Очистные работы (в горном деле)
Очистны́е рабо́ты в горном деле, комплекс взаимосвязанных производственных процессов (операций) по извлечению полезного ископаемого из месторождения подземным способом. Горные выработки, в которых осуществляются очистные работы, называются очистными, забои этих выработок – очистными забоями, а пространство, образующееся после извлечения полезных ископаемых, – очистным пространством. Для очистных работ применяются механизированные комплексы, состоящие из механизированной крепи, крепи сопряжений, очистного комбайна и скребкового конвейера, а также струговые установки и машины для агрегатной выемки угля.
Очистные работы на пластовых (угольных) месторождениях включают очистную выемку (извлечение горной породы из массива), крепление забоя и управление кровлей (поверхность горных пород, ограничивающую выработку сверху). Очистная выемка (главный процесс очистных работ) представляет собой совокупность процессов отбойки полезного ископаемого, его погрузки (навалки на забойный конвейер) и доставки до ближайшей транспортной выработки (конвейерного штрека, бремсберга, уклона и др.). По способу отбойки полезных ископаемых различают буровзрывную, комбайновую и струговую выемку. В зависимости от длины исполнительного органа выемочной машины конвейерную выемку подразделяют на узкозахватную и широкозахватную; в меньших объёмах применяют гидравлическую, механогидравлическую, взрывогидравлическую выемку и выемку отбойными молотками. По технологическому принципу очистные забои подразделяются на длинные (более 20 м) и короткие (менее 20 м). В длинных очистных забоях, называемых лавами, применяют фланговую и фронтальную выемку. При фланговой схеме отбойка полезного ископаемого от массива ведётся выемочной машиной, перемещающейся пошагово вдоль забоя; при фронтальной – выемочным агрегатом одновременно по всей длине очистного забоя.
На шахтах для доставки угля на пологих и наклонных пластах широко применяют скребковые конвейеры, перемещающиеся за счёт изгиба конвейерного става в горизонтальной плоскости (вслед за подвиганием очистного забоя); в очистных забоях крутонаклонных и крутых пластов уголь доставляют под действием собственного веса (самотёком) по почве пласта (толще горных пород, залегающих под пластом). В очистном забое укладывают специальные желоба, когда самотёчная доставка невозможна.
Крепление очистного забоя (искусственное сооружение) возводится для предотвращения обрушения пород кровли, сохранения необходимой площади поперечного сечения призабойного пространства и управления горным давлением. Способы управления кровлей (с целью обеспечения безопасных и необходимых производственных условий в очистных забоях) делят: на естественное поддержание выработанного пространства оставляемыми целиками угля, обрушение кровли за пределами призабойного пространства, искусственное поддержание кровли в выработанном пространстве посредством заполнения его пустыми породами.
При очистных работах различают совместную (валовую) выемку полезного ископаемого и раздельную (селективную) выемку, при которой вынимаются раздельно отдельные сорта руд, угля, прослойки пород и т. п.
Очистные работы на рудных месторождениях – отбойка руды (отделение руды от массива с одновременным дроблением её на куски) и последующая её доставка к транспортным выработкам. Доставка, как правило, сопровождается вторичным дроблением. Применяют взрывную, механическую отбойку и самообрушение. Для отбойки используют только внутренние заряды, размещённые внутри массива, – шпуровые, скважинные и в некоторых случаях минные.
Если доступ людей в очистное пространство (представляющее собой заполненный отбитой рудой бункер) запрещён или невозможен, применяют выпуск руды, т. е. перемещение руды под действием собственного веса или под воздействием погрузочных и доставочных машин из очистного пространства в доставочные или транспортные выработки. Различают способы выпуска: донный – через специальные выработки днища (основания) очистного блока, торцовый – через торец выработки.
Применяемые виды доставки руды бывают самотёчные – под действием массы отбитой руды, механизированные – специальными машинами и оборудованием и взрывные – силой взрыва. Самотёчная доставка руды осуществляется по очистному пространству или по рудоспускам.
Механизированная доставка включает погрузку (совмещаемую с выпуском после самотёчной доставки), собственно доставку и разгрузку. Возможны случаи, когда доставка заключается только в погрузке в транспортные средства. Для погрузки руды применяют установки непрерывного действия – питатели, в основном вибрационные, выпускающие руду из воронок или траншей и грузящие её в вагоны электровозного транспорта. Погрузочно-доставочное оборудование включает скреперные установки, самоходные погрузочно-доставочные и погрузочно-транспортные машины. Оптимальная длина доставки самоходных погрузочно-доставочных машин изменяется от 50–80 до 250–300 м, производительность достигает 600–1200 т/смену; погрузочно-транспортные машины выгоднее применять при длине доставки от 100 до 500 м и более мелком дроблении руды.
Взрывную доставку применяют на наклонных залежах с углом падения от 15 до 45°. Периодически почву очистного пространства зачищают от остатков руды скрепером или бульдозером.
При очистной выемке управление состоянием массива осуществляют различными способами: естественным поддержанием очистного пространства – оставлением столбчатых или ленточных целиков; обрушением налегающих пород – выпуск руды под обрушенными породами; искусственным поддержанием очистного пространства – крепью (деревянной, металлической), закладкой (сухой, гидравлической, твердеющей).
Все процессы и операции очистных работ выполняются в определённом порядке, согласованном во времени и пространстве.