Выдобувна промисловисть

 

Видобувна промисловість – це сукупність галузей виробництва, що займаються видобуванням різноманітної сировини і палива з надр Землі, з лісів і вод. Основні галузі: видобування корисних копалин (вугілля, нафта, торф, природний газ, руда, нерудна сировина й ін.), заготів​ля деревини. Гірська порода, що може бути використана людиною для різноманітних цілей, називається корисною копалиною. Гірська порода, що не є об’єктом здобування корисної копалини, називається порожньою. Природне скупчення корисних копалин у земній корі називається родовищем. Видобуток корисних копалин становлять процеси витягання твердих, рідких і газоподібних корисних копалин із надр Землі за допомогою технічних засобів.

3.2. Різновиди природних ресурсів  і способи експлуатації

Промислова класифікація містить 60 найважливіших видів мінеральної  сировини.

Паливно-енергетична сировина: нафта, газ, вугілля, пальні сланці, уран.

Метали: руди заліза, марганцю, хрому, титану, ванадію, нікелю, кобальту, вольфраму, молібдену, цирконію, танталу, ніобію, алюмінію, магнію, міді, свинцю, цинку, олова, вісмуту, ртуті, сурми, літію, берилію, германію, кальцію, кадмію.

Благородні метали: золото, срібло, платина, метали платинової групи (паладій, іридій, родій, осмій, рутеній).

Хімічна й агрономічна сировина: калійні солі, фосфатна сировина (фосфорити й апатити), борні руди, сірка, бром, йод, плавиковий шпат (флюорит).

Технічна або індустріальна  сировина: діаманти, азбест, графіт, п’єзооптична сировина (п’єзокварц, ісландський шпат), слюди (мусковіт, флогопіт).

Флюси і вогнетриви: вапняки і доломіти, магнезит, вогнетривкі глини, кварцити.

Будівельні матеріали: цементна сировина, кам’яні будівельні матеріали.

 

3.3. Видобувні підприємства та їхні  відмінні риси

Шахта (копальня) – гірничопромислове підприємство з видобутку корисних копалин підземним засобом. Складається з наземних споруд і гірських виробок.

Рудник – гірниче підприємство з видобутку корисних копалин (переважно руди) відкритим і підземним засобами.

Кар’єр – гірниче підприємство з видобутку корисних копалин відкритим засобом. Стосовно кар’єру з видобутку вугілля використовується термін “розріз”.

Пошук – комплекс геологорозвідувальних робіт, спрямованих на виявлення промислово цінних скупчень корисних копалин як можливого джерела мінеральної сировини для потреб економіки і на їх прогнозовану геолого-економічну оцінку.

Розвідка – комплекс робіт, проведених із метою визначення промислового значення родовищ корисних копалин, що одержали позитивну оцінку в результаті пошуково-оцінних робіт.

 

3.4. Технологічний і життєвий цикли

Життєвий цикл – період від дня проектування підприємства до його закриття.

Технологічний цикл – період від початку використання визначеної технології до зміни її іншою. Так, для вугільної галузі характерні технологічні цикли, пов’язані з використанням широкозахватної виїмкової техніки, потім вузькозахватної із застосуванням індивідуального кріплення і цієї ж техніки зі застосуванням механізованого кріплення.

Термін служби підприємства – граничний час, рахуючи від початку експлуатації технічного об’єкта, протягом якого він функціонує з необхідною ефективністю, включаючи час роботи об’єкта за прямим призначенням, а також час простоїв через ремонти, організаційні причини і т. ін. Наприклад, при мінімальній виробничій потужності шахти (1-2 млн т на рік) термін її експлуатації має бути не менше 25-30 років.

3.6. Видобуток вугілля

Викопне вугілля – бурі, кам’яні й антрацити – є продуктом метаморфізації рослинної маси, що у величезних кількостях накопичувалася в сприятливих місцях за часів минулих геологічних епох.

Викопне вугілля відрізняється  одне від другого насамперед ступенем метаморфізації або ступенем зрілості. Найбільш метаморфізовані антрацити. Найменш зрілим є буре вугілля. Кам’яне  вугілля посідає проміжне місце.

Буре вугілля являє собою щільну або крихку землисту масу бурого, рідше майже чорного кольору, як правило, без блиску. Буре вугілля має малу твердість. Воно характеризується порівняно низькою теплотворною спроможністю. До вад цього вугілля також належить високий вміст у ньому золи (іноді до 40 %), велика вологість (до 60 %) і наявність сірки (1-2 %). Буре вугілля, подібно іншим багатозольним і малоцінним видам палива (гірші гатунки кам’яного вугілля, сланці, торф, відходи деревини), вигідніше переробляти в газоподібне паливо.

Кам’яне вугілля буває чорного, рідше бурувато-чорного кольору, блискуче або матове. Воно характеризується крихкістю.

