Файл: Воробьев Б.М. Основы технологии горного производства. Введение в специальность учеб. пособие.pdf

§

6. П О Н Я Т И Е О ПОДЗЕМНОЙ Г А З И Ф И К А Ц И И У Г Л Е Й

Стремление полностью устранить выполнение

т я ж е л ы х

и трудо­

емких работ, связанных с

пребыванием

людей в

ш а х т а х ,

привело

к возникновению особых методов — методов подземной

бесшахтной

разработки

месторождений

некоторых

твердых

полезных

ископа­

емых (каменный и бурый

у г о л ь , сера,

каменная

соль и

др . ) .

мых я в л я е т с я

подземная

г а з и ф и к а ц и я

каменных

и бурых

углей .

Впервые

идея

подземной

газификации

у г л я

была

высказана

великим русским ученым Д . И . Менделеевым в 1882 г.

Оценивая

значение этого

метода, В . И . Л е н и н

в 1913

г. у к а з ы в а л , что

подзем­

н а я г а з и ф и к а ц и я

несет

гигантскую

техническую

революцию

в

ка ­

менноугольное

дело.

Сущность

подземной

газификации углей

заключается

в

том,

что

у г о л ь непосредственно

в

недрах на

месте

его залегания

в

пластах

превращается

в горючий

газ,

который

на поверхности используется

в качестве газообразного топлива и исходного продукта

д л я полу­

чения ряда химических веществ.

Первые опыты подземной газификации были проведены на

бурых

у г л я х на одной из шахт

Подмосковного бассейна

в 1933

г.

В

по­

опыты

подземной

газификации каменных углей

и антрацитов

на

ш а х т а х Донецкого и Кузнецкого

бассейнов.

В

настоящее

время подземная

г а з и ф и к а ц и я

углей в СССР

еще

Ш а х т и н с к а я и

К а м е н с к а я ;

в Подмосковном бассейне — Подмосков­

н а я и

Ш а т с к а я ;

в К у з н е ц к о м

бассейне — Южно - Абинская; на

участке

Ангренского буроугольного месторождения — А н г р е н с к а я .

З а к а н ч и в а е т с я

строительство опытного

участка подземной

газифи­

к а ц и и

горючих

сланцев

в

Эстонской

ССР.

З а рубежом опытные работы по подземной газификации были

начаты

только

после второй

мировой войны. Эти работы проводятся

в П о л ь ш е ,

Ч е х о с л о в а к и и

и

Б о л г а р и и ,

а т а к ж е в капиталистических

странах: в

Швеции

(газификация

сланца), Б е л ь г и и , И т а л и и ,

Ф р а н ­

подземной г а

з и ф и к а ц и и

углей наша страна далеко ушла вперед п о

сравнению с

этими странами.

Установка подземной

газификации представляет собой подзем­

ный газогенератор .

Н а и б о л ее

совершенным

методом подземной газификации

я в л я ­

ется поточный

метод, при

котором процесс генерирования газа

идет

сток

д л я подземной газификации .

Ч а с т ь угольного

пласта,

подго­

товленная к подземной газификации, называется подземным

газо­

генератором.

Газификация

у г л я

в подземном

газогенераторе начинается

с роз­

ж и г а угольного

пласта. Горение распространяется по угольной

поверхности, образуя так на­

зываемый о г н е в о й

з а б о й ,

который продвигается по вос­

станию .

Через

дутьевые

сква­

ж и н ы , закрепленные

металли­

ческими

трубами,

нагнетается

дутье

(воздух,

п а р , кислород

или их

смесь).

Ч е р е з газоотво-

д я щ и е с к в а ж и н ы

отводится

на

поверхность

о б р а з о в а в ш и й с я

генераторный

газ .

Процессы

г о р е н и я

у г л я

и

образования

генераторного

Р и с .

106. Схема п о д з е м н о й

г а з и ф и к а ц и и у г о л ь ­

газа

протекают

в

огневом

за­

н о г о пласта

бое.

П о

мере в ы г о р а н и я

уголь ­

ного

пласта

образуется

выгазованное

пространство,

которое

запол ­

подвигающийся по

восстанию,

остается свободным.

П р и движении

воздуха вдоль

раскаленного огневого забоя ки ­

слород воздуха в начале огневого забоя (зона горения или

окисле­

ния) вступает в реакцию с углеродом

угольного пласта, в

резуль ­

тате чего образуется углекислый газ с

выделением большого коли ­

чества тепла.

очистка

и

охлаждение .

П р о м ы ш л е н н ы й

газ, получаемый

при

подземной

г а з и ф и к а ц и и

с воздушным дутьем, содержит 12—17%

С 0 2

, 15—16%

СО,

0,2—

0,3% 0 2 ,

14—15%

Н 2

, 0,6—1,4% H 2 S ,

2—15% С Н 4 .

Теплота сгорания

промышленного

газа 800—1000

к к а л / м 3 при

t° -- 0° С и нормальном давлении .

П р и

нагнетании

в огневой забой воздуха,

обогащенного

кисло ­

родом,

получается

технологический

газ,

в

котором

с о д е р ж а н и е

водорода может быть увеличено до 40—58%.

Технологический

газ используется

дл я

получения

а м м и а к а ,

спирта

и

бензина.

§ 7. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

П Р И Р А З Р А Б О Т К Е Р У Д Н Ы Х

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

П р и

разработке

рудных месторождений очистные

работы

в к л ю ­

шение

руды и вмещающих

пород.

Отбойка

руды является

одной из

самых трудоемких работ, осо­

бенно

пр и

разработке руд

большой

крепости. Стоимость отбойки

собом шпуровыми, с к в а ж и н н ы м и и

минными

зарядами .

