Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Разработка длинных забоев

Добыча в длинных забоях - это форма подземной добычи угля, при которой длинная стенка угля добывается одним слоем (обычно толщиной 0,6–1,0 м (2 фута 0 дюймов - 3 фута 3 дюйма)). Панель длинного забоя (угольный блок, который добывается) обычно имеет длину 3–4 км (1,9–2,5 мили) и ширину 250–400 м (820–1,310 футов).

История [ править ]

План шахты лавы перед конвейерами - подъемник в центре центральной стойки.

Основная идея разработки длинными забоями была разработана в Англии в конце 17 века. Шахтеры вырезают уголь по ширине угольного забоя, удаляя уголь по мере его падения, и использовали деревянные подпорки для предотвращения падения крыши за забой. Это было известно как метод добычи Шропшира . [1] Несмотря на то, что технология значительно изменилась, основная идея осталась прежней: удалить практически весь уголь с широкого угольного забоя и позволить кровле и вышележащей породе обрушиться в пустоту позади, сохраняя при этом безопасное рабочее пространство вдоль лицо горняков.

План шахты лавы
Отходящая шахта с длинными забоями в Западной Вирджинии c. 1917 г.

Примерно с 1900 года к этому методу применялась механизация. К 1940 году некоторые называли добычу в длинных забоях «конвейерным методом» добычи после того, как была задействована наиболее известная часть оборудования. [2] В отличие от более ранних разработок в длинных забоях, использование конвейерной ленты, параллельной угольному забою, вынудило разработку забоя по прямой линии. Только другие машины использовали была электрический резаком , чтобы подрезать угольное лицо и электрические сверла для взрывных работ , чтобы опустить лицо. После падения, ручной труд использовался для загрузки угля на конвейер параллельно забое и установки деревянных подпорок для предотвращения падения крыши.

Такие низкотехнологичные шахты с длинными забоями продолжали эксплуатироваться до 1970-х годов. Самым известным примером является рудник Нью-Гладстон возле Сентервилля, штат Айова , «одна из последних разрабатываемых шахт с длинными забоями в Соединенных Штатах». [3] В этой шахте с длинными забоями не использовалась конвейерная лента, вместо этого использовались пони, которые тянули баки с углем с забоя на склон, где подъемник поднимал баки на поверхность. [4] [5]

Добыча в длинных забоях широко использовалась в качестве заключительного этапа при разработке старых каменных и столбовых шахт. В этом контексте добыча в длинных забоях может быть классифицирована как форма отработки методом отступления .

Макет [ править ]

Перед началом отработки длинными забоями проходные дороги подведены к задней части каждой панели. Дорога к воротам вдоль одной стороны квартала называется maingate или headgate; дорога с другой стороны называется задней дверью. Там, где толщина угля позволяет, эти проходные пути ранее разрабатывались комбайнами непрерывного действия, поскольку сама длинная забойная забоя не способна к начальной разработке. Планировка Longwall могла быть как «наступающей», так и «отступающей». В наступающем типе проходы ворот формируются по мере продвижения угольного забоя. В более тонких пластах можно использовать метод отработки забойным забоями. В ретрите панель - это лицо, соединяющее их обоих. Только дорога маингате формируется перед лицом. Дорога в заднюю дверь образуется за угольным забоем путем удаления камня наверху.высота угля, чтобы сформировать проезжую часть, достаточно высокую для проезда. Конец блока, который включает оборудование для работы в длинных забоях, называется забой. Другой конец блока обычно является одной из основных проезжих дорог шахты. Полость позади длинного забоя называется пропастью, обрывом или пропастью. [6]

Вентиляция [ править ]

Как правило, всасываемый (свежий) воздух проходит через главные ворота через забой, а затем вниз через задние ворота, что известно как вентиляция U-типа. Пройдя мимо забоя, воздух уже не свежий, а возвратный воздух, уносящий угольную пыль и шахтные газы, такие как метан , углекислый газ , в зависимости от геологии угля. Возвратный воздух забирается вентиляторами, установленными на поверхности. Другие методы вентиляции могут использоваться, когда всасываемый воздух также проходит через главный затвор и в отводной канал или обратную дорогу, сокращая выбросы газа из выработки на забой, или когда всасываемый воздух проходит через заднюю заслонку и поперек забоя в том же направлении, что и цепочка граней в гомотропной системе. [7]

