Вскрытие и подготовка шахтного поля

 

 

Федеральное агентство по образованию и науке РФ       

Сибирский государственный индустриальный университет

 

Кафедра Разработки пластовых месторождений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

Вскрытие и подготовка МПИ

 

Тема: «Вскрытие и подготовка шахтного поля»

 

 

 

 

 

                                                               

 

 

 

   Выполнил: ст. гр.

                                                         

                                                                 Проверил: ст. пр.

                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

Новокузнецк 2010

 

 

Введение

 

На современном этапе развитие горнодобывающей промышленности России, требуется совершенствование техники и технологии добычи полезных ископаемых, строительства новых и реконструкции действующих шахт и рудников.

      Объекты горной промышленности отличаются большой капиталоемкостью и требуют значительных материальных и трудовых затрат, длительных сроков проектирования и строительства. Эффективность капитальных вложений в горноподготовительные работы во многом  зависит от способа и схемы вскрытия месторождения.

      Необходимо стремиться к тому, чтобы выбранный способ вскрытия обеспечивал максимальную производительность труда при минимальной себестоимости 1 тонны угля. Этого можно достичь при выполнении ряда требований в период строительства и особенно эксплуатации шахты. К важнейшим из них следует отнести: минимальные первоначальные затраты и сроки строительства, концентрацию производства при условии увеличения до максимально возможных размеров нагрузки на очистной забой и на пласт при ограниченном числе одновременно разрабатываемых пластов, концентрацию грузопотоков на транспортные выработки и преимущественное применение конвейерного транспорта, эффективное проветривание горных выработок.

       Шахтные поля вскрывают различными способами в зависимости от ряда геологических, горнотехнических и экономических факторов: формы и размера шахтного поля, мощности и угла падения пластов, числа рабочих пластов и  расстояние между ними, глубины залегания, нарушенности месторождения и его газоносности пластов, производственной мощности шахты и срока ее службы.

       В данном курсовом проекте с учетом вышеперечисленных факторов на основе исходных данных необходимо рассмотреть альтернативные способы и схемы вскрытия, подготовки и отработки шахтного поля и выбрать наиболее оптимальный вариант.

Целью курсового проекта является, разработка двух вариантов вскрытия, подготовки и отработки шахтного поля и выбор оптимального варианта с точки зрения капитальных вложений.

 

 

 

1. Основные параметры шахты

 

1. Расчет промышленных запасов шахтного поля

 

Геологические запасы – это общие запасы месторождений, определяются по формуле:

 

Z геол =Zбал +Zзаб,                (1.1.)

 

где Zбал – балансовые запасы шахтного поля,

Zзаб-забалансовые запасы шахтного поля.

 

Балансовые запасы – это запасы, которые при существующем уровне развития техники и технологии отрабатывать экономически целесообразно.

 

Забалансовые запасы - это запасы, которые при существующем уровне развития техники и технологии отрабатывать экономически нецелесообразно (весьма тонкие,высокая зольность, пласты залегающие на больших глубинах).

     

 При развитии техники и технологии забалансовые могут вступать в разряд балансовых.

                   n

Zбал = SH ∑ (mi + γi)  ,        (1.2.)

                 i=1

 

где S – размер шахтного падения по простиранию, м;

Н – размер шахтного поля по падению, м;

 

∑Рi – суммарная производительность рабочих пластов, т/м2,

      i=1      определяется по формуле:

            Zбал= SH (m1γ+m2γ +m3γ + m4γ) ,                                                (1.3.)

 

где m1, m2, m3 – мощность пластов шахтного поля, м;

γ – объемный вес угля, т/м3;

 

Zбал=5200*4000*(2,5*1,5+2,4*1,5+1,7*1,5+1,5*1,5)=252720 тыс.т

 

       Часть балансовых запасов, которая  остается в недрах, называется  потери.

Часть балансовых запасов, подлежащая извлечению из недр, называется промышленными запасами.

