Горнодобывающая промышленность

 mо.пласт - мощность отрабатываемого пласта, м;

 n-количество циклов за сутки (10),

 γ - средняя плотность угля (1.29), т/м3;

 С- коэффициент извлечения угля по выемочному участку (0,95-0,97);

 N- число рабочих дней в месяце (30);

  r – глубина вруба (0,63);

 

Ао.з.мес. равна:

 

, т/мес.

 

 

 

Коэффициент К2 равен:

 

 

 

 

К3 – коэффициент,  учитывающий влияние угла падения пласта и глубины разработки.

 

 

 

К3 рассчитывается по формуле:

 

К3 = 1+ Нв/Нн                                                                        (17)

 

где:

Нв – глубина верхней границы шахтного поля( Нв = Ннаносы ),

Нн – глубина нижней части шахтного поля,

 

Нн определяется по формуле:

 

 

                                 Нн =нв + Н×sinα                                            (18)

 

 

Нн равна:

 

НН=12+3400×sin10=580 м

 

 

Таким образом: 

К3 = 1+ 12/580=1.02

 

Агод равна:                                                             

 

тыс. т/год

По параметрическому ряду годовых мощностей шахт, принимается годовая мощность, равная:

Агод.=2.7 млн.т/год.

 

 

1.3 Расчет срока службы шахты

 

Режим работы шахты по добыче угля следует принимать:

• число рабочих дней в году — 360;
• число рабочих смен по добыче угля в сутки — 3;
• продолжительность рабочей смены на подземных работах— 6 ч.(одна смена ремонтно-подготовительная);

 

Полный срок службы шахты рассчитывается по формуле:

 

                                                 Тn=t1+TP+t2    , лет                                          (19)

 

где:

t1- период освоения проектной мощности шахты  (2-3 года); t1 =2;

TP- рабочий срок службы шахты

t2- период затухания горных работ (2-3 года); t2 =2;

 

Рабочий срок службы шахты рассчитывается по формуле:

                                                              T p=                                                                                             (20)

Рабочий срок службы шахты равен:

 

Тр = 175336.815/2700 = 64.9 лет.

 

Полный срок службы шахты равен:

 

Тn=2+64.9+2=68.9 лет.

 

 

 

2. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ

 

 

Для того чтобы приступить к извлечению полезного ископаемого, необходимо детально разведать месторождение, разработать проект, в котором необходимо предусмотреть способ вскрытия и подготовки шахтного поля, построить горное предприятие и сдать его в эксплуатацию.

Существует три стадии разработки угольного месторождения:

1. Вскрытие запасов шахтного поля
2. Подготовка вскрытых запасов к очистным работам
3. Очистные работы

Вскрытие запасов шахтного поля - проведение горных выработок с земной поверхности для обеспечения доступа к полезному ископаемому.

Подготовка вскрытых запасов к очистным работам - проведение комплекса горных выработок после вскрытия шахтного поля, обеспечивающих возможность ведения очистных работ; подготовка создает условия для монтажа и работы очистного оборудования, для вентиляции рабочих мест, транспортирования отбитого угля, доставки в забои оборудования и материалов, подачи пневмо - и электроэнергии.

Очистные работы - отделение полезного ископаемого от массива в очистных забоях.

 

 

2.1 Выбор схемы вскрытия шахтного поля

 

Основными факторами, определяющими выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля или его части, являются: число вскрываемых пластов, угол падения пластов, свойства боковых пород, мощность наносов или покрывающей непродуктивной толщи,  нарушенность месторождения, глубина разработки, газоносность пластов, рельеф местности, производственная мощность шахты, размеры шахтного поля, срок службы шахты, подготовка шахтного поля, система разработки, схема вентиляции и др.

 

Схемой вскрытия - называют пространственное расположение сети вскрывающих выработок (стволы, штольни и др.) относительно границ шахтного поля.

Схемы вскрытия:

I. По количеству транспортных горизонтов делятся на:

1. Одногоризонтные;
2. Многогоризонтные;

 

1) Одногоризонтная схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом применяется при угле падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению не более 2,5 км. Её отличают относительно большой объём наклонных капитальных выработок, снижающий эффективность производства из-за использования малопроизводительной канатной откатки, а также значительной утечки воздуха, возникающие при движении его по наклонным выработкам в противоположных направлениях.

