Горнодобывающая промышленность

14. Скорость воздуха в горных  выработках не должна превышать  величин, приведенных в табл. 3.

Таблица 3 – Скорость воздуха в горных выработках.

Горные выработки, призабойные пространства, вентиляционные устройства	Максимальная скорость воздуха, м/с
Вентиляционные скважины	Не ограничена
Стволы и вентиляционные скважины с подъемными установками, предназначенными только для подъема людей в аварийных случаях, вентиляционные каналы	15
Стволы, предназначенные только для спуска и подъема грузов	12
Кроссинги трубчатые и типа перекидных мостов	10
Стволы для спуска и подъема людей и грузов, квершлаги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны	8
Все прочие горные выработки, проведенныепо углю и породе	6
Призабойные пространства очистных и тупиковых выработок	4

 

 

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

 

Система разработки – установленный порядок ведения подготовительных и очистных работ увязанных во времени и пространстве в пределах этажа, яруса или горизонта.

Факторы, влияющие на выбор системы разработки:

1. Мощность пласта;
2. Угол падения пласта;
3. Механические свойства полезного ископаемого;
4. Свойства боковых пород;
5. Водоносность;
6. Склонность угольных пластов к самовозгоранию;
7. Глубина разработки.

Системы разработки пластовых месторождений разделяются на два основных класса в зависимости от порядка ведения очистных и подготовительных работ:

1. Сплошная система разработки;

2. Столбовая система разработки.

1. Сущность сплошных систем разработки  состоит в одновременном ведении  очистных и подготовительных работ в выемочном поле; при этом лава и забои обслуживающих ее выработок движутся в одном направлении, как правило, от бремсбергов, уклонов или квершлагов к границам выемочного поля.

Принципиальная сущность сплошных систем определяет ряд важных особенностей; связанных с их применением, главными из которых являются: обеспечение постоянного динамического равновесия между очистными и подготовительными работами; поддержание выработок позади очистного забоя в зонах интенсивного влияния опорного давления.

Сплошные системы разработки применяют в основном на тонких и реже на пластах средней мощности при любых углах падения.

Средняя мощность пластов, отрабатываемых сплошной системой разработки, для разных бассейнов различна и изменяется от 0,93 до 1,5м. Средняя длина лавы при этих системах изменяется в пределах 110 — 170м.

Областью применения сплошной системы являются пласты сверхкатегорийные по газу и склонные к внезапным выбросам угля и газа, пласты с пучащими породами почвы и кровли, позволяющими проводить и поддерживать выработки в зоне влияния выработанного пространства.

Достоинствами сплошных систем разработки являются: небольшая протяженность подготовительных выработок, проводимых до начала очистных работ в выемочном поле (ярусе), и, следовательно, небольшой срок его подготовки; отсутствие глухих забоев подготовительных выработок, упрощающих схему вентиляции.

В качестве основных недостатков сплошных систем разработки необходимо отметить следующие: большие расходы на ремонт подготовительных выработок; отсутствие предварительной разведки пласта горными выработками.

2. Столбовые системы разработки  характеризуются независимым ведением очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля. На момент начала функционирования очистного забоя все подготовительные выработки, соединяющие забой с системой откаточных и вентиляционных выработок шахты, должны быть пройдены на полную длину.

В этой связи главной особенностью столбовых систем разработки является отсутствие взаимного влияния подготовительных и очистных работ, что весьма положительно сказывается на эффективности использования современного высокомеханизированного очистного и проходческого оборудования.

Областью применения этих систем являются тонкие, средней мощности и мощные угольные пласты.

 

 

4.1 Выбор и обоснование системы разработки

 

Согласно основного признака классификации выделяют 3 вида систем разработки:

1. Столбовая;

2. Сплошная;

3. Комбинированная.

На основании мощности пластов в шахтном поле (3.8м, 2м, 2.5м) выбирается столбовая система разработки с выемкой пластов на полную мощность. Исходя из размеров шахтного поля  (по простиранию 5700м, по падению 3400м) и угла падения пластов (10˚) выбирается система разработки длинными очистными забоями, с подвиганием очистного забоя по простиранию.

