – комбинированных горных машин, выполняющих совместно современный этап механизации погрузочных работ при проходке выраоперации по разрушению массива и погрузку горной массы. боток. Оборудование этих машин аппаратурой для дистанционного Еще в конце 20-х и в 30-х годах проводились поиски средств для ме- управления с помощью выносного пульта улучшает обзор забоя, и созханизации погрузки в вагонетки отбитой горной массы. Создавались дают более безопасные условия труда проходчикам.

скреперные погрузчики различных конструкций – это «утиный нос» на Эффективно используются на рудниках в подземных условиях поконце качающегося конвейера, и перегружатели различного назначения, грузочно-доставочные машины на пневмоходу с дизельными и электрии погрузочные ковшовые машины на рельсовом ходу (УПЛ-1, ПМЛ-2, ческими приводами, самоходные вагонетки, самосвалы и малогабаритПНБ-2), и машины на гусеничном ходу с боковым нагребанием лапами ные экскаваторы.

С-153, и др. Многие из них прошли промышленную проверку и приме- Наибольшее распространение на рудниках получили машины типа нялись на шахтах, повысив скорость проведения выработок и облегчив ПД и ПТ, вагоны типа ВС на пневмоколесном ходу с пневматическими труд шахтеров. Однако большинство из них явились представителями тормозными системами.

переходного этапа в деле создания более совершенных погрузочных ма- В СНГ самосвалы для подземных работ изготавливаются на Могишин. В числе них ковшовая на рельсовом ходу погрузочная машина левском автомобильном заводе с двигателями Ярославского моторного УМП-1 с электроприводом, разработанная в 30-х годах, модернизиро- завода. Находят применение на рудниках автосамосвалы Минского и ванная и вошедшая в серию в 1946-1956 гг. Кременчугского автозаводов, однако широкое внедрение автосамосвалов В дальнейшем эта машина постоянно модернизировалась и выпуска- ограничивается отсутствием малогабаритных автомашин для подземных лась Александровским машиностроительным заводом. В последние годы работ (5-15 т).

здесь выпускаются породопогрузочные ковшовые машины 1ППН-5, Для эффективного выполнения цикла проходческих работ буроППН-5П для погрузки крупнокусковых крепких пород. взрывным способом научные организации и предприятия отрасли провоОчень широкое применение в 1956-1975 гг. нашла электрическая по- дят большую работа по совершенствованию буровой техники. Соверродопогрузочная машина ЭПМ-1 с усовершенствованным механизмом шенствуются буровой инструмент, комплект оборудования для произперекидывания ковша, пригодная при проведении выработок небольшой водства, восстановления и заправки бурового инструмента, повышается высоты. Ее создали и освоили «Гипроуглемаш» и Дружковский машино- мощность и технический уровень электросверл, электробуров и перфостроительный завод. раторов.

Еще в начале века разработчиками был предложен отбойный моло- К числу бурильных установок на колесно-рельсовом ходу следует ток, работающий на сжатом воздухе. В настоящее время применяемые отнести установки типа БУ, которые оснащаются пневматическими бубуровые механизмы разделяются на вращательные и ударно- рильными машинами вращательно-ударного действия поворотные. Имеют они разную массу: легкие (до 10 кг), средние (20-60 БГА-1М или 1100-1-1М, пневмоцилиндрами для подачи бурильной кг) и тяжелые (свыше 60 кг). машины, гидроцилиндрами для подъема и вращения стрелы манипуляПо способу установки они могут быть ручными, колонковыми, ме- тора и др.

ханическими, устанавливаемыми на манипуляторах буровых кареток. По В связи с высокой стоимостью получения пневматической энергии роду потребляемой энергии бурильные машины делятся на электриче- (сжатого воздуха) начался переход на гидравлическую энергию. Инстиские, пневматические, гидравлические и комбинированные. По типу по- тутом «ЦНИИподземмаш» создана бурильная установка с гидравличедатчика они бывают ручные, цепные, канатные, винтовые, гидравличе- ским приводом типа УБГ-1М, сейчас она постепенно внедряется в проские, пневматические и комбинированные. Различается и система очист- изводство.

ки шпура от продуктов бурения – промывкой водой или воздушно- Для поддержания и перемещения электробуров и перфораторов созводяной смесью, продувкой и отсосом пыли, очисткой шпура витой даются манипуляторы, буровые установки на рельсовом и гусеничном штангой. ходу (одно- и многоманипуляторные), а также роботизированные, с проДля бурения применяется буровой инструмент в виде целого бура или граммным управлением манипуляторы, которые устанавливаются на буровой коронки, которая армирована твердым сплавом. Для бурения погрузочных машинах.

шпуров в породах средней крепости и крепких углей нашли широкое при- Работы по созданию проходческих комбайнов, совмещающих одноменение ручные пневматические перфораторы типа ПП. Перфораторы временно отбойку и погрузку породы, начались уже во второй половине применяются при бурении шпуров диаметром 32-46 мм. По принципу дей- 30-х годов, практически одновременно с развитием работ по созданию ствия они ударно-поворотные с автоматическим поворотом бурильного погрузочных машин. Первый в нашей стране проходческий комбайн ПКинструмента. Перфораторы оборудованы виброгасящими устройствами, 1, спроектированный в «Углемашпроекте», был испытан в шахте в конце снижающими вибрацию до действующих санитарных норм. 30-х годов. Модернизированный комбайн ПК-2М (главный конструктор Перфоратор состоит из корпуса и смонтированного в нем ударно- С.И. Чугунихин) с 1950 г. поставлялся шахтам и успешно применялся на поворотного механизма воздухораспределительного устройства клапан- углях со средней сопротивляемостью резанию. Это был первый шаг в ного типа и устройства для очистки шпуров от буровой мелочи. создании проходческого комбайна.

Корпус перфоратора включает в себя головку, цилиндр, буровой па- В Подмосковном бассейне, применяя комбайн ПК-2М с удлиненным трон с буродержателем. Ударно-поворотный механизм предназначен для перегружателем, довели скорость проведения выработок до 1670 м/мес.

нанесения ударов по буровой штанге, ее поворота и состоит из поршня В первой половине 50-х годов создавались проходческие комбайны с ударника, движущегося по направляющей втулке, геликоидного винта с различными видами исполнительных органов, предназначенные для прохраповым механизмом и поворотных букс. В отверстие буксы вставляет- ведения выработок только круглого (ШБМ и ПКГ), арочного («Караганся шестигранный хвостовик бура. да») сечения, трапециевидного (комбайн ПКС) сечения со сплошной выВоздухораспределительное устройство предназначено для попере- емкой угля и породы. Эти комбайны не нашли широкого применения на менной подачи сжатого воздуха в переднюю и заднюю полости цилиндра угольных шахтах и были заменены другими.

перфоратора и состоит из распределителя (клапана), корпуса распреде- Перспективными оказались универсальные по области применения, по лительной коробки и ее крышки. формам и размерам выработок, пригодные для избирательной выемки и Механизм управления представляет собой пусковой кран с рукоят- погрузки угля и породы при проведении по смешанному забою комбайны кой. В нижней части корпуса предусмотрен прилив для крепления его на на гусеничном ходу со стреловидным исполнительным органом.

