Выбор и обоснование способов вскрытия и подготовки шахтного поля в заданных горнотехнических условиях

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

 

 

 

 

Кафедра РМПИ

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  
РАБОТА

 

по дисциплине «Технология подземных горных работ»

 

Тема «Выбор и обоснование способов вскрытия и подготовки

                 шахтного поля в заданных горнотехнических  условиях»

 

 

 

 

Принял:

 

доц. Давыдов Ю.Н.

 

_______________                                                                  ______________________

          (оценка)                                                                                              (подпись)         (дата)

 

Члены комиссии:                                          Выполнил:

 

________________________                                                 ______________________

  (подпись, фамилия, и. о.)                                                                           (фамилия, инициалы)

 

________________________                                                 ______________________

  (подпись, фамилия, и, о)                                                                             (шифр зачет. книжки)

 

 

 

 

 

 

Караганда 2015

Содержание

 

Введение  3

1 Анализ горно-геологических и  горнотехнических условий  4

2 Мощность шахты. Режим работы  7

3 Механизация очистной выемки  и нагрузка на забой  9

4 Способ подготовки шахтного  поля и система разработки  
угольных пластов  12

5 Группирование пластов по очередности  отработки и  
определение нагрузки на пласты  14

6 Вскрытие шахтного поля  17

Литература  29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В Казахстане угольная промышленность — одна из наиболее крупных отраслей экономики. Являясь основой энергетического комплекса (наряду с нефтяной и газовой промышленностью) по объему добычи угля в бывшем СССР, КазССР уступала только России и Украине.

На угольных разрезах Экибастузского угольного бассейна в настоящее время добывается по­рядка 65-70 % энергетических углей в стране. Минерально-сырьевая база угольной промышленно­сти республики достаточно прочная. Несмотря на большие объемы добычи углей, их запасы в недрах остаются значительными. По подтвержденным данным Казахстан занимает 8-е место в мире по за­пасам и содержит в недрах 4 % их общего объема. Запасы угля позволяют полностью обеспечить внутренние потребности и экспортировать значительные объемы угольной продукции.

Необходимо особо отметить, что в последние годы на шахтах угольного департамента (УД) АО «Миттал Стил Темиртау» наряду с очистными работами резко возросли требования и к проход­ческим коллективам. Горно-подготовительные работы на действующих угольных шахтах представ­ляют собой комплекс технологических и организационных мероприятий, обусловливающих своевре­менное и качественное воспроизводство очистного фронта с доразведкой подготовительных запасов и защитой от проявления свойств массива горных пород при его обнажении (дегазация, защита от выбросов угля, породы и газа, от горных ударов, упрочнение массива и т.д.).

Основное содержание горно-подготовительных работ — проведение горных подготовительных выработок, обеспечивающих доступ к очистным забоям, их подготовку, вентиляцию, транспортиров­ку угля и горной массы, доставку материалов и оборудования, энергоснабжение, водоотлив и пр.

Огромное внимание уделяется совершенствованию технологий подземной добычи угля, которая обеспечивала бы высокую эффективность выемки пластов, рациональность использования запасов и безопасность работ на шахтах.

Задачами данного курсового проекта являются:

-выбор  рациональных схем и способов  вскрытия и подготовки шахтного  поля;

-выбор  системы разработки;

-расчет  параметров шахты;

-выбор  технических средств очистных  работ. 

С учетом изложенного, преследуется цель научиться научным методам разработки месторождений угля, т.е. экономически обоснованному извлечению угля с минимальными затратами живого и овеществленного труда при безусловной безопасности ведения горных работ.

1 Анализ горно-геологических и горнотехнических условий месторождения

 

Разрабатывается месторождение со свитой из трех пологих пластов средней мощности: 1 пласт – 1,4 м, 2 пласт – 2,6 м и 3 пласт – 3,5 м. Мощность наносов составляет 55 м. Плотность угля в данном месторождении составляет 1,42 т/мЗ, Расстояние между 1 и 2 пластом составляет 65 м, а между 2 и 3 – 70 м. В свите не наблюдается каких - либо изломов и прочих геологических нарушений. Угол падения пластов составляет 14°. По относительной газоносности шахта относится к сверхкатегорным, так как относительная газоносность составляет 20 м3/т. Приток воды в шахту не значителен и составляет 155 м3/ч. Так как месторождение разрабатывается только одной шахтой, то его форма предопределяет форму и размеры шахтного поля. Размер шахтного поля по падению составляет 2200м, а по простиранию - 6200м.

Для дальнейших расчетов необходимо определить производительность каждого пласта в свите.

Производительность пласта рассчитывается по формуле:

pn=mn*g , т/м2                                                                                                 (1)

p1=m1*g = 1,4* 1,42 = 1,9

p2=m2*g = 2,6* 1,42 = 3,7

p3=m3*g = 3,5* 1,42 = 4,9

 

Таблица 1

Характеристика угольных пластов

 

Индексы пластов	Среднединамическая мощность пласта, м	Плотность   угля, т/м3	Производительность пласта, т/м2	Расстояние до вышележащего пласта, м
1	1,4	1,42	1,9	-
2	2,6	1,42	3,7	65
3	3,5	1,42	4,9	70

 

В пределах шахтного поля заключены определенные запасы полезного ископаемого (рисунок 1). Различают геологические, балансовые и забалансовые запасы. Балансовыми называют такие запасы, разработка которых экономически целесообразна: по качеству полезного ископаемого они отвечают требованиям их промышленного использования, а по количеству и условиям залегания пригодны для добывания при современном уровне техники.

