БНБ "БРОКГАУЗ И ЕФРОН" (121188) - Photogallery - Естественные науки - Математика - Технология
|
Горное делоОпределение "Горное дело" в словаре Брокгауза и Ефрона
Горное дело — Г. дело имеет целью отыскание полезных ископаемых или минералов, добычу их и приведение в состояние, годное или для непосредственного употребления, или для дальнейшей переработки. Полезные ископаемые встречаются почти во всех отложениях земной коры. Металлы и их руды более всего свойственны древнейшим образованиям, или коренным породам, и попадают в виде скоплений различного характера и внешнего очертания, а именно: жил, штоков и пластов. Жилы суть трещины в горных породах, имеющие более или менее параллельные стенки и положение, несогласное с характером напластования окружающих пород, выполненные минеральным веществом. Штоки суть значительные скопления минерального вещества, неправильной формы; смотря по тому, имеют они наибольшее протяжение по вертикальному или горизонтальному направлениям, различают штоки стоячие и лежачие. Пласты суть более или менее слоеобразно-правильные скопления минеральных веществ, залегающие более или менее параллельно или согласно с другими пластами окружающих пород. Иногда минеральное вещество не является в самостоятельной форме, а проникает в другие пласты или равномерно, или же образует в них различной величины и вида скопления — гнезда. Металлы и их руды чаще всего встречаются в виде жил, прорезывающих древнейшие образования земной коры. Сюда относятся золото, серебро, медь, свинец, олово, цинк и железо, причем золото попадается всегда в самородном состоянии, серебро и медь (также висмут и др.) — частью в самородном, а частью соединенные с другими элементами (в оруденелом состоянии), а остальные — исключительно в виде руд, содержащих серу, кислород и другие элементы. В позднейших отложениях в виде штоков и пластов встречаются руды железа, каменной соли и т. п., а в виде пластов — антрацит, каменный и бурый угли, гипс и разные другие ископаемые. Точно так же в этих отложениях попадаются и руды различных металлов, но вообще не в таком большом количестве, как это замечается для наиболее древних образований земной коры. Некоторые металлы, напр. золото, платина и руды — оловянный камень, а также алмаз, — встречаются уже в новейших образованиях, в так называемых россыпях, происшедших от разрушения различных древних пород, заключавших эти вещества. В большинстве случаев минеральные богатства являются сокрытыми в недрах земли, а потому первоначальное открытие их было делом случая; но по мере развития Г. дела люди ознакомились со свойствами месторождений полезных ископаемых, так что предпринимают специальные поиски их, причем для руководства служат различные признаки, а именно: 1) спутники рудных месторождений; напр. золото в жилах всегда сопровождается кварцем, а в россыпях магнитным железняком; платина — хромистым железняком; свинцовые и цинковые руды — тяжелым шпатом и кварцем; медные руды — серным колчеданом. 2) Обломки, валуны и гальки полезного ископаемого или спутника. Они попадаются чаще всего в ложбинах рек и речек, и по их форме и виду судят о близости полезного ископаемого. 3) Горные обнажения в утесах, оврагах, берегах рек и пр. 4) Цветные полосы, являющиеся на почве вследствие разложения минеральных веществ. 5) Минеральные источники, которые дают указание, чего можно искать в данной местности. 6) Растительность: отсутствие или скудость ее служит иногда признаком некоторых минералов, напр. галмейная фиалка растет на почве с галмейными рудами (свинцовыми). Если поиски увенчались успехом, то приступают сначала к предварительной разведке полезного ископаемого, для чего закладывают в почве шурфы, или колодцы различной глубины и размеров, проводят канавы и разрезы и иногда разведочные буровые скважины (см. Бурение). Этими работами определяются все главные свойства месторождения, по которым судят о его благонадежности, а именно: простирание, которое есть горизонтальная линия, проведенная по пласту или жиле и положение которой определяется по отношению к меридиану, падение — линия, перпендикулярная к простиранию, и мощность его, т. е. толщина. Вместе с тем разведка дает и другие указания как на свойство самого месторождения, так и окружающих его горных пород; внимание обращается на висячий бок или кровлю месторождения, которые суть породы непосредственно прикрывающие пласты, и на лежачий бок или почву — породы, непосредственно подстилающие месторождение.
ГОРНОЕ ДЕЛО I. Фиг. 1-4. Кайла. 5-6. Кирка.