2) Многогоризонтное вскрытие  пологих пластов вертикальными  стволами и капитальными квершлагами  производится при углах падения  пластов 8˚ — 18˚ и размерах  шахтного поля по падению от 2,5 до 4 км и более. Схема требует последовательной углубки стволов и проходки нескольких параллельных квершлагов. Если верхняя граница шахтного поля находится сравнительно близко от земной поверхности, для проветривания выработок в каждой панели первого горизонта проходят шурфы или сооружают один фланговый ствол у границ смежных панелей и вентиляции квершлагов.

 

II. По типу дополнительных вскрывающих выработок:

1) с квершлагами;

2) с гезенками;

3) со слепыми стволами;

 

III. По расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля:

1) Центрально-сдвоенное расположение стволов;

2) Центрально-отнесенное расположение стволов;

3) Диагональное расположение стволов;

4) Фланговое расположение стволов;

5) Секционное расположение стволов;

6) Комбинированная схема расположения стволов.

 

IV. По расположению главных вскрывающих выработок:

1). По пласту и по породе.

2). По пласту.

3). По породе.

 

V.По виду вспомагательной вскрывающей выработки:

1). Капитальный.

2). Погоризонтный.

3). Блоковый.

4). Панельный.

5). Этажный.

На основании исходных данных угол наклона пластов 10˚, размер шахтного поля по падению 3400м и простиранию 5700м выбирается многогоризонтная схема вскрытия с погоризонтными квершлагами. Шахтное поле делится на две бремсберговые части по 1200м каждая и одну уклонную часть равную 1000м.      

Расположение стволов позволит наиболее эффективно обеспечить проветривание горных выработок  шахты, доступ к пластам и транспорт угля на поверхность.

 

 

2.2 Выбор способа вскрытия шахтного поля

 

Способ вскрытия – совокупность всех вскрывающих выработок шахтного поля с учетом их функционального назначения.

Способы вскрытия:

1. Вертикальными стволами;
2. Наклонными стволами;
3. Штольнями;
4. Комбинированный способ.

 

1. Вертикальными стволами, как правило, пересекают пласты полезного ископаемого или размещаются в породах лежачего или висячего бока вскрываемых пластов.

Достоинства способа: широкий диапазон применения.

Недостатки способа: большая продолжительность строительства шахты и высокие капитальные затраты; относительно низкая пропускная способность и сложность эксплуатации подъемного транспорта.

2. Наклонными стволами, проводятся с поверхности, обычно по пласту полезного ископаемого или параллельно последнему в породах лежачего бока, однако в некоторых случаях наклонные стволы проводятся по вмещающим породам под некоторым углом к напластованию.

Скорость проведения наклонного ствола в среднем в 2-4 раза выше скорости проведения вертикального ствола той же площади поперечного сечения, что позволяет сократить общий срок строительства шахты на 20- 30%; стоимость проведения 1м наклонного ствола примерно в 1,2-1,5 раза меньше, чем вертикального; возможна полная конвейеризация угля от очистного забоя до поверхности. Наклонный ствол состоит из устья и собственно ствола.

Достоинства: вскрытия наклонными стволами: возможность полной конвейеризации транспортирования угля от забоя до мест отгрузки его потребителям; большая пропускная способность ствола, оборудованного конвейером для выдачи угля; меньший срок строительства шахты и меньшие первоначальные капитальные затраты, чем при вскрытии вертикальными стволами; возможность доразведки шахтного поля и получения дополнительных данных о горно-геологических условиях месторождения.

Недостатки: вскрытия шахтных полей наклонными стволами: большая по сравнению с вертикальными длина при вскрытии одного и того же горизонта; небольшая пропускная способность стволов при канатной откатке; повышенные затраты на поддержание и обслуживание стволов.

Наклонные стволы проходятся буровзрывным и комбайновым способами. Выбор того или иного способа определяется крепостью пород, по которым проводится выработка.

3. Штольни, как и наклонные стволы, могут проводиться по пласту  или под углом к нему в  породах лежачего или висячего  бока. Используется в холмистой местности.

Достоинства способа: простота основного и вспомогательного транспорта; простота проветривания; низкие капитальные затраты и сроки строительства шахт.

Недостатки способа: ограниченность условий применения.

4. Комбинированный способ вскрытия сочетает в себе элементы вышеупомянутых способов. Этот способ позволяет эффективнее реализовать достоинства и компенсировать недостатки присущие различным способам.