пневмоподдерживаюшей колонке; головка имеет ручки для поддержива- Комбайн ПК-3 со стреловидным исполнительным органом, снабженния перфоратора при бурении. На базе перфораторов ПП созданы и ши- ным конической коронкой с резакам по спирали, удовлетворяли этим роко применяются в бурильных установках перфораторы типа ПК-60 и требованиям. Он был разработан конструкторами «Гипроуглемаша», ПК-75, в которых бур вращается гипоциклидным, высокомоментным серийно стал выпускаться в 1956 г. и получил широкое применение на гидромотором. шахтах. Созданием семейства комбайнов ПК-3, ПК-3М, ПК-3Р, ПК-7, 4ПУ, ПК-9 и ПК-9Р был завершен первый этап обеспечения шахт комбайновой технологией проведения подготовительных горизонтальных и наклонных (до ± 80) выработок с площадью сечения от 4 до 16 м3.

За создание и освоение промышленного производства проходческих комбайнов типа ПК и « Караганда» в 1967 г. были удостоены Государственной премии СССР В.И. Абморшев, К.И. Лоханин, В.Е. Германов, И.И. Ключников и др.

Совершенствование проходческих комбайнов избирательного действия в последние годы осуществлялось путем повышения энерговооруженности и расширения области применения (по крепости пород и размерам выработки).

Рис. 5.15. Проходческий комбайн 1ГПКС Комбайны ПК-3Р и ПК-9Р заменяются комбайнами ГПК (главный конструктор Я.И. Базер),4ПП-2 (главный конструктор В.Е. Германов).

Комбайном 4ПП-2 проводят выработки по породе с коэффициентом крепости = 5 6 и площадью сечения до 25 м3.

Область применения резцового исполнительного органа ограничена крепостью породы 8. В то же время буровые комбайны ППК-1 и ППК-2 конструкции «Гипроуглемаша» со свободно катающимися зубчатыми шарошками шагающей подачей разрушали породы с 10. Однако ресурс дорогостоящего комплекта шарошек очень мал. Поисковые работы и промышленные испытания комбайнов ТПК, ТОК, КРГ и «Союз-19», оснащенных шарошечными дисками, только во второй половине 80-х годов позволили рекомендовать к изготовлению в установочной серии комбайн КРТ и продолжать работы по комбайну «Союз-19У», которые могут применяться для проведения выработок площадью сечения в проходке 18 и 20 м3 по породам 10.

Особое место в составе подготовительных выработок занимают нарезные, проходимые по пласту. На пластах мощностью выше 1,5м и наклоном 8-100 используются проходческие комбайны 4ПУ, ГПК и др. На тонких пластах получил признание нарезной комбайн КН. Его применение повышает скорости нарезных работ, производительность труда, облегчает труд шахтеров при тонких пластах.

В настоящее время заводы выпускают комбайны избирательного действия со стреловидным исполнительным органом типов 1ПК-3Р, 1ГПКС, 4ПП-2М и 4ПП-5. Наиболее производительными являются комбайны серии ГПКС.

Проходческий комбайн 1ГПКС (рис.5.15) состоит из рабочего органа, включающего в себя телескопическую стрелу 3 и резцовую коронку 1; ходовой части 11; погрузочного устройства 12; гидросистемы 6; электрооборудования 5; пульта управления 7; скребкового конвейера 8; системы пылеподавления 2.

Исполнительный орган смонтирован на поворотной туреме и по- раз, способствовало быстрому распространению щитовой технологии средством силовых цилиндров 4 и 13 может перемещаться в горизон- добычи угля из мощных крутых пластов.

тальной и вертикальной плоскостях при обработке забоя. Стрела теле- За разработку и внедрение сбоечно-буровой машины типа СБМ в скопическая 3 раздвигается до 500 мм. 1946 г. А.А. Могилевскому А.М. Ладыгину и др. присуждена ГосударстХодовая часть представляет собой самоходную гусеничную тележку венная премия СССР. Машина типа СБМ и ее облегченная модификация и предназначена для движения, поворотов и разворотов комбайна. – легкий буровой станок ЛБС для бурения коротких скважин диаметром За ходовой частью размещены гидроцилиндры 10, выполняющие 350мм поставлялись шахтам и успешно применялись в течение многих роль вспомогательных опор-аутригеров, для повышения устойчивости лет.

комбайна. Буровые станки БГА-4 и БГА-2М, выпускаемые Анжерским машиПогрузочное устройство состоит из рамы с закрепленными на ней ностроительным заводом, являются более мощным гидрофицированным, двумя кинематически связанными редукторами нагребающих лап. В с элементами автоматизации, оборудованием для бурения скважин диадвижение приводится от скребковой цепи конвейера. Тяговый орган метром до 1300 мм по углю или смешанному забою 5.

скребкового конвейера представляет собой круглозвенную цепь с уста- Существенным техническим достижением конструкторов «Донгиновленными на ней штампованными скребками. Концевая часть конвей- проуглемаша» и Горловского машиностроительного завода является созера может перемещаться гидродомкратами 9 в вертикальной и горизон- дание и освоение буровых машин Б68-КП и «Стрела», с помощью которых бурят скважины с углом наклона 45-900 и диаметром от 300 до 1000 тальной плоскостях. Важным этапом в переходе к комплексной механизации проведения подготовительных выработок с целью увеличения мм и более в породах с коэффициентом 10.

производительности и сокращения ручного труда является создание про- За разработку, освоение серийного производства и внедрение высоходческих комплексов. копроизводительных машин «Стрела-68» и «Стрела-77» (рис. 5.17) для По способу проведения выработок комплексы разделяются на две проходки основные группы - буровзрывной и комбайновый. восстающих выработок конструкторы «Донгипроуглемаша» А.Г.

В настоящее время существует несколько видов таких комплексов: Лаптев, В.А. Липкович, И.И. Тамарина и другие удостоены Государсткомплекс «Сибирь» для проведения горных выработок венной премии СССР.

буровзрывным способом и комбайновые проходческие комплексы Основной объем проходки стволов шахт и в настоящее время выполКН, КН-78, «Союз-19У» (рис. 5.16, 5.17). няется буровзрывным способом с ручной погрузкой взорванной породы.

Для горизонтальных и слабонаклонных выработок в слабых грунтах В конце 40-х годов проходчики стволов получили и начали применять грейферный грузчик БЧ-1 вместимостью 0,13 м3. В дальнейшем = 0,5 - 3 разработаны и применяются щитовые проходческие комплексы. работы по совершенствованию стволопроходческого оборудования поПроходческие щиты представляют собой передвижную металличе- шли по пути увеличения числа одновременно работающих в забое грейскую оболочку цилиндрической формы, под защитой которой находятся феров, увеличения вместимости грейфера, создания ствольных погруприводы исполнительных и погрузочных органов, конвейерные пере- зочных комплексов с механизированным вождением и дистанционным гружатели, тюбингоукладчики и другое оборудование. управлением грейферами, а так же создание стволопроходческих комРазличают две группы проходческих комплексов: для проведения со плексов и агрегатов.

сборной крепью и крепью из монолитно прессованного бетона. В 962 г. проходчики получили стволовую погрузочную машину Широко применяются на шахтах сбоечно-буровые машины для бу- КС2У/140 с механизированным вождением грейфера. Уровень механизарения горизонтальных, наклонных и крутых скважин круглого попереч- ции погрузки с применением машины КС2У/40 превысил 90%.