Во избежание спонтанное сгорание угля в зоне выработанной, газа может быть разрешена строить позади уплотнения таким образом , чтобы исключить кислород из запечатанных области выработанной. Если в выработке может содержаться взрывоопасная смесь метана и кислорода, может использоваться закачка / инертизация азота, чтобы исключить кислород или протолкнуть взрывоопасную смесь глубоко в выработку, где нет вероятных источников возгорания. Уплотнения должны проверяться сертифицированным начальником рудника каждую смену на предмет повреждений и утечек вредных газов. [ необходима цитата ]

Оборудование [ править ]

Гидравлические подушки

Ряд гидравлических домкратов , называемых механизированными опорами крыши, подушками или щитками, которые обычно имеют ширину 1,75 м (5 футов 9 дюймов) и размещаются в длинную линию рядом друг с другом на длину до 400 м (1300 футов) по порядку. для поддержки кровли забоя. Отдельная подушечка может весить 30–40 тонн, увеличиваться до максимальной высоты среза до 6 м (20 футов) и иметь предел текучести 1000–1250 тонн каждая, а гидравлически выдвигается на 1 м (3 фута 3 дюйма) при время.

Гидравлические подушки, конвейер и очистной комбайн

Уголь вырубается из забоя с помощью комбайна, называемого комбайном (механический погрузчик). Эта машина обычно может весить 75–120 тонн и состоит из основного корпуса, в котором расположены электрические функции, тяговые двигатели для перемещения очистного комбайна вдоль забоя и насосные агрегаты (для обеспечения как гидравлических, так и водных функций). На обоих концах основного корпуса установлены регулировочные рычаги, которые можно перемещать вертикально вверх вниз с помощью гидроцилиндров, на которые устанавливаются режущие барабаны очистного комбайна, оснащенные 40–60 режущими резцами. Внутри рычагов измерения дальности размещены очень мощные электродвигатели (обычно до 850 кВт), которые передают свою мощность через ряд промежуточных шестерен внутри корпуса и через рычаги к местам установки барабана на крайних концах рычагов измерения дальности, где режущие барабаны есть.Режущие барабаны вращаются со скоростью 20–50 об / мин, чтобы вырезать минерал из угольного пласта.

Колодки, обеспечивающие поддержку, позволяющую очистному комбайну работать

Очистной комбайн перемещается по всей длине забоя на бронированном забойном конвейере (AFC); с использованием безцепной системы транспортировки, которая напоминает усиленную реечно- шестеренную систему, специально разработанную для горнодобывающей промышленности. До бесцепных систем транспортировки были популярны системы транспортировки с цепью, где тяжелая цепь протянулась по длине угольного забоя, чтобы комбайн мог тянуть себя за собой. Очистной комбайн движется со скоростью 10–30 м / мин (33–98 футов / мин) в зависимости от условий резания.

AFC размещается перед механическими опорами крыши, и режущее действие вращающихся барабанов, врезающихся в угольный пласт, разрушает уголь, который загружается на AFC. Уголь удаляется с забоя скребковым цепным конвейером к главному затвору. Здесь он загружается на сеть конвейерных лент для транспортировки на поверхность. У главного затвора уголь обычно измельчается в дробилке и загружается на первую конвейерную ленту с помощью балочного загрузчика (BSL).

По мере того, как комбайн удаляет уголь, AFC изгибается за комбайном, и приводные опоры крыши перемещаются вперед во вновь образовавшуюся полость. По мере того, как добыча продолжается, и весь лава проходит через пласт, выработка увеличивается. Этот котлован обрушивается под тяжестью вышележащих пластов. Слои, примерно в 2,5 раза превышающие толщину удаленного угольного пласта, обрушиваются, и слои выше оседают на обрушившемся выработанном пространстве. Это обрушение может снизить высоту поверхности, вызывая такие проблемы, как изменение русла рек и серьезное повреждение фундамента зданий. [8]

Сравнение с методом комнаты и колонны [ править ]

Для разработки подходящих подземных угольных пластов можно использовать как методы добычи длинными забоями, так и камерные и столбовые. Длинный забой имеет лучшее извлечение ресурсов (около 80% по сравнению с примерно 60% для метода помещения и колонны ), [9] требуется меньше расходных материалов для поддержки кровли, системы очистки угля большего объема, минимальное ручное управление и безопасность горняков повышается за счет того факта, что что они всегда находятся под гидравлическими опорами крыши при добыче угля. [9]

Автоматизация [ править ]

Разработка длинных забоев традиционно выполнялась вручную, при этом выравнивание забойного оборудования производилось с помощью струнных линий. Были разработаны технологии, которые автоматизируют несколько аспектов операции разработки длинных забоев, включая систему, которая выравнивает поверхность отступающей панели забоя перпендикулярно воротам.