Столбовые системы разработки имеют, по существу, неограниченную область применения как по углу падения, так и по мощности пласта и имеют преобладающее распространение во всех угольных бассейнах страны. Они обеспечивают дополнительную эксплуатационную разведку выемочных участков при оконтуривании их подготовительными выработками; погашение выработок по мере подвигания очистного забоя; возможность изоляции выработанного пространства в аварийных ситуациях и повторного использования крепи; хорошее состояние выработок, расположенных впереди лавы в массиве или в зоне разгрузки от горного давления; благоприятные условия для обеспечения надежного и эффективного проветривания очистных забоев.

К недостаткам столбовых систем разработки следует отнести сложность проветривания тупиковых подготовительных выработок большой протяженности и дополнительные затраты на их поддержание до начала очистных работ; ограничение нагрузки на очистной забой по газовому фактору; более позднее, чем при сплошных системах разработки начало очистных работ.

Порядок отработки выемочного столба – обратный. Порядок отработки столбов в панелях – нисходящий. Управление кровлей – полное обрушение. Транспортировка угля от очистного забоя производится ленточным конвейером.

4.2 Технические средства очистных  работ

 

В настоящее время для отработки пологих и наклонных пластов средней мощности в качестве технических средств наибольшее распространение получили высокопроизводительные механизированные комплексы: КМ — 138, КМ — 144, КМ — 142, JOY, DBT, FAZOS, KGS-345, GLINIK и др.

При данных горно-геологических условиях целесообразнее применять комплекс КМ-138, который состоит из механизированной крепи М-138, очистного комбайна К-500, скребкового изгибающегося конвейера АНЖЕРА-30.

Рис. 3. Узкозахватный комбайн со шнековым исполнительным органом: 1—шнек; 2—конвейер; 3—пульт управления; 4—механизм подачи; 5—элекгро двигатель; 6— погрузочный щиток.

 

 

Таблица 4 – Техническая характеристика комбаина К-500

            

Страна	Марка	Тип	Мощность  пласта, м	Угол паде  ния, град	Ширина  захвата, м	Число   шнеков	Диаметр по  резцам, мм	Вес комбайна, кг	Завод-  изготовитель	Стоимость,   руб
Россия	К-500	шнековый	1,5-3,5	35	0,63 0,5	2	1400, 1800	31000  38000	Горловский завод	11000000

 

 

Рис. 4. Схема передвижного скребкового конвейера:

1—головной  привод; 2—натяжной привод; 3, 5— головной и хвостовой рештаки; 4 — рештачный став; 6 — скребковая цепь; 7 — лемех для зачистки почвы в забое от угля; 8— направляющая для комбайна; 9, 10 — борта для кабелеукладчика;

 

Таблица 5 - Техническая характеристика скребкового конвейера Анжера-30

  

Длина конвейера, м	до 310
Максимальная производительность, т/час	1200
Количество блоков привода	2:04
Расположение блоков привода	продольное или поперечное
Применяемость по типам редукторов	БПА 160, РПК 80, РПК45
Мощность редукторов, квт	до 400
Тип электродвигателя	одно или двухскоростной
Тип муфты	гидромуфта предохранительная
Кол-во зубьев приводной звездочки	7;8
Способ разгрузки	прямой; боковой (правый, левый)
Применяемость по углу падения пласта, град по простиранию по падению по восстанию	от-25 до +25 от 0 до -15 от 0 до +15
Решеточный став длина по боковинам, мм ширина по боковинам, мм высота боковины, мм ресурс, млн.т	1080 1500 732 840 250 2
Угол взаимного поворота рештаков, град в горизонтальной плоскости в вертикальной плоскости	не более 3 не более 5
Тип рейки комбайнового движения	РКД, РПНС, 2УКП

 

Таблица 6 - Техническая характеристика секций крепи М-138

                                                                                                      