 

                                   Zпром = Zбал –Zпотер                                  (1.4) 

 

Потери определяются по формуле:

 

                                   Zпот = Zобщ + Zо.г.н + Zэксп.                      (1.5)

 

где Zобщ – общешахтные потери,

      Zо.г.н – около геологических нарушений,

     Zэксп -  эксплуатационные потери.                             

                                   

                                   Zобщ = Z1 + Z2,                                             (1.6)

   

где Z1 – потери в охранных целиках,

 

                                                                           

                                        Z1 = 2L [S+(H-2L)] * mс* γ                       (1.7)

                                                                            

 

Z1 = 2*50 [5200+(4000-2*50)] *8,1*0,95*1,5 = 1050,4тыс.т.

     где L - ширина целика,

 

Z2 – потери в барьерных целиках, определяются по формуле:

Z2 = (0.01-0.02) * Z бал

Z2 = 0.01 * 252720 = 2527,20 тыс.т.

 

Zо.г.н. – потери, связанные с геологическими нарушениями,

 

                                  Zо.г.н = (0.01-0.015) * Z бал                           (1.8)

 

Zо.г.н =0.01 * 252720 = 2527,20 тыс. т.

 

Zэксп. – эксплуатационные потери, определяются по формуле:

 

                      Zэксп.= (Z бал- Zобщешахт. – Zо.г.н) * Kэксп             (1.9)

 

Zэксп. = (252720-3577,6-2572,6)* 0.1 = 24661,5 т.

 

Zпот = 1050,4+2527,2+2466,1 = 6043,4 тыс.т.

Z пр =252720 -6043,4 = 246677 тыс. т;

 

Коэффициент извлечения определяется по формуле:

 

     Кизвл = Z пр / Z бал =246677/252720 = 0.97

 

 

2. Расчет среднесуточной нагрузки на очистной забой выемочного участка

 

     Как наиболее мощный, принимается к первоначальной отработке пласт №4, по которому будут пройдены основные вскрывающие выработки.

Нагрузка на очистной забой устанавливается для всех пластов в зависимости  от системы разработки, очистных средств и других определяющих факторов.

 

Для пласта М4 нормативная нагрузка на очистной забой принимается:

А0 31= 2000*2.5 = 5000 т/сут

 

Для пласта М3 нормативная нагрузка на очистной забой принимается:

А0 32= 2000*2.4 = 4800 т/сут

 

Для пласта М2  нормативная нагрузка на очистной забой принимается:

А0 33=2000*1.7 = 3400 т/сут

 

Среднесуточная нагрузка на выемочный участок (Ауч.сут.)  устанавливается с учетом добычи угля из подготовительных забоев.

 

Ауч.сут.= А0 3/Коч,   т/сут            (1.10)

 

где   Коч - коэффициент выхода угля из очистных работ, Коч =0,9    

Ауч.сут.1= 5000/0,9 = 5550  т/сут

Ауч.сут.2= 4800/0,9 = 5330 т/сут

Ауч.сут.3= 3400/0,9 = 3770 т/сут

 

Среднемесячная нагрузка на выемочный участок составляет

 

Ауч.мес.= Ауч.сут.*Nдн.,   т/мес       (1.11)

где Nдн. – количество рабочих дней в месяце, принимаем  Nдн.=25

 

 

Ауч.мес.1= 5550*25 = 138750 т/мес

Ауч.мес.2= 5330*25 = 133250 т/мес

Ауч.мес.3= 3770*25 = 94250 т/мес

 

 

Месячная средневзвешенная нагрузка на выемочный участок будет составлять

             

             Ауч.мес.ср= ( Ауч.мес.i*mi)/ ( mi),  т/мес     (1.12)

 

 Ауч.мес.ср= (138750*2,5+133250*2,4+94250*1,7)/(2,5+2,4+1,7) = 110270 т/мес

 

 

1.3.   Расчет годовой мощности и срока службы шахты

 

Годовая мощность шахты определяется по формуле Малкина А.С.:

Агод = (k1 + k2)

  ,        (1.13)