Вкратце, выходные данные инерциальной навигационной системы используются в расчетах точного счисления для оценки положений очистного комбайна. Оптимальные фильтры Калмана и сглаживающие устройства могут применяться для улучшения оценок точного счисления перед перемещением оборудования для работы в длинных забоях по завершении каждого сдвига. [10] Алгоритмы максимизации ожидания могут использоваться для оценки неизвестного фильтра и более гладких параметров для отслеживания положений комбайна для длинных забоев. [11]

По сравнению с ручным управлением шахтным оборудованием автоматизированная система обеспечивает более высокую производительность. Помимо повышения производительности, автоматизация оборудования для работы в длинных забоях обеспечивает повышение безопасности. Забойный забой представляет собой опасную зону, поскольку присутствуют метан и окись углерода, в то время как зона горячая и влажная, поскольку вода разбрызгивается на забой, чтобы свести к минимуму вероятность возникновения искр, когда комбайн отрывает горную породу. Автоматизируя ручные процессы, лица, работающие с ними, могут быть удалены из этих опасных зон. [ необходима цитата ]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Как и во многих других горных технологиях, важно учитывать местные и региональные воздействия на окружающую среду при разработке длинных забоев.

Проседание [ править ]

Проседание длинных забоев в шахтах (LWMS) - это антропогенный процесс, который имеет множество экологических и экологических воздействий, особенно на здоровье почвы и движение воды в регионе, где LWMS широко проводится. Это важно учитывать, поскольку некоторые участки разработки длинных забоев могут достигать нескольких километров. При этом гидрологические системы стока, корневые системы деревьев и растительных видов могут пострадать от количества удаляемой под ними почвы, и эти нагрузки приводят к поверхностной эрозии. [12]

Заброшенные шахты также представляют собой проблему в отношении районов, в которые въехала жилая застройка. Дома, возведенные рядом с заброшенными шахтами с длинными забоями, сталкиваются с угрозой будущего ущерба из-за воронок и плохого качества почвы даже в течение 30 лет после закрытия шахты. [13]

Поскольку разработка длинных забоев очень длинная, она может воздействовать на площади более 200 акров (81 га). Было замечено, что на этих самых больших участках шахты с длинными забоями, лежащие на склонах гор, демонстрируют более заметное проседание в горных ландшафтах, чем в долинных ландшафтах. [13]

Были случаи проседания поверхности, изменяющей ландшафт над шахтами. На шахте Ньюстан в Новом Южном Уэльсе , Австралия, «поверхность упала на целых пять метров» над многоуровневой шахтой. [14] В некоторых случаях проседание наносит ущерб природным объектам, таким как дренаж водотоков [15] или искусственным сооружениям, таким как дороги и здания. « Дорога на Дуглас Парк была закрыта на четыре недели, потому что панели лавы ... дестабилизировали дорогу. В 2000 году правительство штата остановило добычу, когда она подошла к двум мостам на расстоянии 600 метров. Год спустя появились сообщения о появлении разрывов шириной 40 сантиметров. на дороге, и мост пришлось сдвинуть в сторону, чтобы выровнять его ». [15] :2

В геотехническом отчете 2005 года, подготовленном по заказу NSW RTA, говорится, что «проседание может произойти внезапно и произойти в течение многих лет». [15]

Тем не менее, есть несколько шахт, которые были успешно разработаны с незначительным или отсутствующим измеримым проседанием поверхности, включая мины под озерами, океанами, важными водосборными бассейнами и экологически уязвимыми районами. [ необходимая цитата ] Проседание сводится к минимуму за счет увеличения ширины соседних цепных столбов блока, уменьшения ширины и высоты извлеченных блоков, а также за счет учета глубины покрытия, а также компетентности и толщины вышележащих слоев.

ГРП и качество воды [ править ]

Разработка длинных забоев может привести к геологическим нарушениям в горном дне и, в свою очередь, может повлиять на движение воды и привести к тому, что вода уйдет с поверхности через выработанный участок в водоносный горизонт . В результате потеря поверхностных вод может отрицательно повлиять на прибрежные экосистемы. [16]

Вдобавок ко всему, наличие плотин рядом с участком разработки длинных забоев может оказать двойное воздействие на прибрежные экосистемы, поскольку это приведет к снижению скорости притока, а также к потере трещин в нижележащих породах. [16]

По состоянию на 2014 год правительством Австралии были приняты меры по смягчению воздействия на воду при разработке длинных забоев. Законодательные собрания призвали к действиям по улучшению инфраструктуры шахт, чтобы свести к минимуму беспорядки. [17]