В данной курсовой работе вскрытие шахтного поля будет осуществляться тремя наклонными стволами (главный, вспомогательный, вентиляционный), которые будут проходить по породам лежачего бока.

К сдаче шахты в эксплуатацию стволы должны быть пройдены на расстояние, равное наклонной высоте первого этажа. По мере его отработки стволы углубляют до откаточного горизонта следующего этажа. Откаточный штрек первого этажа после его отработки служит в качестве вентиляционного для второго этажа. Последовательность отработки шахтного поля, вскрытого наклонными стволами, показана на рисунке 1.

 

Рис. 1. Последовательность отработки шахтного поля, вскрытого наклонными стволами:

1 – наклонные стволы; 2, 3 – соответственно  вентиляционный и откаточный  штреки; 4 – лавы; I – II – этажи

 

 

2.3 Безопасность ведения горных работ при вскрытии шахтного поля

 

1. Вскрытие и подготовка шахтных полей с опасными и угрожаемыми по внезапным выбросам пластами должны обеспечивать максимальное использование опережающей отработки защитных пластов, заложение подготовительных выработок в неопасных пластах и защищенных зонах и в невыбросоопасных породах, наименьшее число пересечений выбросоопасных пластов, применение столбовых систем разработки, рассредоточение вентиляционных потоков в шахтном поле, возможность секционного проветривания и подсвежения исходящих струй выемочных участков, обособленное проветривание подготовительных забоев, отработку пластов без оставления целиков. Порядок отработки пластов согласовывается Госгортехнадзором России.
2. На вскрытие, проведение подготовительных выработок на опасных и угрожаемых по внезапным выбросам пластах разрабатывается и пересматривается не реже одного раза в год комплекс мер по борьбе с внезапными выбросами угля (породы) и газа, который должен пройти экспертизу промышленной безопасности. Комплекс мер по борьбе с внезапными выбросами угля (породы) и газа утверждается руководителем организации.

На основании комплекса мер разрабатываются паспорта вскрытия пласта, а

также мероприятия по борьбе с выбросами для включения в паспорт выемочного участка и паспорт проведения и крепления выработок.

Паспорта на вскрытие выбросоопасных пластов, а также на отработку особо выбросоопасных пластов или участков, изменения и дополнения к ним согласовываются и утверждаются техническим руководителем организации. Паспорта на отработку выбросоопасных пластов и вскрытие угрожаемых пластов проходят экспертизу и утверждаются техническим руководителем организации.

3. Технология вскрытия и подготовительных работ, способы предотвращения внезапных выбросов и горных ударов, оборудование, необходимое для этих целей, выбираются с учетом требований по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа и склонных к горным ударам, установленных Госгортехнадзором России.

Вскрытие пластов, ведение очистных и подготовительных работ на опасных и угрожаемых по внезапным выбросам и горным ударам пластах допускается в случае, когда забой находится или приведен в невыбросоопасное и неудароопасное состояние. Выполнение прогноза выбросоопасности перед вскрытием пласта, включая измерение необходимых параметров, должно осуществляться под методическим контролем представителя экспертной организации.

4. На шахтах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, выделяется смена для выполнения локальных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа и сотрясательного взрывания. Время на выполнение указанных работ устанавливается на основании хронометражных наблюдений, указывается в паспорте выемочного участка или в паспорте на проведение и крепление выработки. При этом на случай внезапного выброса предусматривается место нахождения работников, где обеспечивается их безопасность.

5. При проведении подготовительных выработок по угольным пластам в установленных текущим прогнозом выбросоопасных зонах применяется, рамная крепь со сплошной перетяжкой пространства между рамами и забучиванием пустот в закрепном пространстве.

6. До начала пуска очистного забоя на опасном или угрожаемом по внезапным выбросам пласте получают экспертное заключение аттестованной организации о потенциальной выбросоопасности подготовленного к выемке участка и необходимости применения противовыбросных мероприятий, которое составляется на основании результатов текущего прогноза выбросоопасности в оконтуривающих выработках и геофизической разведки пласта в пределах данного участка.

7. При обнаружении признаков, предшествующих внезапному выбросу или горному удару, персонал выходит из выработки, электроэнергия отключена. Работы допускается возобновляться по письменному разрешению технического руководителя организации.