ного сечения. За разработку и внедрение, на базе породопогрузочной машины Первая сбоечно-буровая машина СБ. разработанная «Гормашпроек- КС2У/40 проходческого комплекса типа КС сотрудникам «ЦНИИподтом» и с 1939 г. внедрена в производство. Более мощные сбоечно- земмаш» С.И. Быдеровскому, В.Г. Жадаеву, Н.А. Морозову, Д.И. Милобуровые машины СБМ (СБМ-3, СБМ-3У) для бурения скважин диамет- ванову и другим в 1970 г. была присуждена Государственная премия ром 850 мм на всю высоту этажа поставлялась шахтам с 1947 г. Приме- СССР.

нение этой машины ускорило скорость проходки скважины в несколько Рис.5.16. Комплект проходческого оборудования «Сибирь»

1 – несущая платформа; 2,3 – гидродомкраты подъема; 4 – гидравлический механизм; 5 – пульт управления; 6,7 – перегрузочное устройство

–  –  –

конвейерного става Повышение интенсивности работы и производительности труда на рельсовом транспорте стало возможным не только в результате постоянно растущих параметров и эксплуатационно-технических качеств основного оборудования, но и благодаря совершенствованию средств для механизации вспомогательных работ.

В 60-70-е годы институтами КУЗНИУИ и «Гипроуглеавтоматизация» создаются комплексы автоматизированного оборудования для стационарных и полустационарных погрузочных и перегрузочных пунктов, монорельсовых подвесных дорог, канатных дорог для перевозки людей и вспомогательных материалов.

Средства непрерывного конвейерного подземного транспорта разрабатывались еще в довоенные голы. Первые отечественные ленточные конвейеры для подземных горных работ РТ-5, РТ-20, РТ3-15 и другие поставлялись шахтам харьковским заводом «Свет шахтера» и Донецким машиностроительным заводом уже в 1935-1939 гг.

По мере увеличения погрузки на очистной забой и увеличения длины отрабатываемых столбов (увеличением длины транспортирования полезного ископаемого) возникла необходимость замены малопроизводительного рельсового транспорта по наклонным и горизонтальным выработкам на более производительный конвейерный транспорт.

В 1945 г. «Гипроуглемашем» разработаны, а Александровским машиностроительным заводом модернизированы конвейеры РТУ-30, РТ-30, РТМ-30 с рулоннотканевой лентой, шириной 700 мм, которые были положительно оценены на шахтах и эксплуатировались в течение многих лет.

(На рис. 5.20 представлена схема ленточного конвейера).

Однако рост грузопотоков из очистных забоев потребовал выпуск более производительных конвейеров с резинотросовыми лентами, шириной 800 мм КЛ-150; 900 мм – КЛА-250, КЛБ-250.

Крупным успехом в области подземного конвейеростроения признано считать создание и освоения производством нового ряда мощных конвейеров со скоростью движения от 1,5 до 3,15 м/с, рассчитанных на большие длины транспортирования - КРУ-260, КРУ-350 и КРУ-900 (главный конструктор В.И. Чуканов), позволивших сократить число перегрузок угля на конвейерных линиях по наклонным выработкам, особенно по наклонным стволам.

Еще в 50-х годах была спроектирована и изготовлена высокопрочная резина для конвейерных лент, а вулканизационный пресс во взрывобезопасном исполнении способствовал ремонту и соединению отрезков лент.

Дальнейшее развитие подземных ленточных конвейеров предложено двумя параметрическими рядами конвейеров с шириной лент от 1200 до 1600 мм – 2ЛУ-160 с мощностью электродвигателей до 2000 кВт, производительностью до 4000 т/ч и со скоростью движения ленты до 5 м/с. Такие конвейеры устанавливаются в стволах шахт. С 60-х годов на конвейерном транспорте начала решаться сложная задача создания и освоения систем автоматического управления шахтными конвейерными линиями.

В настоящее время применяется система автоматического управления конвейерными линиями АУК-1М, позволяющая включать и отключать до 10 разветвленных конвейеров, контролировать скорость движения, температуру подшипников, сход ленты, перегрузку полезного ископаемого.

Большой вклад в развитие подземного транспорта внесли А.О.

Спиваковский, Н.С. Поляков, Ф.Н. Шклярский, С.А. Волотковский, И.И. Лившиц, И.Г. Штокман, И.П. Ремизов, В.Н. Лебедев, А.А. Андреев, В.А. Дъяков, Л.И. Чугрев, Л.Г. Шахмейстер, Г.Я. Пейсахович и многие другие [17, 18, 20].

–  –  –

конвейерного става Повышение интенсивности работы и производительности труда на рельсовом транспорте стало возможным не только в результате постоянно растущих параметров и эксплуатационно-технических качеств основного оборудования, но и благодаря совершенствованию средств для механизации вспомогательных работ.

В 60-70-е годы институтами КУЗНИУИ и «Гипроуглеавтоматизация» создаются комплексы автоматизированного оборудования для стационарных и полустационарных погрузочных и перегрузочных пунктов, монорельсовых подвесных дорог, канатных дорог для перевозки людей и вспомогательных материалов.

Средства непрерывного конвейерного подземного транспорта разрабатывались еще в довоенные голы. Первые отечественные ленточные конвейеры для подземных горных работ РТ-5, РТ-20, РТ3-15 и другие поставлялись шахтам харьковским заводом «Свет шахтера» и Донецким машиностроительным заводом уже в 1935-1939 гг.

По мере увеличения погрузки на очистной забой и увеличения длины отрабатываемых столбов (увеличением длины транспортирования полезного ископаемого) возникла необходимость замены малопроизводительного рельсового транспорта по наклонным и горизонтальным выработкам на более производительный конвейерный транспорт.

В 1945 г. «Гипроуглемашем» разработаны, а Александровским машиностроительным заводом модернизированы конвейеры РТУ-30, РТ-30, РТМ-30 с рулоннотканевой лентой, шириной 700 мм, которые были положительно оценены на шахтах и эксплуатировались в течение многих лет.

(На рис. 5.20 представлена схема ленточного конвейера).

Однако рост грузопотоков из очистных забоев потребовал выпуск более производительных конвейеров с резинотросовыми лентами, шириной 800 мм КЛ-150; 900 мм – КЛА-250, КЛБ-250.

Крупным успехом в области подземного конвейеростроения признано считать создание и освоения производством нового ряда мощных конвейеров со скоростью движения от 1,5 до 3,15 м/с, рассчитанных на большие длины транспортирования - КРУ-260, КРУ-350 и КРУ-900 (главный конструктор В.И. Чуканов), позволивших сократить число перегрузок угля на конвейерных линиях по наклонным выработкам, особенно по наклонным стволам.

Еще в 50-х годах была спроектирована и изготовлена высокопрочная резина для конвейерных лент, а вулканизационный пресс во взрывобезопасном исполнении способствовал ремонту и соединению отрезков лент.

Дальнейшее развитие подземных ленточных конвейеров предложено двумя параметрическими рядами конвейеров с шириной лент от 1200 до 1600 мм – 2ЛУ-160 с мощностью электродвигателей до 2000 кВт, производительностью до 4000 т/ч и со скоростью движения ленты до 5 м/с. Такие конвейеры устанавливаются в стволах шахт. С 60-х годов на конвейерном транспорте начала решаться сложная задача создания и освоения систем автоматического управления шахтными конвейерными линиями.