В результате растрескивания коренных пород в результате добычи полезных ископаемых под такими водами, как озера или реки, имели место потери грунтовых вод различной степени. Мины в пределах нескольких сотен метров от поверхности чувствительны к поступлению большого количества воды из этих тел. Более того, после вмешательства горных работ, нарушающего естественный ландшафт вблизи рудников, пути естественных водотоков могут быть перенаправлены, что приведет к дополнительной эрозии через ручей или берег реки. Дополнительная добыча в концентрированных районах постоянно перемещает эти пути водного потока, на возвращение которых в исходное состояние уходят годы. [18]

Воздействие на экосистему [ править ]

Многие экосистемы полагаются на ежегодную стабильность поступления и выпуска воды, и нарушение этих закономерностей может привести к неустойчивым условиям для видов, которые зависят от воды для воспроизводства видов. Добыча в длинных забоях также может привести к локальному изменению температуры воды, стимулируя цветение водорослей, которое может использовать доступный кислород, необходимый для здоровья других видов. [18]

При разработке длинных забоев имеются ограниченные доступные исследования воздействия близлежащих лесов, однако новые исследования спутниковых изображений показали возможную связь с более сухой поверхностью почвы вблизи регионов, где недавно проводилась разработка длинных забоев. Помимо более сухих почв, наблюдается снижение влажности полога леса. [19]

Выбросы газа [ править ]

Было замечено, что шахты с длинными забоями выделяют в окружающую среду газообразный метан , обычный парниковый газ , однако увеличение типичного забоя шахты с длинными забоями с 200 до 300 метров (от 660 до 980 футов) не привело к выбросу значительно большего количества метана. [20] [21] Выбросы метана из закрытых выработок могут продолжаться до пятнадцати лет, однако можно измерить объем потенциальных выбросов метана на основе расхода воды в закрытых шахтах. [20]

В Канаде [ править ]

Канада является одним из крупнейших запасов угля в мире [22], и до 2013 года в Канаде не было шахт с длинными забоями более 25 лет. Рудник, открытый HD Mining в 2015 году в Британской Колумбии, вызвал споры относительно найма иностранных рабочих вместо канадцев и его потенциального воздействия на окружающую среду. [23] [24] Предполагалось, что выбросы углекислого газа на этой шахте составят 17 мегатонн в год, однако федеральное правительство Канады установило ограничение выбросов углекислого газа, чтобы выбросы оставались на уровне 500 000 тонн в год. [24]

См. Также [ править ]

  • Дрейфовая добыча
  • Шахтный ствол
  • Горные работы на склонах
  • Открытая добыча
  • Глоссарий терминологии угледобычи

Заметки [ править ]

