Вскрытие и подготовка шахтного поля

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра экономики и управления горным производством

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

На курсовое проектирование по дисциплине «Горное дело»

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

№ п/п	Наименование показателя	Обозначить	Ед. изм.	Значения
1	Размер шахтного поля: - по падению - по простиранию	Н S	м. м.	2800 5600
2	Угол падения угольных пластов	d	град.	18
3	Мощность наносов	Ho	м.	22
4	Количество отработанных пластов в свите	n	шт	3
5	Мощность пластов	m1	м	2,4
		m2		4,5
		m3		3,8
6	Объемный вес угольных пластов	y	т/м3	1,3
7	Мощность парод междупластья	a1	м	15
		a2		12
8	Коэффициент крепости угля	f	-	-
9	Относительная газообильность	q	м3/т	-

 

 

Проект должен быть составлен в соответствии с методическими указаниями.

 

Руководитель курсового проекта _________

 

 

 

 

Введение

 

  Задачами данной курсовой  работы является проектирование  угольной шахты по приведенным  исходным данным. В ходе работы необходимо рассчитать промышленные запасы шахты, проектную мощность и срок службы шахты, а также выбрать схему и способ вскрытия шахтного поля, схему и способ подготовки шахтного поля, оптимальные для заданных условий залегания угольных пластов.

Кроме этого стоит задача выбрать и обосновать выбранную систему разработки и определить технические средства очистных работ.

Цель курсовой работы - научится научным методами разработки  месторождений угля и научиться использовать наиболее эффективный, с технико-экономической точки зрения, метод для определения горно-геологических условий разрабатываемого месторождения при обеспечении безопасности ведения работ и благоприятных условий труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные параметры шахты

 

Шахта - промышленное предприятие, осуществляющее добычу пластовых полезных ископаемых подземным способом и отгрузку их потребителю или на горнообогатительную фабрику. Традиционно шахтой называется предприятие по подземной добыче каменного угля или горючих сланцев. Характеризуется качественными и количественными параметрами.

Качественные характеристики включают сведения, которые определяют принципиальные особенности предприятия и могут быть выражены путем их описания. К ним относятся горно-геологические условия залегания полезного ископаемого, технологическая система шахты, способ вскрытия и подготовки шахтного поля, система разработки очистных забоев и т.д.

Количественные характеристики шахты – численные значения важных с экономической точки зрения показателей. К ним относятся : производственная мощность, срок службы, балансовые и промышленные запасы шахтного поля, его размеры по падению и простиранию, угол падения пластов.

 

1. Промышленные запасы шахтного поля

 

Промышленные запасы – балансовые запасы за вычетом потерь, подлежащие выдаче на поверхность.

Запасы полезных ископаемых - это количество полезного ископаемого и его компонентов, заключенное в недрах земли на определенной площади.

Промышленные запасы подразделяются по степени их подготовленности на вскрытие, подготовительные и готовые к выемке.

Вскрытые запасы – запасы, к которым обеспечен доступ с поверхности земли, через выработки.

Подготовительные запасы – для их разработки проведены основные подготовительные выработки.

Готовые к выемке – запасы, для разработки которых найдены все без исключения подготовительные и нарезанные выработки, осуществлены необходимые работы, позволяющие приступить к очистной выемке угля.

Балансовые запасы - запасы, разработка которых экономически целесообразна. По качеству полезного ископаемого эти запасы отвечают требованиям их промышленного использования, а по количеству и условиям залегания пригодны для добывания при современном уровне техники. Они включают в себя промышленные запасы и потери.

Балансовые запасы шахтного поля определяются следующим образом :

Z б = S*H* ∑ P, тыс.т.

где S – размер шахтного поля по простиранию, м.;

H – размер шахтного поля по падению, м.;

∑Р - суммарное произведение пластов , т/м2.

∑ P= m1v1 +m2v2 +…+mnvn

где mn – мощность n – го пласта ,м.;

n – количество рабочих пластов ;

vn – плотность угля n –го пласта, т/м2.

∑Р = (2.4*1.3)+(4.5*1.3)+(3.8*1.3) = 13,91 т/m2;

Zб = 5600*2800*13.91=218108800 тыс.т.

Промышленные запасы шахтного поля определяются по формуле:

Zпр  = C*Zб, тыс.т.

где С – коэффициент извлечения угля по шахте, доли ед.

Практикой эксплуатации шахт установлено, что коэффициент угла на шахтах составляет при углах падения пласта до 45˚  - 0,75-0,85 доли единиц. Принимаем С = 0,85.

Zпр = 0,85*218108800==185392480 тыс.т.

 

 

 

 

2. Проектная мощность шахты

 

Проектная мощность шахты – это потенциально возможный объем добычи угля, предусмотренный утвержденным проектом и соответствующий заложенным решениям по технике, технологии и организации работ , т.е. тот объем добычи , который предприятие должно обеспечить в единицу времени.

Годовая мощность шахты определяется по формуле:

, тыс.т.