В настоящее время применяется система автоматического управления конвейерными линиями АУК-1М, позволяющая включать и отключать до 10 разветвленных конвейеров, контролировать скорость движения, температуру подшипников, сход ленты, перегрузку полезного ископаемого.

Большой вклад в развитие подземного транспорта внесли А.О.

Спиваковский, Н.С. Поляков, Ф.Н. Шклярский, С.А. Волотковский, И.И. Лившиц, И.Г. Штокман, И.П. Ремизов, В.Н. Лебедев, А.А. Андреев, В.А. Дъяков, Л.И. Чугрев, Л.Г. Шахмейстер, Г.Я. Пейсахович и многие другие [17, 18, 20].

5.1.10. Гидропривод горных машин Гидроприводом называется устройство, обеспечивающее приведение в движение механизма машины.

Гидропривод получил широкое распространение в горной промышленности в 60-е годы прошлого столетия. В настоящее время без использования основных элементов гидропривода не обходится ни одна конструкция горных машин на рудниках, шахтах, разрезах и карьерах.

Гидропривод является основным соединяющим звеном в системах автоматизации привода горных машин, между исполнительными органами горного оборудования и пультами управления.

Гидропривод получил широкое применение благодаря неоспоримым преимуществам:

возможности передачи большой мощности при относительно небольшой массе и габаритах, бесступенчатому регулированию скоростей, быстродействию, предохранению машины и всей системы от перегрузок с помощью простейших устройств (клапанов), взрывобезопасности и высокому коэффициенту полезного действия. Так, масса привода с высокомоментным гидромотором в 2-3 раза меньше массы электромеханического привода той же мощности.

Гидропривод состоит из гидравлической передачи, аппаратуры управления и регулирования, вспомогательных устройств (фильтров, резервуаров и т. п.), а также гидравлических магистралей.

Гидроприводы по своему принципу работы разделяются на объемные и динамические, а в зависимости от регулируемости – на регулируемые и нерегулируемые.

Гидравлическая передача предусматривает насос, гидродвигатель (гидроцилиндр) и соединяющие магистрали. Объемной называют гидропередачу, состоящую из насоса объемного действия, объемного гидродвигателя и соединительных магистралей.

В объемной гидропередачи энергия предается за счет гидростатического давления, создаваемого насосом, в гидродинамической передаче – за счет кинетической энергии потока рабочей жидкости (гидромуфты, гидротрансформаторы). По характеру движения входного звена объемные гидропередачи разделяют на гидропередачи вращательного, возвратно-поворотного и возвратно-поступательного движения. Выходное звено в гидромеханических передачах имеет только вращательное движение.

Элементы объемной гидропередачи (насосы, гидрораспределители, устройства управления и контроля, вспомогательное оборудование и др.) соединяют в определенной последовательности, образуя различные гидравлические системы - разомкнутые, замкнутые и смешанные.

–  –  –

В 1936-1940 гг. на отечественных заводах изготавливались одноковшовые экскаваторы на гусеничном ходу марок IY-Э или СЭ-З с электрическим приводом; «Ковровец», ППГ, М-III-II, М-II-II с паровым Рис. 5.25. Паровой экскаватор «Кировец» на железнодорожном двигателем и ЛК-А с дизельным приводом.

ходу образца 1931 г. В 1937 г. отечественные заводы выпустили 522 экскаватора.

Экскаваторы ЛК-А зарекомендовали себя на рудных карьерах В 1934-1935 гг. заводы страны приступили к серийному выпуску настолько хорошо, что применялись на карьерах и в послевоенные годы.

экскаваторов с ковшами емкостью 1,0-1,5 м3. Ковровский завод экскава- В 30-е годы впервые в стране на руднике «Полпинский-1» были торов освоил производство парового гусеничного экскаватора ППГ с использованы многочерпаковые экскаваторы (поворотные рельсовые – ковшом емкостью 1,5 м3 (рис. 5.26). Костромской завод стал выпускать на вскрыше, неповоротные рельсовые – на добыче).

универсальный дизельный гусеничный экскаватор ЛК-А с ковшом 0,5 м3. В октябре 1933 года специальная экспертная комиссия приняла С 1936 г Уральский завод тяжелого машиностроения УЗТМ при- проект многочерпакового экскаватора, разработанного конструкторским ступил к производству мощных электрических гусеничных экскаваторов трестом НКТП УССР (главный конструктор В.А. Голяковский). Карпинтипа УЗТМ-IY-Э с ковшом емкостью 3 м3. Выпуск «Уралмашем» экска- ский завод первым в стране освоил производство шагающих экскаватоваторов (С7-З, а затем ЭКГ-4) и буровых станков ударно-канатного бу- ров с ковшом емкостью 3,4 м3, что имело большое значение для внедререния обеспечил на карьерах и разрезах замену устаревшего импортного ния бестранспортной системы разработки.

оборудования более современным отечественным.

В 1943 г. на угольных разрезах Урала были начаты работы по переоборудованию паровых и дизельных экскаваторов. На первой стадии на экскаваторы ставили электродвигатели переменного тока, но эта схема оказалась жесткой. Позднее переоборудование стали выполнять по системе Леонардо, что дало возможность использовать двигатели постоянного тока, которые легко регулируются. Опыт угольных разрезов был распространен на другие предприятия. Модернизация экскаваторного парка принесла большой экономический эффект.

В 1947 г. началось возрождение прерванного войной экскаваторостроения. Группа Б.И. Сатовского сконструировала, а Уральский завод тяжелого машиностроения выпустил экскаватор СЭ-З, который имел высокие усилия и скорости рабочих движений, независимый привод ходового механизма, расположенный на нижней раме, оригинальную конструкцию генератора привода, питающих его два поворотных двигателя;

кольцевой (для напряжения 6 кВ) и токоприемник.

По проекту Н.В. Мельника, Н.А. Малевича и группы инженеров в 1947 г. Копейским и Карпинским заводами изготовлено несколько шагающих экскаваторов типа драглайн ЭШ-1 с ковшом 3,4 м3, длиной стрелы 38 м.

Шагающий экскаватор не имеет гусениц (рис. 5 27). Он стоит на Рис. 5.27. Шагающий драглайн ЭШ-14/65, 1950 г.

большой круглой опоре и передвигается посредством лыж, расположенных по бокам экскаватора С 1948 г началось создание мощных экскаваторов. На УЗТМ под Когда экскаватору нужно передвинуться вперед, лыжи опуска- руководством Б.И. Сатовского развернулась работа по созданию шагаюются, выдвигаются вперед и обеспечивают новую опору для экскаватора. щего экскаватора ЭШ-14/65. На заводе Новокраматорский машиностроиВ действие приходят насосы. Они подтягивают экскаватор к лыжам. Ог- тельный завод НКМЗ под руководством Н.И. Бабича выпускается ромная машина приподнимается над землей и, опираясь на лыжи как на вскрышной экскаватор ЭГЛ-15 (рис. 5.28).

костыли «шагает» вперед. Когда экскаватор передвинется, лыжи возвра- Совершенствование экскаваторов происходило по линии увелищаются в исходное положение, машина опять стоит на круглой опоре. чения их производительности. Отечественное экскаваторостроение осоТак, шаг за шагом передвигается эта машина. бенно интенсивно развивалось в послевоенные годы. В его истории Ковш подвешен к подъемному канату цепями и соединен с тяго- можно выделить следующие этапы: первый с 1936 по 1946 гг., второй с выми канатами. 1946 по 1960 гг. и третий современный.