  1. ^ Лавами Mining архивации 2009-08-17 в Wayback Machine , Управления угольной промышленности, ядерной, электрической и альтернативных видов топлива, Департамент энергетики США, март 1995, стр. 9-10.
  2. ↑ А. Пакстон, Дж. А. Биггс, Десять минут в угольной шахте , 1940, стр. 16–24.
  3. ^ Андерсон, Уэйн I. (1998). Геологическое прошлое Айовы: три миллиарда лет истории Земли . Айова-Сити 52242: Университет Айовы Пресс. п. 258. ISBN 0-87745-639-9. Проверено 5 июня 2010 .CS1 maint: location ( ссылка )
  4. Перейти ↑ Brick, Greg A. (2004). Подземелье Айовы: путеводитель по подземным сокровищам штата . Black Earth, Wis: Trails Books. С. 119–120. ISBN 978-1-931599-39-9. ПР  3314195М .
  5. ↑ The Last Pony Mine , документальный фильм, Лес Бенедикт, режиссер, Стив Кнудстон, продюсер, 1972 год. Доступно на YouTube в 3 частях, часть 1 часть 2 часть 3
  6. ^ Great Mining https://www.greatmining.com/longwall-mining.html . Дата обращения 1 февраля 2019 . Отсутствует или пусто |title=( справка )
  7. ^ «Гомотропная вентиляция» . Университет Вуллонгонга. Архивировано из оригинала на 2014-05-24 . Проверено 24 мая 2014 .
  8. ^ "LONGWALL MINING" BHP Billiton Mitsubishi Alliance (2005), по состоянию на 19 декабря 2011 г.
  9. ^ a b Угольная ассоциация штата Иллинойс. «Подземная разработка» . Архивировано из оригинала на 2012-06-10 . Проверено 24 мая 2014 .
  10. ^ Эйнике, Джорджия; Ralston, JC; Харгрейв, Колорадо; Рид, округ Колумбия; Хейнсворт, DW (декабрь 2008 г.). «Автоматизация разработки длинных забоев. Применение сглаживания по минимальной дисперсии». Журнал IEEE Control Systems . 28 (6): 28–37. DOI : 10,1109 / MCS.2008.929281 . S2CID 36072082 . 
  11. ^ Эйнике, Джорджия; Малос, JT; Рид, округ Колумбия; Хейнсворт, DW (январь 2009 г.). «Уравнение Риккати и сходимость алгоритмов ЭМ для выравнивания инерциальной навигации». IEEE Trans. Сигнальный процесс . 57 (1): 2904–2908. Bibcode : 2009ITSP ... 57..370E . DOI : 10.1109 / TSP.2008.2007090 . С2ЦИД 1930004 . 
  12. ^ s11_admin (27 апреля 2010 г.). «Исследование измеряет воздействие на окружающую среду проседания длинных забоев» . Австралийская горная промышленность . Проверено 9 февраля 2019 .
  13. ^ a b «Итоговый отчет - Влияние добычи в длинных забоях» . www.dep.state.pa.us . Проверено 9 февраля 2019 .
  14. ^ Cubby, Бен (2009-06-10). «План шахты Longwall представляет угрозу водоснабжению» . Сидней Морнинг Геральд . Fairfax Media . Проверено 2 июня 2010 . Разработка длинных забоев, при которой широкие угольные плиты высотой в несколько метров и шириной в несколько сотен метров вырываются из земли, вызывает проседание грунта над шахтами.
  15. ^ a b c Фрю, Венди (20 ноября 2007 г.). «Риск для жизни, но еще больше добычи под мостом» . Сидней Морнинг Геральд . Fairfax Media . Проверено 2 июня 2010 . Разработка длинных забоев уже привела к значительному повреждению русел рек, болот и водосборов в этом районе.
  16. ^ a b «ВЛИЯНИЕ ДОБЫЧИ УГЛЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ НЬЮЖНОГО УЭЛЬСА» (PDF) . Всего Экологический Центр . Январь 2007 . Проверено 14 февраля 2019 года .
  17. ^ "Информационный бюллетень - Проседание при добыче угля в длинных забоях | Независимый научный комитет экспертов по газу из угольных пластов и развитию крупной угольной промышленности" . iesc.environment.gov.au . Проверено 10 апреля 2019 .
  18. ^ a b Докинз, A (2003). «Потенциальные требования к управлению и реабилитации экологических воздействий от проседания длинных забоев на ручьях, озерах и системах подземных вод» . Университет Вуллонгонга и Австралазийский институт горного дела и металлургии . 1 : 117–124 - через Geoterra.
  19. ^ «Оценка воздействия разработки длинных забоев на леса выше« Landsat Science » . Проверено 10 апреля 2019 .
  20. ^ a b «Прогноз выбросов метана в длинных забоях: оценка влияния горных работ на выбросы газа и системы контроля метана» . www.cdc.gov . Проверено 10 апреля 2019 .
  21. ^ Макколл, ИП; Garcia, F .; Тревиц, Массачусетс; Аул, Г. (1993-12-31). «Выбросы метана при разработке длинных забоев». ОСТИ 143760 .  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  22. ^ «Страны с самыми большими запасами угля» . Горнодобывающая техника | Новости и обзоры майнинга обновляются ежедневно . 2013-11-20 . Проверено 10 апреля 2019 .
  23. ^ «Первоначальный шаг для реки Мюррей не использовался для разработки длинных забоев» . Проверено 10 апреля 2019 .
  24. ^ a b «Утверждена первая подземная угольная шахта Британской Колумбии за более чем 25 лет» . www.vancouversun.com . Проверено 29 декабря 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Университет Вуллонгонга (Австралия) . Образовательный ресурс по разработке длинных забоев.
  • Бауэр, Роберт А. Запланированное проседание угольной шахты в Иллинойсе: информационный буклет для общественности Департамент природных ресурсов штата Иллинойс, Геологическая служба штата Иллинойс, циркуляр 573, 2008 г.
  • Скрытые затраты на проект « Чистый уголь» Центр общественной добропорядочности
  • International Longwall News Новости и информационный ресурс, посвященный исключительно разработке длинных забоев
  • Совет по оседанию шахты Правительство штата Новый Южный Уэльс
  • Общество технологов по оседанию шахт Инженерный институт, Австралия