Наименование параметра	Значения по исполнениям
	Осн; -01           -02; -03          -04; -05
1 Показатели назначения  Применяемость по вынимаемой мощности	1.4,..2.1         1.5...2.5         1.6...2.6
Применяемость по углу падения, град вдоль лавы вдоль столба	0...30 0.,.10
Длина лавы, м (базовая)	200
Удельное сопротивление на 1 м2 поддерживаемой кровли, к14/ м2, не менее	900
Коэффициент гидравлической раздвижности, не менее	2
Коэффициент начального распора.	0.7
Удельное сопротивление на конце передней кромки консоли  перекрытия, кН/м, не менее	100
Сопротивление секции крепи, (с учётом силы трения в стоиках), кН	6300
Среднее давление на почву, МПа	2.5
Высота секции крепи (по завальному ряду гидростоек). мм : минимальная максимальная	1000                   1150                 1250 2020                   2455                 2490
Скорость крепления забоя (расчётная), кв.м/мин.	4
Шаг установки секции крепи. номинальный, мм	1500
Шаг передвижки секций крепи. номинальный, м	0,8
Усилие при передвижке, номинальное, кН- секции крепи конвейера (одного рештака)	270 123
Давление в магистрали напора, МПа, не более	32
Давление срабатывания предохранительного клапана стойки, номинальное, МПа	40
Габариты секции крепи, мм длина ширина	5170                  5270                  5420 1400
Величина выдвижки борта, мм	160
2 Эргономические показатели:
Размеры прохода в крепи при минимальной вынимаемой мощности, м, не менее :
высота	0,4
ширина	0,7

 

 

4.3 Размеры выемочных полей и очистных забоев

 

Выемочный столб - наименьшая часть шахтного поля, ограниченная выемочными штреками (ходками) и участковыми наклонными выработками (при отработке по простиранию) или транспортным и вентиляционным горизонтами (при отработке по падению или восстанию).

Очистной забой – горная выработка предназначенная для выемки полезного ископаемого.

Длинный очистной забой (лава) – протяженная очистная выработка линейной или уступной формы, одна стенка которой образована угольным массивом, а другая крепью, установленной на границе с выработанным пространством или закладочным массивом.

 

- Длина крыла шахтного поля 2850 метров.

- Длина выемочного столба 1200 метров.

- Длина очистного забоя 200 метров.

 

 

4.4 Нагрузка на очистной забой

 

Нагрузка на очистной забой - добыча угля в единицу времени.

 

Определяется по формуле:

 

                               

                       Aо.з.сут =Ао.з.мес./30                                        (21)

 

       

Нагрузка на очистной забой равна:

 

Aо.з.сут =118247 /30=3941,6 т/сут.

 

 

4.5 Проверка нагрузки на очистной забой по газовому фактору

 

Для безопасной работы в забое во избежание газовых выбросов необходимо проверить допустимую нагрузку на очистной забой по газовому фактору.

Допустимая нагрузка по газовому фактору определяется по формуле:

 

                        , т/сут.                              (22)

 

где:

Vд – допустимая скорость движения воздуха в очистном забое по правилам безопасности (4м/с);

d – допустимая концентрация метана по правилам безопасности (1%);

К – коэффициент учитывающий движение воздуха по выработанному пространству (1,2 – 1,4);

Кл – коэффициент выделения в лаву (1,43 – 1,46);

q – относительная метанообильность пласта (4 м3/т).

Кg – каэффицент характерезующий естественную дегазацию источников

выделения метана. Он равен 0.7.

S – Поперечное сечение (проходное) для струи воздуха при минимальной ширине призабойного пространства.

 

 Нагрузка на очистной забой  по газовому фактору равна:

 

 т/сут.

 

Проверка по газовому фактору показала, что шахта может работать с расчетной мощностью (Аз < А).

 

 

 

4.6 Определение числа действующих забоев

 

Количество действующих забоев на шахте определяется по формуле:

 

 

 

                                            

,                                        (23)