Драглайны обычно применяют для разработки забоев, располо- В 50-х годах созданы мощные шагающие экскаваторы ЭШженных ниже уровня стояния экскаватора и, как правило, работают в 14/75, ЭШ-20/65, ЭШ-15/90 и модель ЭШ-25/100 с ковшом емкостью 25 м3 и длиной стрелы 100 м, тогда же модель ЭШ-14/75 по параметрам быотвале.

Конструкция шагающих экскаваторов имеет целый ряд ориги- ла доведена до модели ЭШ-15/90.

нальных решений: облегченная стрела мачтово-винтовой конструкции, В эти же годы карьеры оснащаются новыми одноковшовыми гидравлический ходовой механизм. экскаваторами главным образом экскаваторами СЭ-З.

В 1946 г. под руководством А.С. Реброва был создан новый ди- В 1950-1955 гг. увеличилось количество вскрышных экскаватозельный экскаватор Д-107 с ковшом емкостью 0,5 м3, а в 1947 г. началось ров с емкостью ковша от 3 до 5 м3.

их серийное производство под маркой Э-506.

–  –  –

В 1920 г. на горных предприятиях для выдачи полезного ископаемого использовался гужевой транспорт.

Редкие механизированные транспортные средства, такие, как подвесные канатные дороги, выполняли второстепенную роль.

В 1927 г. карьеры начали оборудовать кабель кранами, причем в основном с металлическими башнями (рис. 5.31); подъемниками системы гумбольт, поднимавшими из карьера несколько вагонеток одновременно; скиповыми подъемниками (рис. 5.32). На транспортировке руды применялись двенадцатисильные паровозы типа «кукушка» и коппелевские полуторатонные тонные вагонетки (рис. 5.33).

В 1929 г. на Высокогорском руднике был введен в эксплуатацию первый паровоз, а устаревшие полуторатонные вагонетки заменились на 10 тонные двухкузовные вагонетки «Орнштейн-коппель». В это же время за рубежом были закуплены электровозы типа «Савильян» со сцепным весом 70 тонн: думпкары «Магор» емкостью 27 м3 и путепередвижчики «Норберг».

В 1930 г Торецкий завод освоил выпуск думпкаров грузоподъемностью 20 тонн, а Сормовский завод – 40 тонн.

Реконструкция карьерного транспорта шла по линии применения нового отечественного железнодорожного оборудования.

С 1938 г. начался выпуск думпкаров грузоподъемностью 40 и 60 т типа «открытый борт» с пневматическим приводом опрокидывания на обе стороны. На карьерах появились отечественные 100 тонные шестиосные гондолы (рис. 5.34).

В предвоенные годы работы по транспортировке руды и вскрышные работы были очень дорогими и трудоемкими. В значительной степени это было обусловлено тем, что передвижка путей не была механизирована и проводилась вручную. Механизация этих звеньев производственного процесса началась в карьерах в 1940-1941 гг. Для передвижки стали применяться путепередвижные машины отечественного производства (рис. 5.35), а на отвалах использовались путепередвигатели системы «Нордберг».

С 1935 г. на карьерах Урала стали использоваться ленточные конвейеры РТ-20 и РТ-30 с лентой шириной 700 мм.

Автомобильный транспорт впервые был применен в песчаных карьерах в 1932-1935 гг., это были бортовые машины с ручной разгрузкой и автосамосвалы грузоподъемностью до 3 тонн.

Рис. 5.31. Кабельные краны: а - с подвижными башнями; б – качающимися;

в - с башней, перемещающейся по круговому пути;

1, 2, 3 – канаты; 4 – передвижные ролики; 5 – металлические башни Рис. 5.33. Паровой экскаватор на железнодорожном ходу и узкоколейный состав с паровозом «кукушка» в карьере. Урал, 30-е годы

–  –  –

В 1954 г. после освоения думпкара З-ВС-50, грузоподъемностью 50 т, был создан опытный образец 90-тонного думпкара с емкостью кузова 48,2 м3. На его базе стали производиться 95-тонные думпкары ВСВ 1960-1961 гг. Калининградский завод увеличил грузоподъемность думпкаров до 100-120 т – ВС-120, а через год была разработана конструкция и изготовлен опытный восьмиосный думпкар ВС-140 с грузоподъемностью 140 т.

Крюковский машиностроительный завод в 60-х годах освоил производство 60-тонных четырехосных цельнометаллических гондол, а Днепропетровский завод выпустил 100-тонную гондолу, рассчитанную на погрузку крупнокусковых материалов весом 2,0-2.5 тонны. В это же время была разработана конструкция 120-тонной гондолы. Для перевозки руд получили применение и хопперы с металлическим сварным или клепаным кузовом. Наиболее распространены 50-, 90-, и 110-тонные хопперы. С 1959 г. Крюковским вагоностроительным заводом начался выпуск 80-тонных шестиосных вагонов типа «Тальбот» с пневматическим управлением механизмами и с двухсторонней разгрузкой.

Ведутся исследования и разрабатываются моторные думпкары, пригодные для работы на рельсовых путях при уклонах порядка 80-90%.

С середины 60-х годов одним из основных видов транспорта на открытых разработках, особенно при строительстве карьеров и разрезов стал автомобильный.

В 50-х годах отечественная автомобильная промышленность наладила выпуск 5-и 10-тонных самосвалов МАЗ-205 и ЯАЗ-222, а затем ЯАЗс разгрузкой на обе стороны и ЯАЗ-227 с задним опрокидыванием.

С 1960 года автосамосвалы ЯАЗ-210Е применялись в сочетании с экскаваторами емкостью 1,5 –2,0 м3. Повышение грузоподъемности автотехники связано с преодолением определенных трудностей, тем не менее, проходят испытание на карьерах автосамосвалы Белорусского автомобильного завода: 27-тонный БелАЗ и с 1965 года – 40 тонный БеЛАЗ-548 (рис. 5.38). Конструируется 75-ти тонный БелАЗ-549.

Развивается производство и прицепов с седельными тягачами.

Белорусский автозавод на базе мощных автосамосвалов БелАЗ-549 осваивает выпуск полуприцепов грузоподъемностью 65 и 110 т, а Минский автозавод изготавливает седельный тягач МАЗ-504, с полуприцепами 12,5-16,0 т и двухосный тягач МАЗ-525В для работы с прицепами грузоподъемностью 36 т.

В 1965 г. созданы 45-тонный и 67-тонный автопоезда на базе тягачей и полуприцепов-самосвалов с задней разгрузкой.

–  –  –

Рис. 6.9. Насос типа ЦНС

– 1700 м3/ч, напор не превышает 200 м.

К специальным насосам относятся насосы для подачи технической воды в гидрошахту для питания механогидравлических машин и углесосы для гидроподъема угольной гидросмеси из гидрошахты на поверхность.

Насосы устанавливаются в насосной камере, которая располагается в околоствольном дворе. Рядом с насосной камерой на глубине 2-2,5 м ниже уровня околоствольного двора находится водосборник, объем которого рассчитытан на 4-часовой прием нормального притока воды.

В насосной камере устанавливают минимум три насоса – рабочий, резервный и находящийся в ремонте. Вода откачивается по водопроводному ставу с диаметром труб до 300 мм. По стволу прокладываются два става, один из которых является резервным.

