požeminė naudingųjų iškasenų gavyba

požeminės naudingųjų iškasenų gavybos universali kasimo mašina aukso kasimo šachtoje

požemnė naudngųjų škasenų gavýba, naudingųjų iškasenų telkinių eksploatavimas neardant žemės paviršiaus. Kietos naudingosios iškasenos dažniausiai išgaunamos šachtiniu būdu, rečiau – geotechnologijos būdais. Kasant šachtiniu būdu (šachta) naudingosios iškasenos pasiekiamos per specialius požeminius kasinius. Pirmiausia kasami nuodangos kasiniai (vertikalūs ir nuožulnūs šachtų vamzdžiai, kveršlagai, štolnės), kurie atidengia naudingosios iškasenos klodą arba jo dalį, po to – paruošiamieji ir valomieji kasiniai. Per visą naudingosios iškasenos klodą kasami paruošiamieji kasiniai, kuriais pasiekiama ir vėdinama kirtavietė, išvežamos iškastos iškasenos, atvežamos medžiagos, įrenginiai, žmonės, tiekiama energija, nuleidžiamas vanduo, kasiniai naudojami kitiems poreikiams.

Atidengta telkinio dalis pagal pasirinktą naudingosios iškasenos kasimo būdą štrekais, nuolydžiais, bremsbergais, ortais daloma į tam tikrus valomuosius elementus (aukštus, blokus, plokštes, kameras, stulpus). Kasiniais išskirtuose klodo elementuose naudingosios iškasenos masyvas suardomas, jei reikia, dar ir smulkinamas, gabalai sukraunami į transportavimo įrenginį, vežami iki transporto kasinio ir keltuvais iškeliami į žemės paviršių. Kasimo darbai kompleksiškai mechanizuoti, kasybos mašinų ir transporto įrenginių pagrindiniai parametrai susieti. Kompleksą sudaro kasimo įrenginys (kasybos kombainas, kasamasis agregatas su žiediniu drožtuvu arba būgnu su pjovikliais), transportavimo įrenginys (gembiniai grandikliai, konvejeriniai vežimėliai, grandikliniai konvejeriai), mechanizuotas kasinių tvirtinimas. Naudingųjų iškasenų masyvas dažniausiai ardomas mechaniškai. Kai darbų nedaug, masyvas sprogdinamas, ardoma hidrauliniu, rankiniu būdu. Išnaudotos požeminės ertmės, kad jų neužgriūtų likusios uolienos, sutvirtinamos tais pačiais būdais kaip ir kiti kasiniai, pripildomos bergždžiųjų uolienų arba, kai uolienos kietos ir stiprios, paliekamos neiškastos laikančiosios nesuardytų uolienų juostos. Šachtose įrengiamas nuolatinis apšvietimas, vėdinimas, nuolat stebima šachtų atmosfera, kad nekiltų avarijų, požeminių gaisrų. Dujos išgaunamos per antžeminius gręžinius. Dujų verslovės pagrindiniai įrenginiai: gavybiniai, stebėjimo ir žvalgybiniai gręžiniai, dujų surinkimo kolektoriai, dujų ir dujų kondensato surinkimo punktai su technologine pirminio apdorojimo (dujų separavimo žemoje temperatūroje, absorbcijos, adsorbcijos ir kita) įranga, kompresorinės. Verslovės įrenginiai, išskyrus gręžinius, paprastai būna žemės paviršiuje. Gavybiniai gręžiniai dažniausiai gręžiami grupėmis po 2–5. Iš gręžinių gautos dujos apdorojamos (separavimu šalinamos mechaninės priemaišos, separavimu žemoje temperatūroje – skysčių lašeliai, absorbcija – sunkieji angliavandeniliai ir kita), po to sausinimos ir tiekiamos į magistralinį dujotiekį. Iš gręžinio ištekančių dujų sumažėjęs slėgis didinamas dujų kompresorinėje. Nafta požeminiu būdu išgaunama dvejopai. Išgaunama gamtinė taki arba dirbtinai suskystinta, pvz., šildant klodą garu, karštu oru arba karštu vandeniu (terminė požeminė naftos gavyba), arba per naftos šachtas iš požeminių kasinių gręžiant naftos gręžinius, iš kurių nafta surenkama šachtoje ir siurbliais tiekiama į žemės paviršių. Kai nafta klampi, nevienalytė arba kai klode jos yra nedaug, kasamos (sprogdinamos) naftos prisotintos uolienos ir požeminiu transportu per šachtos vamzdį iškeliamos į žemės paviršių, kur jas apdorojus specialiuose įrenginiuose išskiriamos naftos frakcijos. Likusios uolienos gali būti naudojamos kaip statybinės medžiagos arba chemijos pramonės žaliavos.

Istorija

Jau neolito laikotarpyje būta primityvių požeminės naudingųjų iškasenų gavybos kasinių. Titnagui, iš kurio buvo daromi įrankiai, išgauti stačiuose upių krantuose, skardžiuose buvo kasami neilgi horizontalūs požeminiai kasiniai, vėliau – ir vertikalūs (duobės pavidalo). Anglijoje Grimes Gravese (netoli Brandono, Safolko grafystė) ir Cissbury (netoli Worthingo, Vakarų Sasekso grafystė) rasta požeminės naudingųjų iškasenų gavybos kasinių sistemų, įrengtų trečiame–antrame tūkstantmetyje prieš Kristų. Sistemą sudarė 200–400 šachtų. Vertikalūs kasiniai (kelių metrų skersmens ir iki keliolikos metrų ilgio) su horizontaliaisiais (iki 20 m ilgio) sudarė žiedinę arba spindulinę sistemą. Kasiniai buvo tvirtinami mediniais elementais, paliekami neiškasti uolienų ruožai, laikantys iškastos ertmės skliautą. Į kasinį nusileisdavo uolienoje padarytomis pakopomis, rąstu su įkirčiais. Kasdavo rankiniu būdu. Iškasenas (kaip ir sutekėjusį požeminį vandenį) iškeldavo į žemės paviršių. Apie 6 a. pr. Kr. atsirado mechaninių įtaisų iškasenoms iškelti, vandeniui šalinti (pvz., Archimedo sraigtas). 16–18 a. imta naudoti paraką, keliamąją mašiną su susuktu ant veleno lynu, grąžtą, erliftą, šachtų vagonėlį, paprasčiausius vėdinimo įtaisus, markšeiderinius prietaisus, 19 a. – garines mašinas. Požeminių kasinių įrangos ir kasimo priemonių tobulėjimas susijęs su bendrąja technikos pažanga. Nuo 20 a. antros pusės požeminės naudingųjų iškasenų gavybos darbus ir procesus pradėta kompleksiškai mechanizuoti ir automatizuoti. Požeminė naudingųjų iškasenų gavyba susijusi su dideliais ir nuolatiniais pavojais šachtininkams.

požeminės naudingųjų iškasenų gavybos schema: 1 – antžeminiai šachtos statiniai, 2 – šachtos vamzdis, 3 – štolnė, 4 – atliekos, 5 – zumpfas, 6 – nuožulnus gezenkas, 7 – kveršlagas, 8 – kirtavietė, 9 – iškasenos klodas

neolito laikotarpio požeminės naudingųjų iškasenų gavybos kasinių sistemos Cissbury (planas): 1 – atvirojo kasinio (karjero) ribos, 2 – vertikalus kasinys, 3 – horizontalūs požeminiai kasiniai, 4 – neištirti kasiniai