Угольная шахта – это сложный промышленный комплекс, который состоит из подземной и надземной части. В подземной добывают полезное ископаемое. Надземная обеспечивает функционирование предприятия, складирование и транспортировку угля.
Надземная часть шахты
Надземная часть шахты состоит из комплекса зданий с разным функциональным назначением.
Они обеспечивают:
- Подачу в шахту свежего охлажденного воздуха, электроэнергии, тепла, выведение вредных газов
- Спуск и подъем шахтеров, оборудования
- Подъем пустой породы и угля
- Лабораторный анализ каждой партии полезного ископаемого
- Сортировку и обогащение угля, временное складирование
- Отправку обогащенного угля потребителям
- Складирование пустой породы в отвалы
- Ремонт техники, складирование запчастей, машин и оборудования
- Бытовое обслуживание работников
- Административное управление
Все здания на территории разделяются на основные и вспомогательные. Первые непосредственно связаны с добычей угля. Они располагаются над главным или вспомогательным стволом шахты.
К основным зданиям верхней части угольной шахты относятся:
- Копры
Это высокие сооружения, обеспечивающие подъем людей и грузов из ствола шахты. Высота копров 15-40 м, в редких случаях больше. - Надшахтное здание
Располагается рядом с копром, непосредственно над стволом. Здесь принимают и разгружают уголь, пустую породу. В шахту спускают оборудование и другие материалы. - Здание подъемных машин
Здесь располагаются лифты различной конструкции, через которые спускаются и поднимаются рабочие. Также здесь могут быть машины для транспортировки из шахты угля и породы, перемещения оборудования. - Котельная
Предназначена для обогрева надземных зданий. - Электроподстанция
Служит для распределения электроэнергии в наземной и подземной части шахты, снижает напряжение с 3000-6000 В до рабочих величин (660, 380, 220 В). - Компрессорная станция
Закачивает свежий воздух в подземную часть шахты. - Здание шахтного вентилятора
Обеспечивает циркуляцию воздуха в подземной выработке. - Дегазационная установка
Отсасывает и собирает метан, который накапливается между угольными пластами и в пространстве шахты. В современных установках газ собирается, очищается и используется для хозяйственных нужд. - Обогатительная фабрика
Располагается рядом с надшахтным зданием. Здесь уголь очищается от пустой породы, измельчается при необходимости и делится на фракции. - Разгрузочный бункер
Предназначен для временного хранения угля и его погрузки на транспортные средства (вагоны, грузовики). - Деревообрабатывающий цех и склад хранения древесины
Предназначены для складирования и обработки крепежного леса. На современных шахтах деревянные крепления практически полностью заменены стальными и бетонными. Поэтому потребность в таком здании отпадает. Вместо них есть склады для хранения крепежных стальных конструкций. - Ремонтные мастерские со складом запчастей
Здесь проводится текущий ремонт техники, заменяются изношенные детали.
К вспомогательным относятся административно-бытовые здания. В них включены:
- Администрация
Состоит из кабинетов инженеров и руководства шахты, зала для собраний и т.д. - Производственные помещения
Включают комнаты для хранения и обслуживания ламп и респираторов, телефонную станцию, диспетчерскую, лабораторию. - Санитарно-бытовые помещения
Включают душевую, умывальники, прачечную, столовую, помещения для обеспыливания и сушки спецодежды. - Санитарно-медицинский центр
Здесь работают врачи, фельдшера и медсестры. Количество и перечень специалистов зависит от размеров шахты.
Административно-бытовые помещения могут располагаться в одном или нескольких зданиях, объединенных в блок.
Подземная часть шахты
Подземная часть – это основная составляющая шахты. Именно здесь добывают уголь. Она состоит из горных выработок и коммуникаций.
Горные выработки
Горные выработки – это подземные тоннели разной направленности. Они служат для спуска в шахту, перемещения людей и техники, непосредственной добычи угля и его транспортировки.
Горные выработки бывают:
- Вертикальными
- Горизонтальными
- Наклонными
- Очистными
Виды вертикальных выработок
Ствол
Вертикальный тоннель, соединенный с поверхностью земли. Стволы бывают основными, вспомогательными и вентиляционными. Через основной транспортируется полезное ископаемое, через вспомогательный спускаются и поднимаются в шахту люди, техника.
Гезенк
Выработка не имеет выхода на поверхность, служит для спуска угля с верхних уровней на нижние, перемещения людей и машин, проветривания.
Слепой ствол
Не имеет выхода на поверхность, нужен для обслуживающих работ.
Шурф
Короткий тоннель (50-60 м) с небольшим сечением. Он предназначен для разведки месторождения, проветривания шахты, спуска и подъема крепежных материалов, запасных частей, мелкой техники.
Скважина
Отверстие в твердой горной породе, сделанное с помощью бура. Используется для разведки залежи, отвода метана из пластов.
Виды горизонтальных горных выработок
Штольня
Горизонтальный или слегка наклоненный тоннель, чаще всего у склона горы, с выходом на поверхность. Раньше его использовали для непосредственной добычи полезного ископаемого. Сейчас штольня – это часть шахтного ствола, который используют для транспорта угля, техники и рабочих, вентиляции.
Штрек
Горизонтальная выработка без выхода на поверхность. Прокладывается по поверхности простирания угольного пласта. Чаще всего отходит от главного или вспомогательного ствола. Служит для перемещения людей и техники внутри шахты, транспортировки угля и породы.