На открытых горных работах применяется предварительное осушение массива до начала отработки. Осушение производят и одновременно с добычей полезного ископаемого, опережая технологические процессы. Осушение с поверхности осуществляют с использованием открытого водоотлива, водопонижающих и водопоглощающих вертикальных скважин, водосборников, горизонтальных канав, иглофильтровых установок, скважин. Проводят и подземное осушение, для этого проходят специальные горные выработки в границах месторождений.

При осушении месторождений применяют следующие водоот- По принципу действия компрессоры делятся на объемные и турливные установки: шахтные, открытые, скважинные. Все они, в свою бокомпрессоры.

очередь, подразделяются на главные, центральные и вспомогательные. В объемных компрессорах давление газа повышается за счет Установки могут быть стационарными и передвижными. Шахтные и от- уменьшения его объема, в турбокомпрессорах – за счет силового воздейкрытые водоотливные установки содержат насосные станции с водо- ствия лопаток вращающихся рабочих колес на поток воздуха.

сборниками, трубопроводы и другое оборудование, которое расположено По конструктивному исполнению объемные компрессоры можв подземных или поверхностных выработках. но разделить на поршневые с возвратно-поступательным движением Скважинные водоотливные установки формируют на одной или поршня, ротационные и винтовые. Турбокомпрессоры можно разделить нескольких водопонижающих скважинах и оснащают, как правило, по- на центробежные и осевые.

гружными насосами, которые работают на общий внешний водопровод. В горной промышленности широкое применение нашли поршВ качестве основных энергетических машин, обеспечивающих невые одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые, одноциудаление водопритоков, широко применяют разнообразные типы объем- линдровые и многоцилиндровые, простого и двойного действия, производительностью до 100 м3/мин, центробежные производительностью 115, ных, лопастных и специальных автоматически управляемых насосов с 250, 500 м3/мин и осевые компрессоры производительностью 25 м3/мин.

приводом переменного тока [24, 25].

Центробежные турбокомпрессоры могут быть одноступенчатые и многоступенчатые. В многоступенчатом турбокомпрессоре все ступени соединяются последовательно. Воздух из первого рабочего колеса поПневматические установки ступает в диффузор, откуда, проходя через направляющий аппарат, поШахтные пневматические установки (компрессоры), предназна- ступает в рабочее колесо второй ступени и т.д. Многоступенчатый турченные для производства сжатого воздуха, начали использовать с начала бокомпрессор делится на секции из двух- трех колес в каждой, причем ХХ в. для приведения в действие отбойных молотков и пневматической колеса одной секции изготавливаются одинакового диаметра, а колеса бурильной техники. различных секций – различного диаметра.

В царской России применялись немногочисленные пневматиче- В настоящее время на шахтах и рудниках наибольшее распроские установки малой мощности, но производились они за рубежом. странение получили поршневые компрессоры общего назначения 2ВГ, В 1924 г. профессор А.А. Скочинский, управляет группой шахт 55-В, В300-2К, ВП-50/8, 2М10-50/8, 4М10-100/8, 30ВП-30/8 и турбокомДонбасса. И.Т. Кирилкин и инженер Н.А. Чинокал, посетив в ходе спе- прессоры К-500-61, К-250-61/2, ЦК-135/8 и ЦК-115/9.

циальной поездки Англию и США и ознакомившись с деятельностью Стационарные компрессорные станции устанавливаются недашахт и рудников, отметили необходимость внедрения пневматических леко от стволов шахт и рудников. К потребителям сжатый воздух постумолотков при отработке полезных ископаемых [13]. пает по общей пневматической сети, представляющей разветвленную систему турбопроводов, проложенных по вертикальным, наклонным и На Горловском, Сушском и других заводах начинается выпуск компрессоров, предназначенных для выработки сжатого воздуха. горизонтальным выработкам. Компрессорная станция в сочетании с В эти годы академик М.М. Федоров взял на себя сложную задачу внешней воздухопроводной сетью образует пневматическую установку.

разработки сложных кинематических расчетов электропривода и безо- В комплект оборудования входят: компрессоры, привод, электродвигатепасности подъемных, водоотливных, вентиляторных и пневматических ли, схемы автоматизации и вспомогательное оборудование. В зависимости от потребности предприятия в сжатом воздухе определяется необхоустановок, породоразрушающих машин, что явилось фундаментом горной электромеханики. димое число компрессоров, располагающихся в одном здании (рис. 6.10).

И в настоящее время на шахтах и рудниках много инструмента, ра- Вспомогательное оборудование компрессорной установки соботающего на пневмоэнергии. Это очистные и проходческие комбайны, стоит из всасывающих фильтров, охладителей воздуха и масла, воздупородопогрузочные, бурильные и закладочные машины, лебедки и др. хосборников, шумозащитных устройств.

Рис. 6.10. Схема компрессорной установки с поршневыми компрессорами:

1 – фильтр; 2 – компрессор; 3 – электродвигатель; 4 – концевой холодильник; 5 – масловлагоотделител;, 6 – воздухообменник; 7 – кран; 8 – предохранительный клапан; 9 – подъемно-монтажный механизм Обеспечение сжатым воздухом на карьерах обособленных потребителей пневмоэнергии производится отдельными компрессорными установками, расположенными на горных, транспортных и других машинах.

Компоновка схем пневматических агрегатов, используемых на карьерах и разрезах, по существу аналогична подобным системам подземных горных предприятий.

6.4. Подъемные установки

В царской России подъемные машины, как и другие виды электромеханического оборудования, закупались за рубежом. На рудниках в основном использовались паровые приводы.

В 20-х годах разработаны принципы конструирования и изготовления систем вертикального канатного подъема. В 1935 г. осуществляется строительство первой отечественной подъемной установки с асинхронным приводом, мощностью 700 кВт.

Основным типом подъемных сосудов для выдачи полезного ископаемого становятся скипы, а движение им передается металлическими канатами [13, 14].

Применение электрических двигателей поставило ряд серьезных технических проблем, связанных с необходимостью учета динамических возмущений и вредных сопротивлений, возникающих при движении подъемных сосудов.

М.М. Федоров предложил рассматривать вертикальный канатный транспортный комплекс как единый электромеханический, состоящий из взаимосвязанных элементов, включая привод. Им впервые выведено основное динамическое уравнение подъемных машин с постоянным радиусом навивки, ставшее классическим. Продолжая поиск оптимальных условий работы подъема, обеспечивающих эффективную минимальную мощность двигателя, рациональную величину скорости движения сосудов М.М. Федоров создает новую методологию выбора наивыгоднейших динамических режимов управления Подъемные установки состоят из канатов, сосудов, подъемных машин, копров с направляющими шкивами, загрузочных и разгрузочных устройств, электропривода, системы электроснабжения, автоматизации, управления и различного вспомогательного оборудования (рис. 6.11).

Подъемные установки различают: по назначению – главные, вспомогательные и проходческие; по углу наклона стволов – вертикальные и наклонные; по расположению относительно поверхности – подземные и поверхностные; по типу сосудов – скиповые, клетьевые, скипоклетьевые и бадейные; по количеству головных несущих канатов – одноканатные и многоканатные; по типу органов навивки подъемных канатов

– с переменным и с постоянным радиусом навивки; по степени уравновешенности системы – неуравновешенные, статически и динамически уравновешенные.