где                           

К1 – коэффициент, учитывающий влияние числа угольных пластов в шахтном поле и принятых к одновременной отработке

 

   ,                    (1.14)

 

n1 – количество угольных пластов в шахтном поле, n1=4

n2 – количество угольных пластов, принятых к одновременной отработке, n2=3

К1=(3+ )/ =2

 

K2 – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой

 

   ,              (1.15)

 

- коэффициент, отражающий степень нагрузки  на единый очистной забой, на  годовую мощность шахты  =0,0016

mср – средняя мощность всех угольных пластов, м

 

                                 

                                     ,                       (1.16)

mcp= (2,5+2,4+1,7+1,5)/4 =2,02 м

 

К2= =12,66

mp – мощность всех угольных пластов принятых к одновременной разработке, м

mc – мощность всех рабочих пластов в шахтном поле, м

К3 – коэффициент, учитывающий глубину разработки и угла падения угольных пластов

       К3=

   ,                  (1.17)

Hв – мощность наносов

Hн – глубина нижней границы шахтного поля

 

Hн= H*sin

,                        (1.18)

Hн= 4000*sin15о=1035м

 

К3= 1+(20/1035) = 1,01

 

В угольной промышленности принят целый ряд типовых значений годовой мощности угольных шахт: 1,2  1,5 1,8 2,1 2,4  3,0 3,6  4,5  6,0  7,5  (млн т/г)

 

 

Агод=(2+12,66) * =4012 тыс. т/год

 

Согласно типового ряда  примем годовую добычу Агод=3,6 млн.т/год

 

Зная промышленные запасы шахтного поля Z (млн т) и годовую производственную мощность шахты А.г (млн т/год), определяет срок ее службы (лет) по формуле

 

Тр=Z/А.г. ,                (1.19)

 

Тр=246615/3600 = 68 лет

 

         В течение такого периода шахта работает с постоянной производственной мощностью. Шахты с большой производственной мощностью нецелесообразно строить на короткий срок службы. Поэтому расчетный срок службы шахты производственной мощностью, например, 1,8 млн т/год  рекомендуется принимать равным не менее 50-60 лет.

         Помимо периода стабильной работы Тр шахта в течение времени tн наращивает производственную мощность до проектной и в течении времени tк  снижает ее до полного затухания.  Период  tн  принимают не более двух лет при Аг.=0,6-1,2 млн т/год и не более трех лет при Аг.=1,5-2,4 млн т/год.

         Для шахт с производственной мощностью свыше 3 млн. т /год или с глубиной разработки более 800м длительность tн  определяется проектом, но она не должна превышать 2-3 лет при разработке пологих пластов и 1-2 лет при разработке крутых. Продолжительность tк устанавливается проектом.

Полный срок службы шахты:

 

                                     Тп=Тр+ tн +tк ,                        (1.20)

 

                                 Тп= 68+3+2=73 года

 

 

4. Действующая линия. Число очистных забоев

  

Под действующей линией понимается суммарная длина очистных забоев, обеспечивающих плановую добычу.

 

                                 Hд= Агод*kд*kоч/Vгод*Рср , м       (1.21)

 

где  kд – Коэффициент добычи угля из действующих забоев, kд =0,9

 

Рср – средняя производительность пласта, т/м3          

                                           n               n

                                   Рср = Рi * mi / mi ,           (1.22)

                                           i=1             i=1

 

 

Рср =1,5*(2,52+2,42+1,72)/6,6 = 3,38 т/м2          

 

 

 

Vгод – средневзвешенное годовое подвигание линии очистных забоев, м/год

                      

                        Vгод = Аоз.сут.ср.* Nдн.год/Lср.*Рср.*kиву ,    (1.23)

 

Lср – средневзвешенная по пластам длина очистного забоя, принимаем Lср=200 м. , kу – коэффициент извлечения по выемочному участку, kиву –0,97

                                        n                        n

                        Аоз.сут.ср.= Аоз.сут.i * mi/ mi ,        (1.24)