где  k1 – коэффициент, учитывающий влияние числа угольных пластов в шахтном поле и принятых к одновременной разработке ;

     

k1=1,73

 k2 – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой на уровень проектной мощности шахты;

где – коэффициент, отражающий степень влияния средней нагрузки на единичный очистной забой на годовую мощность шахты, = 0,0016 для Кузнецкого бассейна с пологим залеганием пластов;

А3 – месячная нагрузка на очистной забой ,т/мес ;

A3=lc*υ*mi*v*C*N

mср – средняя мощность угольных пластов;

mi – мощность одного пласта, 2,2.

lc – наклонная длина отрабатываемого столба или лавы 200 м.

υ – суточное продвигание очистного забоя

υ=r*nц

где      r – глубина вруба, 0,63м;

      nц – количество циклов в сутки, 10;

υ=0,63*10=6,3

v – плотность угля, 1,3 т/м2,

N – число рабочих дней в месяце, 25 сут.,

С – коэффициент извлечения угля по очистному забою, 0,95

А3=200*6,3*2,4*1,3*0,95*25=93366

А3=93366 т/месс

k2=14.91

где Нв – глубина верхней границы шахтного поля, 22м.;

Нн – глубина нижней границы шахтного поля, м;

Нн = Н*sinα

где α – угол падения пласта, 18;

Н – наклонная длина поля шахты по падению, м ;

Sin α = Sin 18 = 3,09

Нн = 2500*3,09 = 7725;

Нн = 2500*0,35=875

k3 = 1+22/875= 1,025

mc=25,68

Определяем годовую мощность шахты:

, тыс.т.

Ar=5,8 тыс.т.

 

3. Срок службы шахты

 

Срок   службы шахты – время в годах, в течение которого будут извлекаться промышленные запасы угля  в пределах шахтного поля.

На протяжении всего срока службы шахты выделяются следующие этапы: строительство и ввод в эксплуатацию , освоение проектной мощности, стабильная работа, подготовка новых горизонтов, затухание добычи и выбытие мощности .

Полный срок службы шахты определим по формуле:

Тn = Tp + t1 + t2

где Тр – расчетный срок службы шахты

Tp =30,9 лет

t1 – срок освоения годовой проектной мощности шахты, 4 года;

t2 – срок затухания добычи к концу отработки запасов, 3 года.

Тn=30,9+4+3=37,9 года

В результате проведенных расчетов полный срок службы шахты составил 37,9 года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля

 

Способ вскрытия – совокупность основных вскрывающих выработок в шахтном поле относительно транспортного горизонта с учетом их функционального назначения.

Шахтные поля вскрывают разными способами в зависимости от геологических, горнотехнических и экономических факторов: формы и размеров шахтного поля, мощности и угла падения пластов, числа пластов и расстояния между ними, глубины залегания пластов от поверхности и ее рельефа, нарушения месторождения и газоносности пластов, мощности шахты и срока ее службы.

Различают четыре способа вскрытия:

• вертикальными стволами;

• наклонными стволами;

• штольнями;

• комбинированный способ.

Вскрытие пластов вертикальными стволами – наиболее универсальный и самый распространенный способ, применяемый в равнинной местности. Данный способ применяется как для пологих и наклонных пластов, так и для крутонаклонных и крутых пластов, в том числе при тяжелых условиях залегания – на большой глубине, при повышенной газоносности пластов, большой протяженности и количестве пластов, их сложной форме и др.

Достоинствами способа вскрытия вертикальными стволами является:

• широкий диапазон применения;

• меньшая в сравнении с наклонными стволами протяженность основных выработок, а вследствие этого меньшие трудности в их поддержании и обслуживании;

• наиболее развитая система вентиляции шахты.

К недостаткам стоит отнести:

• относительно длительный период строительства шахты;

• с технической стороны – сложность прохождения вертикальных стволов;

• высокие капитальные затраты на сооружение шахты.

Вскрытие наклонными стволами целесообразно применять в тех случаях,  когда выход пласта покрыт наносами незначительной мощности (50-70 м) , в наносах отсутствуют плывуны, залегание пластов спокойное, угол падения пластов 6-25˚.

Длина наклонных стволов не должна превышать 1500-1800 м, так как при больших размерах шахтного поля по падению осложняются условия проветривания шахт и работы вспомогательного канатного подъема, который становится ступенчатым, поэтому способ не применяется при большой протяженности пластов и большой глубине их залегания.

Число одновременно вскрываемых пластов не более трех. При большом числе их трудно разрабатывать с одинаковой интенсивностью, что приведет к одновременной разработке нескольких горизонтов , разбросанности горных работ и усложнит схемы подземного транспорта , вентиляции и др.

У вскрытия пластов наклонными стволами следующие достоинства:

• относительно небольшие первоначальные затраты на вскрытие шахтного поля и оборудование технологического комплекса поверхности;

• быстрый ввод шахты в эксплуатацию;

• возможность получить дополнительные геологоразведочные данные при проведении стволов по пласту и попутную добычу угля, используемого для нужд строительства;

• простая схема и возможность полной конвейеризации подземного транспорта для доставки угля на поверхность.