Подъемные канаты изготовляют из стальной светлой или оцинкованной проволоки, свитой в пряди, которые, в свою очередь, скручены вокруг метоллорганического сердечника.

Канаты имеют следующие направления навивки: односторонняя правая или левая, крестовая, комбинированная а, по степени самораскручивания при изменении действующих нагрузок навивки бывают раскручивающиеся (Р), малораскручивающиеся (МК) и нераскручивающиеся (Н); по геометрическому профилю наружного слоя проволоки в канате – открытые, закрытые и полузакрытые.

Клети служат для спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования. Подразделяются на одноэтажные, многоэтажные, неопрокидные и опрокидные. Наибольшее распространение получили одноэтажные неопрокидные клети.

–  –  –

В 1900 г. комиссия КВЖД при экономическом обследовании В 1929 г. вступили в строй шахты №2-бис, №6 в Артеме, №2 в края насчитала 36 месторождений каменного и бурого угля, 11 из кото- Тавричанке, в 1931 г. - №4 и №2/5 в Артеме, №16 – в Сучане, №15 – в рых разрабатывались (Подгородненские крепи, Краеугольно-Спассикий Кивде.

рудник – около Кипарисово, Новая Надежда – Тавричанка, Монгугай- В 1930 г. на шахтах появились первые отбойные молотки, коские копи на р. Малый Монгугай, рудник Еленина - у р. Найхэ, д. Мно- лонковые лебедки, скреперы, конвейеры, компрессоры.

гоудобная, Сучанские рудники, Александровский рудник - на севере В 1932 г. была открыта Дальневосточная промышленная акадеАмурского залива, копи Д.С. Бородина - вблизи Никольска, копи Анфи- мия подготовки руководящих кадров для горнорудной, угольной и лесголова – у р. Суйфун, с. Никольск, Свято-Макарьевское месторождение – ной промышленности.

западный берег Амурского залива). В 1931 г. управляющим трестом назначен рабочий Аллилуев В 1914 г. в год начала Первой мировой войны, управлением го- Алексей Степанович.

сударственных имуществ в Уссурийском горном обществе было выдано В 1938 г. на месте бывших Липовецких копей, закрытых в 1927 37 свидетельств на разведку каменного угля и произведено 9 отводов. Из г. из-за нерентабельности, геологи открыли Суйфунское месторождение 51 рудника уголь добывали на 23. Работали зыбунные копи Скидельско- и были заложены шахты №3 и №4.

го, Липовецкий, Надеждинский (Новая Надежда), Сучанский казенный и В 50-е годы шахты оснащались новыми врубовыми комбайнами другие. «Донбасс», ПК-2М, ПК-3М, проходческими – «Горняк». «Мосбас-3», Цена пуда составляла от 6 до 9 к., заработная плата - от 24 до 42 р. углепогрузочными машинами УПМ-1, ПМП-5, электровозами, навалочВ ноябре 1918 г. на техническом факультете Владивостокского ными машинами ТНЛ-30.

высшего политехникума было создано горное отделение для подготовки В 50-е годы вступили в строй шахты №8 (Артем), №33 и №34 собственных высококвалифицированных кадров. (Сучан), Сучанская электростанция. Реконструировались шахты №10, 21, В 1919 г. политехникум был переименован во Владивостокский 24 (Сучан), №6-6 бис, 3-Ц (Артем). Началась разработка Сурутинского политехнический институт, а горное отделение выведено в самостоя- месторождения.

тельный факультет. В 1962 г. начал действовать Реттиховский угольный разрез. ВеВ начале 30-х годов на предприятиях «Примугля» в восстанови- лись работы по строительству Павловского и Бикинского разрезов.

тельный период был проведен ряд мероприятий по внедрению механиза- Удалось применить очистные комбайны на шахте «Подгородции и обновлению оборудования, но все же предприятия представляли ненская». Из-за нарушенности пластов на других шахтах их внедрить не отсталое хозяйство. удавалось, и вот тогда возникла идея использовать комбайны ПК-3 на Быстрыми темпами стал развиваться Артемовский рудник. По- добыче угля.

сле национализации копей Скидельского были открыты 3 новые шахты, В начале 60-х годов вступила в строй шахта №11 (Артем) и обои в 1927 г. работало уже 5 шахт, механизация была очень слабой. В пе- гатительная фабрика в Сучане. На шахтах №24 и №10-16 в Партизанске риод 1927-го по 30-е годы установили первую тяжелую врубовую маши- применен опыт безлюдной выемки угля.

ну, приобрели 7 электросверл, 8 легких врубовых машин, 2 электровоза В 1966 г. на шахте 3-Ц заработал первый механизированный легкого типа и 2 - тяжелого, погрузочную машину и электробуры. комплекс. В 1969 г. механизированный комплекс типа МК стали внеВ 1927 г. трест «Примуголь» переименовали в государственный дрять на шахте №11 и №7-7-бис, а с 1970 г. на Майхинском месторождекаменноугольный трест «Дальуголь». В его состав вошли весь Дальний нии комплекс ОМКТ. В 1974 г. на этой же шахте комплекс - ОМКТ-8.

Уровень механизированной навалки угля на пластах до 350 составлял Восток и Читинская область.

В 1930 г. 80% угля, добываемого на Дальнем Востоке, приходи- 80%, а на крутонаклонных – 9,8%. В 1980 году на шахте «Липовецкая»

лось на Приморье. Качество угля было на уровне мировых стандартов. внедрен в работу комплекс КМ-81Э и КМ-87Э, на шахте им. Артема Но угля для нужд края не хватало, и в 1930 г. была организована ОКП-10.

специальная организация «Дальшахтострой», а в 1931 г. началось строи- Ургальское месторождение включено в состав «Приморскугтельство шахты 6-6 бис, 3-Ц (Артем), «Капитальная» (Тавричанка), №20 ля» в 1966 г. и в 1985 г. Ургал давал свыше 25% подземной добычи угля.

(Сучан) Сучанской железнодорожной ветви и АртемГРЭС. Из-за истощения приморских месторождений подземный способ отодвигался на второй план.

В 1965 г. на Реттиховском разрезе впервые в мире началось 6. Когда было вскрыто Сучанское месторождение.

строительство установки для обогащения бурого угля большой влажно- 7. Назовите имена горных инженеров начавших разработку сти ОСП-100, созданной на Карагандинском машиностроительном заво- Сучанского месторождения.

де. В 1968 г. на разрезе работало 3 шагающих экскаватора. В это время 8. Какие шахты были открыты в Сучане.

создан участок открытых работ на Липовецком месторождении. 9. Назовите районы Приморья, где были открыты местороВ 1967 г. велась добыча угля на Павловском разрезе с помощью ждения угля.

экскаватора ЭШ-15-90А. 10. Назовите предприятия, которые вели промышленную разВ 1971 г. приступили к строительству Лучегорского угольного работку угля в 40-х годах прошлого столетия.

разреза. В 1978 г. он давал 1/3 продукции по «Приморскуглю». 11. Какие предприятия ведут разработку в настоящее время.

На открытых работах применялись экскаваторы ЭШ10/70, ЭШ15/90, ЭШ20/90, ЭКГ-5А, ЭКГ-8, ЭКГ-12, ЭКГ-4С, роторные ЭРбуровые станки СБШ-200 и БелАЗы, грузоподъемностью 27, 40 и 110т [27, 28, 29, 30].