Скорость работы этими машинами в два и даже в три раза более, нежели при ручной работе, хотя стоимость выемки 1 куб. саж. породы обыкновенно выше, нежели при ручной работе. Огненная работа применяется в настоящее время чрезвычайно редко и состоит в сильном нагревании пород действием пламени, а потом в быстром охлаждении их водою, от чего они растрескиваются и легко добываются. Гидравлическая работа применяется при разработке золотых россыпей. Месторождение, подготовленное системой выработок, может уже быть подвергнуто очистной выемке или добыче. Очистные работы производятся весьма разнообразными способами в зависимости от состояния и формы месторождения, от способа залегания, угла падения, от распределения полезного минерала, мощности, прочности окружающих пород, количества подземных вод, необходимости того или другого проветривания. Какая бы система ни была избрана, в виду всегда необходимо иметь возможно полную выработку полезного минерала при наименьшей стоимости добычи. К различным методам принадлежат: очистные работы потолкоуступная, почвоуступная, сплошная, поперечная, столбовая, камерная и т. д. Потолкоуступная работа применяется при круто падающих пластах малой и средней мощности. Сущность ее состоит в том, что пласты между двумя этажными штреками разделяются проведенными по пласту гезенками на выемочные целики и работу начинают с места пересечения верхнего штрека и гезенка, причем по мере ее развития образуются уступы, или потолочные забои (фиг. 9, т. I), потолочные уступы; высота их от 7' до 14'.
Под верхним этажным штреком оставляют толщу невынутого пласта — предохранительный целик. Добытое вещество по мере накопления спускается в нижний штрек по скату, а оттуда поднимается воротом. Выработанное пространство закладывается пустою породою. Почвоуступная работа идет в направлении, обратном предыдущей (фиг. 8, т. I). Здесь выработанные пространства закладывают пустою породою, и в ней оставляют диагональные штреки, по которым производится сообщение и откатка добытого минерала. Столбовая выемка обыкновенно производится при пластах более 2 метров толщиною и при недостатке пустой породы для закладки выработанного пространства. Сущность работы состоит в том, что пласт разделяют на выемочные поля посредством штреков, проведенных по простиранию, диагональному направлению или по восстанию; полученные выемочные поля разделяют особыми штреками на столбы 3-4 саж. толщины, которые вынимают в направлении, обратном их образованию. Иногда некоторые столбы оставляют невынутыми для того, чтобы предотвратить обрушение кровли. Сплошная работа по простиранию применяется при всяком падении, работа по восстанию пласта — при угле падения не более 10°, диагональная — при 20° (фиг. 15 и 16 т. I). К столбовой выемке относится также и камерная, которая применяется, напр., к разработке известного Стасфуртского месторождения каменной соли (фиг. 17, т. I); этим же способом добывается каменная соль в Венгрии, Седмиградии и Галиции.
Работа в Стасфуртском месторождении каменной соли.
Образовавшиеся выемочные поля разделяют на целики, которые добываются обвалами. Размеры обвалов зависят от крепости угля; но вообще обвалы необходимо вынимать как можно скорее.