Відомо багато різноманітних марок  кам’яного вугілля, що відріз​няються одна від одної різноманітними властивостями. Одне вугілля при нагріванні без  доступу повітря (до 950-1100ºС) спікається в пов​ний, твердий і пористий кокс – це коксівне вугілля. Інше вугілля слабко спікається, і його називають слабкококсівне. Так зване пісне вугілля, або напівантрацит, зовсім не спікається і замість коксу дає порошок. Одне вугілля спроможне виділяти велику кількість світильного газу – це газове вугілля. Інше пісне вугілля (короткополум’яне) виділяє газу дуже мало. Близьке до газового вугілля горить яскравим довгим полум’ям, а тому його називають довгополум’яним. Пісне вугілля горить коротким полум’ям, але дає більше тепла.

Різноманітні гатунки кам’яного  вугілля різняться різноманітним  ступенем метаморфізації. Найвищого ступеня метаморфізації досягло пісне, неспікливе вугілля, близьке до антрацитів. Довгополум’яне вугілля має найнижчий ступінь метаморфізації і через це є близьким до бурого вугілля.

3.6.2. Засоби видобутку вугілля

Вугілля, як й інші тверді корисні  копалини, добувають двома способами: відкритим і підземним.

Видобуток вугілля відкритим способом здійснюють за допомогою глибоких траншей (завглибшки до 150 м і більше), якими  прорізають шари породи, що покривають вугільний пласт. Утворюваний в  результаті цього кар’єр називають розрізом. Вугільним кар’єром називають також і самостійне підприємство, що розробляє вугільне родовище відкритим способом.

Підземний спосіб  видобутку вугілля, що потребує будівництва шахти, більш трудомісткий, ніж відкритий.

Ствол шахти – це звичайно вертикальна, а іноді й похила виробка, що проходить через товщу гірничих порід. Шахтний ствол звичайно поділяють по вертикалі на чотири відділення. В одному відділенні встановлюють дві підйомні кліті для спуску і підйому окремо людей і матеріалів; в іншому відділенні монтують підіймачі для вантажів – вугілля і порожньої породи; третє відділення обладнане східцями з площадками, воно служить запасним виходом на випадок якоїсь аварії підйомного механізму; в четвертому відділенні розміщають труби для відкачування води із шахти і для подачі стисненого повітря, електричні й телефонні кабелі. Якщо вугільні пласти розташовані горизонтально або з невеличким ухилом (пологоспадні пласти), то стволи можуть бути пройдені до глибини між верхнім і нижнім пластами.

Від ствола до вугільних пластів  по порожній породі прокладають одну або на визначеній відстані одну над  іншою декілька горизонтальних виробок  – квершлаги

Пласт-горно-геологическое тело, являющая объектом извлечения полезного ископаемого, которое ограничено с двух сторон. ( кровлей и подошвой ).

3.6.3. Технологія очисних робіт

Основними технологічними процесами  з видобутку вугілля є: виїмка вугілля в очисному забої, навантаження його на транспортний засіб і транспортування лавою, провітрювання очисного забою, зве​дення або пересування кріплення, управління гірничим тиском і т. ін.

Виїмка вугілля складається  з відбійки і навантаження відбитої корисної копалини.

Відбійкою вугілля називається  відділення його від масиву. Вона виконується механічним, буровибуховим і гідравлічним способами. Вибір засобу відбійки залежить від фізико-механічних властивостей вугільного пласта, стійкості його порід, наявності відповідного устаткування і т. ін.

Найпоширеніший – механічний засіб відбійки, при якому виконавчі органи гірничих машин руйнують пласт за допомогою різців, шарошок, коронок і т. ін. При цьому розрізняють комбайнову і стругову виїмку.

Виїмковий комбайн - являє собою машину, що за допомогою різання відокремлює вугілля від масиву і завантажує його на забійний конвеєр (на похилих пластах).

Гідравлічний спосіб дозволяє перейти від багатоопераційних процесів видобутку вугілля до малоопераційних, виконуваних без присутності людей у забоях. Гідровидобуток вугілля широко поширений на шахтах Кузбасу (Росія).

Скребкові конвеєри розподіляються на розбірні й гнучкі (не​розбірні).

Розбірні конвеєри мають порівняно легкий риштачний став і переносяться вручну. Вони застосовуються вкрай рідко, переважно при широкозахватних виїмкових машинах, а також для транспортування гірничої маси просіками, печами, підготовчими виробками.

Гнучкі конвеєри використовуються в основному при вузькозахватних виїмкових машинах (комбайнах, стругах). Вони пересуваються без розбирання за допомогою механічних або гідравлічних устроїв.

Стояк тертя – це стояк, у якого фіксація його висувної частини в робочому положенні і створення опору забезпечуються за допомогою клинового замка.

Гідравлічний стояк – виконаний у виді циліндра і трубчастої висувної частини, що є плунжером. Як робочу рідину в ній використовують мінеральне масло або водомасляну емульсію. Розрізняють гідравлічні стійки з внутрішньою гідросистемою та із зовнішнім живленням.