Отбойка

шпуровыми зарядами

применяется

при различных си­

стемах

разработки . Ш п у р ы диаметром 35—60

мм бурят на г л у б и н у

от 1 до 5 м.

Расположение ш п у р о в

может

быть г о р и з о н т а л ь н ы м ,

в е р т и к а л ь н ы м ил и наклонным . Д л я

бурения

применяют

пневмати­

ческие

бурильные молотки, а

при

небольшой

крепости

пород —

П р и

отбойке

ш п у р о в ы м и

з а р я д а м и

обеспечивается

хорошее

дробление

руды,

н а и б о л ь ш а я

полнота

выемки руды

у

контактов

з а л е ж и . Однако

этот способ отбойки

я в л я е т с я трудоемким, и, кроме

того, пр и шпуровом взрывании образуется много пыли .

Отбойка

скважинными

зарядами

получила широкое

распростра ­

нение в

отечественной п р а к т и к е и

за

рубежом .

П р и

отбойке

с к в а ж и н н ы м и

з а р я д а м и

сокращается

объем подго­

товительных и нарезных

выработок. Д л и н а г л у б о к и х

с к в а ж и н со­

с т а в л я е т

10—15

м, а иногда и более, диаметр — 40—180

мм. С к в а -

бурение погружным и

пневмоударниками

(в

к р е п к и х

породах) .

Д и а м е т р

с к в а ж и н 110 мм, глубина

40—50

м.

Скорость

бурения

станками

БА - 100 в весьма

крепких породах

около 4—6 м в смену,

в породах средней крепости 30 м в смену;

шарошечное бурение (в крепки х

породах).

Диаметр

с к в а ж и н

150 мм,

глубина 40—50 м. Скорость

бурения

в весьма

крепки х

породах 2—3 м в смену;

алмазное бурение (в крепки х породах). Диаметр

с к в а ж и н

30—

60 мм, глубина до 30 м. Скорость бурения в крепких

породах

15—

20 м в

смену;

штанговое бурение — бурение пневматическими

перфораторами

глубина

10—12 м. Скорость

бурения в весьма крепки х породах

2—3 м в

смену.

Применение глубоких с к в а ж и н позволило создать высокопроиз­

водительные

системы

разработки, в частности систему разработки

этажным

принудительным обрушением.

Отбойка

минными

зарядами

применяется в весьма крепки х рудах,

от 200

до

3000

кг .

Минные

заряды

укладывают

на

подошве

минных

выработок

в к а р м а н а х

(коротких рассечках), пройденных из основных

вырабо ­

ток, а иногда в колодцах (углублениях) в почве выработок.

Обычно

минные

заряды забучивают рудой. Наиболее

перспективной я в л я ­

ется м и н н а я

отбойка

без карманов

и забучивания зарядов . Это уве ­

личивает

расход

В В , но позволяет

механизировать

проведение

минных

выработок и значительно снизить трудоемкость

работ.

П р и

разработке

мерзлых россыпных месторождений

отбойка

О т б о й ку песков с предварительным их оттаиванием

применяют

редко, только когда буровзрывной способ

малоэффективен.

Это

характерно

д л я песчано-глинистых

россыпей

с

большими

включе ­

ниями

прослойков

льда.

П р и

массовой

отбойке

руды

камерными

зарядами,

глубокими

с к в а ж и н а м и и при самообрушении,

к а к правило,

образуется

опре­

деленное

количество к р у п н ы х

кусков

руды

—

негабаритных

к у с к о в .

Н а л и ч и е негабаритных

кусков

руды затрудняет нормальное ве­

дение

горных работ,

п о г р у з к у в

вагонетки

через

л ю к и ,

транспорти ­

рование

и з а г р у з к у

в подъемные

сосуды. Негабаритные

к у с к и

руды

не

принимаются обогатительными фабриками,

имеющими

дробилки

д л я

кусков

определенных

размеров .

Поэтому

негабаритные

к у с к и

необходимо дробить в шахте до

кондиционных

размеров .

Кондиционным

куском называют наибольший

кусок

руды, на ко ­

оборудование

ш а х т ы и обогатительной фабрики .

Вторичное

дробление, т. е. измельчение негабаритных

кусков

до

кондиционной величины, может осуществляться непосредственно

в

забое

или

в специальных

выработках .

П р и

системах с массовым

обрушением руды вторичное

дробле­

ставлены

выработками скреперования и л и грохочения . Во всех

с л у ч а я х

над

рудоспусками

устанавливают грохоты, пропускающие

к у с к и руды

определенного

размера .

выработки и л и на

грохотной

решетке.

П р и некоторых

системах

разработки, когда руду выпускают

специальными способами — с помощью термита,

гидропрессом,

токами высокой частоты.

Отбитую при очистной выемке руду доставляют

на выработки

основного откаточного горизонта и грузят в вагонетки .

Погрузку

отбитой р у д ы

производят

в очистном

пространстве

(в к а м е р а х ) ,

в подэтажных

и основных

откаточных

выработках .

П р и

доставке

конвейерами

и л и

вагонетками на погрузке

руды

в очистном пространстве и в подэтажных

выработках

используют

преимущественно

погрузочные

машины .

П р и

разработке

пологих месторождений

камерно-столбовой си­

стемой

п о г р у з к у

руды можно

производить

экскаваторами . В

этом

случае

д л я доставки

руды применяют

автосамосвалы.

Экскаваторы

могут работать при

ширине камеры

8

м и

высоте 4—5

м.