Квершлаг
Тоннель без выхода на поверхность. Прокладывается сквозь пустую породу. Назначение его такое же, как и у штрека.
Просек
Тоннель идет параллельно штреку. Прокладывается по пласту с небольшим подрывом пустой породы. Основная функция – проветривание штрека и транспортировка полезного ископаемого.
Виды наклонных выработок
Бремсберг
Тоннель идет над наклонным угольным пластом, не соединен с поверхностью. Служит для спуска различных грузов.
Уклон
Выработка идет по поверхности наклонного пласта или по пустой породе. Предназначена для подъема грузов и угля с нижних уровней шахты на верхние.
Ходок
Выработка служит в качестве вентиляционной шахты или для передвижения людей и грузов.
Печь
Тоннель, который прокладывается по восстанию пласта (подъем пласта, противоположенный падению). По нему перемещаются рабочие, техника и грузы.
Очистная выработка называется забоем или лавой. Она может иметь любую направленность. Остальные тоннели тем или иным образом соединяются с лавой.
Вход в шахту – это ствол или штольня. От него отходят штреки, квершлаги и просеки, идущие к забоям. У основания ствола находится околоствольный двор. Это место, в котором обеспечивается отгрузка и транспортировка угля. Сюда по рельсам приезжают вагонетки и локомотивы. Здесь могут заканчиваться транспортные конвейеры. Дальше материалы разгружаются в стальные клети и с помощью механизмов, размещенных в стволе и копре, поднимаются на поверхность.
Подземные коммуникации
Подземные коммуникации в шахте включают в себя:
- Транспортную систему
- Систему отведения воды
- Вентиляцию и дегазацию
- Систему электроснабжения
Транспортная система
Транспортная система в шахте прокладывается в горизонтальных, вертикальных и наклонных выработках. Она обеспечивает передвижение людей, техники, грузов, пустой породы и угля.
Система включает в себя:
- Железнодорожные рельсы
- Монорельсы
- Канатные дороги
- Подъемники
- Конвейеры
- Погрузочные и разгрузочные пункты
В горизонтальных и наклонных выработках чаще прокладывают рельсы. В вертикальных стволах – канатные дороги и подъемники. Конвейерные ленты идут через наклонные и горизонтальные тоннели. О видах транспорта в шахтах вы прочитаете в следующих частях статьи.
Система отведения воды
Подземные воды – одна из основных проблем шахты. Если их своевременно не откачивать, они могут затопить все пространство. Для водоотвода делают специальные каналы. Из них вода насосами откачивается на верхние уровни. Там она собирается в водосборники из которых выкачивается наружу. Чем глубже шахта, тем больше в ней уровней сбора воды. Ведь насос может откачать ее только на определенную высоту.
За пределами подземной части шахты вода собирается в отстойники. Там она очищается от вредных примесей. Дополнительно жидкость можно пропустить через сорбенты (например, фильтры из активированного угля). Такая вода может в дальнейшем использоваться для технических нужд на самой шахте и на металлургических предприятиях. При гидравлическом методе добычи ее используют для извлечения полезного ископаемого из пластов и транспортировки. Из подземных вод также можно добывать некоторые химические элементы – гелий, хлор, магний, серу и др.
Вентиляция и дегазация
Газообмен в шахтах проводится через вентиляционные стволы. В них проложены специальные трубопроводы.
Существуют три основные схемы вентиляции:
- Центральная
Воздух отводится и подается через один центральный ствол. - Фронтальная
Воздух подается через центральный ствол, а отводится через боковые. - Комбинированная
Имеет особенности первой и второй схем.
Вентиляционная система может обслуживать всю шахту (общая) или только ее часть (местная). Обмен воздуха происходит пассивно (через горные выработки – штольни, скважины и т.д.) или активно. При активной подаче воздух чаще всего нагнетается в шахту насосами. Если под землей есть большое скопление газов, воздух высасывают. Свежий поступает самотеком из-за разницы давления. Иногда обе схемы комбинируют. Это делают в крупных шахтах и длинных забоях.
Вместе с вентиляцией проходит дегазация пространства. Но при большом скоплении метана в пластах ее проводят отдельно. Еще при закладке шахты проделывают скважины, через которые выходит газ. В процессе эксплуатации опасные пласты отгораживают от основного пространства шахты. Метан выводят наружу вакуумными насосами. Иногда газ собирают и используют для хозяйственных нужд.
Система электроснабжения
Электроснабжение шахты обеспечивают автономные источники питания, собственные электростанции, связанные или не связанные с общей энергосистемой района. В саму шахту через главный и вспомогательный стволы, скважины спускаются кабели. Возле каждого входа на поверхности устанавливаются трансформаторы.
Внутри шахты перераспределение энергии идет через передвижные или стационарные подстанции. В их состав входят трансформаторы, преобразовательная аппаратура, средства коммуникации. Энергия в выработки и забои подается через кабели. Она обеспечивает работу насосов для отведения воды, электротранспорта, угольных комбайнов и другой техники. Отдельно идет проводка для освещения.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#уголь #каменный уголь #антрацит #угольная промышленность #добыча угля #полезные ископаемые #добыча полезных ископаемых #геология #топливо #шахты