В 1982 г. началось строительство Павловского угольного разреза №2.

В 1994 г. в связи с реструктуризацией угольной промышленности началось закрытие убыточных шахт. В 1994 г. была выведена из эксплуатации шахта «Озерная», в 1995 г. – шахта «Подгородненская», в 1996 году – «Глубокая», «Хасан», «Капитальная» и разрез Реттиховский, в 1997 г. - шахта «Приморская», «Северная», «Дальневосточная», «Смоляниновская», №4 и №5 и основное поле шахты «Авангард», в 1998 г. шахта им. Артема, шахта «Нагорная», в 2000 г. - шахта «Амурская».

Как и по всей стране, происходит переход на более дешевый способ добычи угля – открытые системы разработки.

Открываются разрезы Крыловский и Раковский. В настоящее время в Приморском крае ведется добыча угля подземным способом: на ш/у «Липовецком» (Октябрьский р-н), шахте МУП г. Партизанска, шахте Правобережная и шахте Белопадинская (Партизанский р-н); открытым способом: на Павловском разрезе (Михайловский р-н), Крыловском разрезе, Раковском разрезе (Надеждинский р-н), ЛуТЭКе (Лучегорский разрез, Бикинский р-н).

–  –  –

Издательство ДВГТУ. 690950, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 10 Типография издательства ДВГТУ.

Похожие работы:

«Благодаренко Артем Васильевич РАЗРАБОТКА МЕТОДА, АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОИСКА УЯЗВИМОСТЕЙ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ОТСУТСТВИЯ ИСХОДНОГО КОДА 05.13.19 – Методы и...»

«НАУЧНАЯ СЕССИЯ ТУСУР–2015 МАТЕРИАЛЫ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ 13–15 мая 2015 г. (В пяти частях) Часть 3 г. Томск Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учре...»

«Том 7, №4 (июль август 2015) Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» publishing@naukovedenie.ru http://naukovedenie.ru Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/ Том 7, №4 (2015) http://naukovedenie.ru/index.php?p=vol7-4 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/08TVN415.pd...»

«ИНСТИТУТ МИРОВОЙ ЭКОНОМИКИ И МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НАУКА И ИННОВАЦИИ: ВЫБОР ПРИОРИТЕТОВ Ответственный редактор академик РАН Н.И. Иванова Москва ИМЭМО РАН УДК 338.22.021.1 ББК 65.9(0)-5 Нау 34 Серия “Библиотека Института мировой экономики и междуна...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ Рабо...»

«СВИНЦОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Кинетические явления в структурах на основе графена и его модификаций 05.27.01 Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микрои наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: кандидат физико-матем...»

«М.Г. Гриф Новосибирский государственный технический университет М.К. Тимофеева Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Новосибирский государственный университет Проблема автоматизации сурдоперевода с позиции прикладной лингвистики Аннотация: В статье рассматриваются базовые отличительные свойства автоматического пер...»

«НАУКА И СОВРЕМЕННОСТЬ – 2016 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО БИЗНЕСА В РОССИИ © Макушкин В.А. Санкт-Петербургский государственный экономический университет, г. Санкт-Петербург Данная статья предлагает результаты исследования современных проблем развития предпринимательской деятельности в сфере строи...»

«2 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения «Рынок ценных бумаг» являются: формирование у студентов целостного представления о функционировании финансовых рынков, знаний о видах и практическом применении финансовых инструментов, механизме принятия инвестиционных решений, портфельном инвестировании...»

«Кафедра. Консультации © 1996 г. А.А. КАЛЬМАНСОН СОЦИОЛОГИЯ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ (заметки преподавателя) КАЛЬМАНСОН Александр Абрамович ~ доцент кафедры гуманитарных дисциплин Московского Института коммунального хозяйства и строительства. Абитурие...»

«Аннотация дисциплины Организация производственных процессов специальность 05.02.22 – Организация производства Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 10 ЗЕД (360 час). Форма обучения: очная и заочная. Рабочая программа дисциплины «Организация производственных процессов» составлена на основании федеральных государственных требований к ст...»

«Канылин Владимир Алексеевич РАЗВИТИЕ МЕХАНИЗМА РЕФИНАНСИРОВАНИЯ В ДЕНЕЖНО-КРЕДИНОЙ ПОЛИТИКЕ БАНКА РОССИИ Специальность 08.00.10 – финансы, денежное обращение и кредит Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук Научный руководитель: док...»

«Чжо Ту РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ, МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ Специальность: 05.13.06 «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в приборостроении)» диссертации на соискание ученой...»

«ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2007. №3. С. 47–53. УДК 676.1.022.1:688.743.54 ПОЛУЧЕНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ СОЛОМЫ РИСА А.Р. Галимова1, А.В. Вураско1*, Б.Н. Дрикер1, Л.А. Земнухова2, Г.А. Федор...»

«А.А. Разаков, Б.С. Касаев УПРАВЛЕНИЕ СБАЛАНСИРОВАННЫМ РАЗВИТИЕМ ИННОВАЦИОННОЙ И ИНВЕСТИЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОРПОРАЦИЙ Монография Москва УДК 338(075.8) ББК 65.31я73 Р17 Рецензенты: А.Ю. Егоров, д-р экон. наук, проф., засл. деят. науки РФ, Д.В. Климов, канд....»

«№25 (25) 05.12.2012 г азастан Республикасыны бар аймаында таралады www.satypalu.kz Аптасына 5 рет шыады Сатып Алу Апарат №25 (25) 05.12.2012 г Распростроняется на всей территории Казахстана www.satypalu.kz Выходит 5 раз в неделю рметті оырман ауым! Уважаемые Читатели! Республикалы а...»

«Алексеев Геннадий Валерьевич Генеральный директор ЗАО «Р-БРОК» ГОДОВОЕ ОБЩЕЕ СОБРАНИЕ АКЦИОНЕРОВ: ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ. ПЕРВЫЙ ЭТАП Сегодня в российской экономической практике четко прослеживается очередной виток передела собственности и, как механизм «взятия власти» в акци...»

«Номер проекта: 44068-012 Техническое содействие исследования и развития (RDTA) mарт 2016 года RDTA-8119 REG: Экономика изменения климата в Центральной и Западной Азии (Финансируется Азиатским фондом чистой энергии в рамках Механизма партнерского финансирования чистой энергии и Фондом изменения клима...»

«3. Рахмангулов А.Н., Гавришев С.Е., Грязнов М.В. Использование логистических принципов при создании информационной системы горнодобывающего предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2002. – № 6. – С...»

«Федеральное агентство по образованию Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет ДОКЛАДЫ 64-й НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПРОФЕССОРОВ, ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ, НАУЧНЫХ РАБОТНИКОВ, ИНЖЕНЕРОВ И АСПИРАНТОВ УНИВЕРСИТЕТА Часть III Санкт-Петербург Материалы публикуются в авторской редакции © Са...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-...»

«1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Цель дисциплины – сформировать у студентов представление о физиологических механизмах психических функций.Задачи дисциплины: • познакомить студентов с психофизиологической проблемой, ее историей и современным со...»

«ОТЕЧЕСТВЕННАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СТАБИЛОГРАФИЯ: ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ Слива С.С. ЗАО «ОКБ «РИТМ», Таганрог, Россия Основные принципы стабилографических методов исследования ор...»










 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.