Зинкверк состоит из искусственно образованного пространства в породах, проникнутых солью, которое наполняется водою, извлекающею эту соль. Если породы содержат мало воды, то она проводится через особую выработку, a рассол поднимается либо насосом, либо же через особую трубу проводится в штольню. Для того, чтобы вода из зинкверка не просачивалась в штольню, устраивают две перемычки — лежащую В и стоячую А. Она состоит из дверных окладов на лежнях; возле окладов помещают бруски, так что между ними образуется щель, в которую вставляют заостренные доски или клинья и забивают в породу. Забой закрывается особыми деревянными щитами. Когда клинья вошли в породу на известную глубину, щиты отнимают и забой очищают; на освободившееся место ставят следующий оклад и работу ведут далее, как указано. Звено крепи между двумя окладами носит название поля; расстояние между окладами изменяется от ¾ -1 ¾ арш., смотря по прочности пород. Работа эта принадлежит к числу трудных и медленных. В плывучих породах употребляют крепь несколько иную: во всю площадь забоя вбивают до отказа дубовые колья длиною до 3 аршин, толщиною 1 ½ вершка. Затем один из кольев вытаскивают, и плывучая порода выходит в подставленную тачку или бадью, после чего кол вгоняется уже глубже; затем вытаскивают второй и т. д. Забой подвигается вперед, и выработка тотчас крепится. Если давление пород такое сильное, что деревянная крепь не выдержит, или же если последняя требует частого ремонта, или если выработка предназначается на долгий срок, то прибегают к креплению камнем, которое в 4 раза дороже, чем деревянное, но не требует ремонта. Материалами для этого крепления служат камень, кирпич и цементы. Относительно толщины крепи существует следующее практическое правило: крепь из кирпича должна быть 1 2/3 -2 раза толще деревянной крепи, которую пришлось бы поставить в данной выработке, а каменная — в 1 1/2-13/4 раза. Каменною крепью закрепляются или только слабые места выработок (фиг. 29 и 31, т. I) или же большею частью крепят стенами и сводами, или сплошь. В этом случае сечению крепи для наибольшей устойчивости дают очертание эллиптическое и овальное. Шахтообразные выработки крепятся также или деревом, или камнем. Деревянная крепь устраивается из отдельных венцов, а последние слагаются из брусьев или бревен (фиг. 24, т. I). При устойчивых породах звенья ставят одно от другого на расстоянии 3 ¼ ' — 6 ½', п ричем выдающиеся их концы заделывают в стене шахты. Иногда каждый вышележащий венец располагается на стойках, упирающихся в нижележащий; это — крепь на стойках, или бабках. В случае слабых пород или при очень сильном давлении устраивают сплошную срубовую крепь, т. е. венцы кладут друг на друга. При неравномерном давлении или больших размерах длинных сторон ставят вандруты (или длинные брусья) по бокам и по углам и распирают их особыми расколотами (распорками). Для того, чтобы шахту разделить на отделения, между длинными сторонами венцов располагают переклады. Капитальные шахты крепят обыкновенно кирпичными стенами. Крепление в этом случае производится или сплошь по всей длине, или же участками. Поперечному сечению шахты при креплении деревом дают форму четырехугольную, восьмиугольную и круглую. В последнее время часто применяют железное крепление, в породах более или менее крепких, и чаще всего в таких случаях, когда пришлось бы применять венцовую деревянную крепь на стойках. В дело идут старые рельсы. Если при проходе шахты замечается сильный приток воды, то в таких случаях применяется особый способ крепления — кувеляция, направленный к тому, чтобы устранить приток воды в шахту. Кувеляция совершается при помощи дерева, камня, чугуна. Провод шахт с большим притоком воды сопряжен с большими затруднениями и крайне дорог. Ввиду этого Кинд и Шадрон предложили особый способ, по которому шахту проводят посредством бурения и потом уже сразу закрепляют на известную глубину водонепроницаемую чугунною крепь. В породах в высшей степени плывучих, с большим притоком воды при проводе шахты устраивают опускные крепи — каменные, железные или чугунные. Крепи эти погружаются в плывучую породу под влиянием собственного веса или груза, или же их нажимают винтами, прессами и пр. Сюда относятся способы Триже и Гибаля. Рудничная доставка и откатка. Доставка добытых в руднике масс полезного ископаемого на дневную поверхность представляет одну из важнейших задач Г. дела, требующую, особенно в последнее время, c развитием каменноугольной промышленности, величайшего внимания. При доставке должно придерживаться основного правила — поднимать на поверхность столько, сколько необходимо, а потому в самом руднике предпринимают меры к тому, чтобы от полезного минерала отделить все лишнее, напр. пустую породу. Кроме того, необходимо избегать частой перегрузки, ибо при этом ухудшается качество, напр., каменного угля и непроизводительно затрачивается лишняя работа. Добытые в руднике минеральные вещества должны быть от забоя перемещены к определенным местам в руднике, напр. откаточным штрекам, а от них к шахте и по ней уже поднимаются на поверхность. Передвижение по горизонтальному направлению есть перевозка; доставка с высших горизонтов на нижние или наоборот — спуск и подъем. Кроме этого, существует еще и переноска. Для передвижения существуют весьма различные способы — ручные и механические. Переноска применяется ныне весьма редко: при металлических рудниках с небольшою производительностью, при выработках узких или с непостоянными и значительными уклонами. Более совершенный способ — доставка в волокушах, которые представляют ящик или бадью, поставленные на полозья. Доставка в тачках применяется также редко. На рудниках Гарца и Венгрии несколько столетий уже практикуется способ доставки на так называемых собаках, представляющих ящик, который сверху несколько суживается, поставленный на колеса, причем задние более передних. Колеса катятся по деревянным толстым доскам (различают собаки венгерские и немецкие). Более совершенный и употребительный способ — откатка в вагонах, иногда по деревянным, но чаще по железным путям и рельсам. Сами вагоны бывают деревянные и железные, и размеры их зависят от многих причин: размеров ходов, систем разработки и пр. Вместимость вагонов вообще до 35 пуд. Откатка вагонов людьми и лошадьми производится по горизонтальным выработкам и с уклоном приблизительно 0,009. При других условиях применяется механическая откатка при помощи локомотивов, бесконечных цепей и канатов. Доставка с высших горизонтов на нижние производится при помощи скатов, или бремсбергов. Бремсберг есть наклонный путь между двумя выработками; на этом пути на верхнем горизонте располагают барабан, на который навивают в разные стороны два каната. В то время, когда нагруженный вагон спускается и разматывает канат, другой канат навивается на барабан и тащит за собой снизу пустой вагон. Угол уклона для бремсберга около 10°, наименьший угол 2 ½°. Подъем с низших горизонтов на высшие совершается в руднике при помощи ворота, или бесконечной цепи.