3.6.4. Комплексна механізація видобутку  вугілля

На основі пересувних механізованих  кріплень створені й широко застосовуються в очисних забоях механізовані комплекси  устаткування й агрегати, до складу яких, окрім кріплення, входять вузькозахватні комбайни або стругові установки, нерозбірні пересувні конвеєри, кріплення сполучення лави з виїмковими виробками та інші машини і механізми, що забезпечують механізацію всіх процесів і операцій з виїмки корисних копалин. Очисні забої, обладнані такими комплексами, називаються комплексно-механізованими, та їх навантаження досягає від 500 до 8000 т на добу. Це комплекси КД-80, КМ-88, КМ103, КМК-98, КДТР, КДТРА та ін. Дані про деякі комплекси, що використовуються в Красноармійському вуглепромисловому районі.

Уздовж очисного забою встанов​люється механізоване пересувне кріплення 1, що, як вказувалося, охороняє призабійний простір від завалення породою. Під кріпленням уздовж забою розташовується гнучкий скребковий конвеєр 2. На рамі конвеєра встановлюється вузькозахватний вугільний комбайн 3, що на опорних лижах може переміщуватися по рамі конвеєра туди й назад уздовж забою. Переміщення комбайна досягається за допомогою спеціального ланцюга, зв’язанного з механізмом подачі комбайна, або безлан​кової системи подачі. Ланцюг розтягнутий по лаві і прикріплений кінцями до натяжного устрою і натяжного домкрата, встановлених на кінцевих частинах забійного конвеєра. Кожна секція механізованого кріплення за допомогою гідродомкрата зв’язана з конвеєром.

Комбайн переміщується по конвеєру і своїми робочими (виконавчими) органами 4 (шнеками) руйнує смужку вугілля шириною  до 1 м. Навантажувальний устрій комбайна виконано у виді щитків, шарнірно закріплених  по обидва боки робочого органа. За його допомогою вугілля опиняється на конвеєрі, який скребками переміщує  його до конвеєра на штреку. В міру переміщення комбайна конвеєр 2 за допомогою гідродом​кратів механізованого кріплення слідом за комбайном (із відставанням на 12-15 м) пересувається до призабійного простору, при цьому він плавно згинається.

Потім по черзі до конвеєра підтягуються секції кріплення. Одно​часно відбувається завалювання породи у виробленому  просторі (тобто здійснюється управління покрівлею).

Комбайн працює над виїмкою в  обох напрямках, без холостих переміщень.

Комплекси дозволяють цілком усунути  ручну працю в забої, різко  підвищити продуктивність праці шахтарів.

Приблизна розстановка робітників у видобувну зміну, коли зайнято 13-15 чол.: машиніст комбайна і його помічник управляють комбайном, двоє або четверо  робітників (залежно від стану  покрівлі) зачищають основи секцій кріплення перед комбайном; двоє пересувають секції кріплення за комбайном; двоє пересувають конвеєр  із відставанням від комбайна на 12-15 м, один зайнятий на розштибовці нижньої  приводної голівки конвеєра, двоє або троє підготовляють верхнє сполучення і засувають конвеєрну голівку. Троє або четверо виконують аналогічні роботи на протилежному сполученні лави з підготовчою виробкою.

3.7. Видобуток нафти і газу

Нафта – це природна суміш вуглеводів із домішкою сірчаних, азот​них і кисневих з’єднань, що являє собою масляну рідину звичайно чорного або темно-коричневого, іноді червонуватого, жовтого кольору (рідко-безколірна). Однією з найважливіших фізичних властивостей нафти є її в’язкість, що впливає на якість одержуваних із нафти продуктів, особ​ливо мастильних масел.

3.7.2. Умови залягання нафти і буріння  свердловин

За сприятливих умов нафта накопичується  у відповідних гірничих породах (колекторах), що відрізняються тріщинуватістю або шпаристістю, спроможних уміщати  величезну її кількість. Одиничне скупчення  нафти в колекторі називають покладом нафти, а їхня сукупність в якій-небудь ділянці земної кори утворює нафтове родовище. Через тріщини і пори гірничих порід нафта може переміщуватися, що створює можливість її припливу до місць видобутку.

Нафту добувають із свердловин – вузьких отворів, пробурених у гірничих породах до нафтоносного шару.

Для проходження свердловини обертальним (роторним) бурінням будують спеціальні бурові вишки (рис. 3.5). На вишці встановлюють двигун, що передає обертальний рух  ротору – важкому сталевому диску  з квадратним отвором у центрі. Ротор обертає пропущену через квадратний отвір такого ж перетину трубу, підвішену одним кінцем на вертлюзі. Вертлюг висить на гаку, прикріпленому до сталевого канату, пропущеного через талеву систему блоків (піднімальний механізм). Ротор обертає підвішену бурильну трубу, на нижньому кінці якої укріплений буровий інструмент-долото, шарошка, коронка (рис. 3.6) – діаметром, що дещо перевищує діаметр бурильної труби. Буровий інструмент виготовляють з особливо твердих сталей і сплавів. Для буріння найтвердіших порід використовують також діамантові насадки.