 

Рисунок 1 – Классификация запасов и потерь угля

 

Запасы и потери шахтного поля

Для дальнейших расчетов необходимо определить балансовые и промышленные запасы, а также определить потери при планируемом извлечении запасов на поверхность. Балансовыми называют такие запасы, разработка которых экономически целесообразна: по качеству полезного ископаемого они отвечают требованиям их промышленного использования, а по количеству и условиям залегания пригодны для добывания при современном уровне техники. Та часть балансовых запасов, которая может быть выдана на поверхность при разработке месторождения, называется промышленными запасами, которые равны балансовым за вычетом потерь.

Балансовые запасы по каждому пласту QБi в пределах шахтного поля рассчитываются по формуле:

QБi = LHmγ , млн.т                              (2)

где  L, H – размеры шахтного поля соответственно по простиранию и по падению, м;

L= 6 200 м ;

H= 2 200 м ;

m – среднединамическая мощность пласта, м;

m1=1,4 м ; m2=2,6 м ; m3=3,5 м ;

γ – плотность угля, т/м3; γ=1,42.

1)QБ1 = LHm1γ= 6200*2200*1,4*1,42= 27,1

2)QБ2 = LHm2γ=6200*2200*2,6*1,42= 50,4

3)QБ3 = LHm3γ=6200*2200*3,5*1,42= 67,7

Промышленные запасы определяются путем вычитания из балансовых запасов проектных потерь, которые принимаются в следующих пределах:

• эксплуатационные потери: 7 % ;
• в предохранительных целиках: 6 % ;

• по горно-геологическим условиям: 6 %.

Эксплуатационные потери, млн.т:

1 пласт: (27,1*7)/100= 1,9

2 пласт: (50,4*6)/100= 3,9

3 пласт: (67,7*6)/100= 4,7

Итого: 10,1млн.т

В предохранительных целиках, млн.т:

1 пласт: (27,1*7)/100= 1,6

2 пласт: (50,4*6)/100= 3,0

3 пласт: (67,7*6)/100= 4,1

Итого: 8,7млн.т

По горно-геологическим условиям, млн.т:

1 пласт: (27,1*7)/100= 1,6

2 пласт: (50,4*6)/100= 3,0

3 пласт: (67,7*6)/100= 4,1

Итого: 8,7млн.т

Всего потерь:

1 пласт = 5,1млн.т ; 2 пласт = 9,5млн.т ; 3 пласт = 12,9млн.т.

Проектные потери составляют 27,5млн.т (19%)

Промышленные запасы, млн.т:

1 пласт: (27,1-5,1)= 22,0

2 пласт: (50,4-9,5)= 40,9

3 пласт: (67,7-12,9)= 54,8

В общем промышленные запасы составляют 117,7млн.т (81%)

Все полученные значения заносим в таблицу 2.

 

Таблица 2

Балансовые запасы шахтного поля, обоснование потерь

и промышленных запасов

 

Индексы пластов	Балансовые запасы, млн.т	Проектные потери, млн.т			Всего   потерь, млн.т	Промышленные запасы, млн.т
		в предохранительных целиках	по горно-геологическим условиям	эксплуатационные
1	27,1	1,6	1,6	1,9	5,1	22,0
2	50,4	3,0	3,0	3,5	9,5	40,9
3	67,7	4,1	4,1	4,7	12,9	54,8
Итого Млн.т	145,2	8,7	8,7	10,1	27,5	117,7
%	100%	6%	6%	7%	19%	81%

 

 

2 Мощность шахты. Режим работы

 

При обосновании мощности шахты учитываются следующие положения:

• мощность шахты должна быть не менее 1.5 млн. т/год и быть равной типовой (табл. 3):
• срок службы шахты должен быть не менее 50-60 лет.

 

Таблица 3

Типовые мощности угольных шахт

 

Суточная мощность шахты, т	5000	6000	7000	8000	10000	12000
Годовая мощность шахты, млн. т	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6

 

Для определения мощности составляется таблица 4. Из таблицы 4 принимается такая мощность шахты, которой соответствует полный срок службы шахты, находящийся в пределах 50..60 лет.

Срок нормальной работы шахты (ТН, лет) и годовая производственная мощность шахты (АГ, млн.т/год) связаны выражением:

, лет.                                                                                                (3)

Здесь QП – промышленные запасы шахтного поля, млн. т.

 

1) Тн= = 78,5

 

2) Тн= = 65,4

 

3) Тн= = 56,0

 

4) Тн= = 49,0

 

5) Тн= = 39,2

 

6) Тн= = 32,7

 

 

Полный срок службы шахты (ТН, лет) определяется по формуле:

, лет,                                                                                       (4)

1) Тп = 78,5 + 4 = 82

2) Тп = 65,4 + 6 = 71

3) Тп = 56,0 + 5 = 60

4) Тп = 49,0 + 5 = 54

5) Тп = 39,2 + 6 = 45

6) Тп = 32,7 + 7 = 39

 

где tРЗ – время, необходимое на освоение шахтой производственной мощности и на свертывание добычи. Определяется по формуле:

, лет.                                                                                    (5)

1) tРЗ = 1,6 + 1,3*1,5= 4

2) tРЗ = 1,6 + 1,3*1,8= 6

3) tРЗ = 1,6 + 1,3*2,1= 5

4) tРЗ = 1,6 + 1,3*2,4= 5

5) tРЗ = 1,6 + 1,3*3,0= 6

6) tРЗ = 1,6 + 1,3*3,6= 7

Значение tРЗ округляется до целого в большую сторону.