Подъем по шахтам. Устройства для этого находятся в зависимости от направления шахты (вертикальная или наклонная), от количества поднимаемого груза, глубины, с которой совершается подъем, и скорости. Подъем этот совершается при помощи особых рудоподъемных машин, или барабанов. Для приведения их в действие применяют лошадей, водяные колеса и турбины и пар. Сам подъем совершается в бадьях или особых клетях — устройствах, приспособленных для установки в них нескольких нагруженных вагонов. Бадьи поднимаются посредством канатов или цепи. Чтобы они не раскачивались и не производили порчи стен шахты, ставят особые направляющие брусья. Кроме бадей употребляют иногда четырехугольные ящики. Клети, служащие для подъема вагонов, устраиваются из железных рам, скрепленных железными крестовинами. В клеть ставят один или несколько вагонов — в этом случае она бывает в несколько этажей, из которых каждый служит для помещения одного вагона. Самое большое число этажей — 6, но чаще всего их бывает 4. Клеть движется по шахте между направляющими штангами. Нагруженные вагоны доставляются обыкновенно к шахте по штреку, который возле ее расширяют, тщательно закрепляют камнем или деревом и образуют так наз. рудничный двор (фиг. 5, т. II). У этого двора останавливается клеть, и в нее один за другим вкатывают вагоны. Для подъема клетей употребляются обыкновенно пеньковые, железные и стальные проволочные канаты. Так как канаты могут лопнуть, то, чтобы избежать несчастья, клети снабжаются особыми предохранительными механизмами — парашютами, назначение которых состоит в том, что в момент разрыва каната они начинают действовать и удерживают клеть среди направляющих ее брусьев. При подъеме и опускании клети дают особые сигналы. Что касается до двигателей, приводящих в действие подъемные устройства, то существует много систем. Самый древний и самый распространенный — это конный ворот, или барабан (фиг. 6, т. II). Он состоит из деревянного вертикального вала, на верху которого укреплен барабан для каната. Этот механизм приводится в движение конною силою. Есть вороты, приводимые в движение 4-мя парами лошадей. Во многих старых и глубоких рудниках большое значение имеют для подъема по шахтам водяные колеса, приводимые в движение рудничною водою. Колеса эти имеют большой диаметр (14-16 м), располагаются в особых подземных камерах и снабжены двойными лопатками, обращенными в противоположные стороны. Пуская воду то на одни, то на другие лопатки, колесу придают вращение в 2 противоположные стороны, чем достигается возможность спуска и подъема бадей и клетей. Скорость подъема регулируется особым тормозом и количеством пускаемой на колесо воды. Движение канату передается непосредственно или при помощи кривошипов и тяг (ф. 25 и 26, т. I).
Канаты перекинуты здесь через особые направляющие шкивы. Вместо колес нередко употребляются турбины. Самые совершенные двигатели — это паровые двойного действия. Посредством их достигается наибольшая скорость, а вместе с тем и наибольшая производительность. В последние годы в некоторых европейских и американских рудниках вводят подъем руд и угля посредством динамо-машин.
Статья про "Горное дело" в словаре Брокгауза и Ефрона была прочитана 1906 раз |
TOP 15
|
|||||||