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

 

Таблица 4

Обоснование мощности шахты

 

АГ, млн.т/год	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6
, лет	78,5	64,4	56,0	49,0	39,2	32,7
, лет	4	6	5	5	6	7
, лет	82	71	60	54	45	39

 

Принимается мощность шахты 2,1 млн.т, суточная 7000 т, и полный срок службы 60 лет.

Режим работы шахты принимается в соответствии с действующими нормами и законодательными актами: 300 рабочих дней в году, длительность рабочей смены для подземных рабочих составляет 6 часов, так как шахта сверхкатегорная по газу.

 

 

 

 

 

3 Механизация  очистной выемки и нагрузка  на забой

 

По каждому пласту определяются способы механизации очистной выемки и рассчитываются нагрузки на очистные забои. Выбирается крепь Глиник (Польша) т.к. мощности пластов данного месторождения 1,4 м, 2,6 м, 3,5 м, угол падения 14°. Характеристика выбранной крепи представлена в таблице 5.

 

Таблица 5

Механизированные крепи для угольных пластов

 

Тип крепи	Вынимаемая мощность пласта, м; от…до	Площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, м2
Глиник (Польша)	1,2-5,3	S = 1,7m + 0,2

 

Для каждого комплекса,используя таблицу 6, выбирается определенный тип выемочной машины,а так же схему её работы, на основе анализа вынемаемой мощности,угла падения и сопротивляемости угольного пласта резанию.

 

Таблица 6

Узкозахватные комбайны для выемки угольных пластов

 

Тип   комбайна	Вынимаемая   мощность, м; от…до	Ширина   захвата, м	Скорость   подачи, м/мин
1	2	3	4
КВП 1 (Россия)	0,8...1,6	0,8	14
1КШЭУ (Россия)	2,2...4,5	0,63	8

 

Для пласта 1 выбирается комбайн КВП 1 (Россия), с шириной захвата 0,8 м, и скоростью подачи 14 м/мин. Схема работы комбайна  - челноковая схема (за выемкой угля комбайном производится передвижка механизированной крепи и конвеера) , так как мощность пласта равна 1,4.

Для пласта 2 выбирается комбайн 1КШЭУ(Россия) с шириной захвата 0,63 м, и скоростью подачи 8 м/мин. Схема работы комбайна  - челноковая схема (за выемкой угля комбайном производится передвижка механизированной крепи и конвеера) , так как мощность пласта равна 2,6.

Для пласта 3 выбирается комбайн 1КШЭУ(Россия) с шириной захвата 0,63 м, и скоростью подачи 8 м/мин. Схема работы комбайна  - выемка уступами (сначала верхний, а при обратном ходе – нижний уступ) , так как мощность пласта равна 2,6.

С учетом выбранного очистного комбайна техническая нагрузка на очистной забой (AТ) определяется по формуле:

AТ = n(T - tПЗ)mrγvkCPkM, т/сутки,                                                                (6)

где  n –  число смен работы очистного забоя по добыче в сутки, n = 3;

Т – продолжительность смены, мин; T= 360 мин;

tПЗ – продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин; tПЗ = 15 мин;

m – вынимаемая мощность пласта, м;

m1=1,4 м ; m2=2,6 м ; m3=3,5 м ;

r – ширина захвата исполнительного органа очистного комбайна, принимаемая из его технической характеристики (таблица 6), м;

r1=0,8 м ; r2=0,63 м  r3= 0,63м ;

γ – плотность угля, т/м3; γ=1,42 т/м3

v – скорость подачи очистного комбайна, м/мин; v = 0,80*vT;

vT – технически возможная скорость подачи комбайна, принимаемая из его технической характеристики (таблица 6);

vТ1=0,80* 14=11,2

vТ2=0,80*8=6,4

vТ3=0,80*8=6,4

kCP – коэффициент, учитывающий схему работы комбайна: при челноковой схеме работы kCP = 1,0;

kM – коэффициент машинного времени, kM = 0,4.

Ат1= 3(360-15)*1,4*0,8*1,42*11,2*1*0,4 = 7 374 т/сутки;

Ат2= 3(360-15)*2,6*0,63*1,42*6,4*1*0,4 = 6 163 т/сутки;

Ат3= 3(360-15)*3,5*0,63*1,42*6,4*0,4 = 6 637 т/сутки;

 

Расчет нагрузки на очистной забой по условиям проветривания производится по формуле:

, т/сутки,                                                                             (7)

где  vВ – допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве, vВ = 4 м/сек;

s – площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, принимаемая по технической характеристике механизированной крепи (таблица 5), м2;

S1 = 1,7m1 + 0,2= 1,7* 1,4 + 0,2 = 2,58 м2;

S2 = 1,7m2 + 0,2= 1,7* 2,6 + 0,2 =4,62 м2;

S3 = 1,7m3 + 0,2= 1,7* 3,5 + 0,2 =6,15 м2;

d – допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе, d = 1 %;

kВП – коэффициент, учитывающий движение части воздуха за призабойной частью выработанного пространства, kВП = 1.3;

qЛ –  относительное метановыделение в исходящую струю воздуха из лавы, м3/т суточной добычи,

qЛ  = 0.3*qШ = 0,3*20=6                                                                                   (8)

qШ – относительная метанообильность шахты, т/м3; qШ =20

 

Ап1 = 2 080 т/сутки;

Ап2 = 3 460 т/сутки;

Ап3 = 4 605 т/сутки;

 

Из двух вычисленных значений, в качестве окончательной нагрузки на забой, принимается наименьшая:

A = min{AT; AП}.

А1=АП1= 2 080 т/сутки;

А2=АП2= 3 460 т/сутки;

А3=АП3= 3 439 т/сутки;

 

Результаты вычислений заносятся в таблицу 7.

 

Таблица 7

Результаты расчетов нагрузки на забой

 

Индексы пластов	Механизированный комплекс	Комбайн	Нагрузка на забой, т/сутки
1	Глиник (Польша)	КВП 1 (Россия)	2 080
2		1КШЭУ (Россия)	3 460
3		1КШЭУ (Россия)	4 605

 

 

 

4 Способ подготовки  шахтного поля и система 
разработки угольных пластов

 

С учетом данных горно-геологических условиях (угол наклона свиты пластов 14°, размер шахтного поля по простиранию 6200 м.) целесообразно принять этажный способ подготовки шахтного поля.  Применение погоризонтного или панельного способа подготовки шахтного поля неприемлемо так, как угол падения не соответствует данному углу.

Панельный способ подготовки.

Панельные системы подготовки шахтных полей, как правило, применяются при разработке горизонтальных и пологих пластов с углами падения до 18. На пластах с углами падения более 18 для обеспечения конвейерной доставки угля по уклонам их проводят диагонально к линии падения пласта с таким расчетом, чтобы угол наклона конвейеров не превышал 18. Размер панели по падению 1200-1500м, по простиранию 3500-4000м. Панельный способ используется при большом пространстве и большом количестве забоев. Так как размер шахтного поля по падению составляет 2200 м, что не соответствует техническим параметрам панельного способа подготовки, панельный способ подготовки шахтного поля не применяется для данной свиты.

Погоризонтный способ подготовки.

Погоризонтный способ подготовки шахтного поля применяют на пластах с углами падения до 120.

Так как угол падения пластов в свите более 120, а именно составляет 140,то использование погоризонтного способа подготовки шахтного поля можно не рассматривать.

Этажный способ подготовки.

Если пласт в пределах шахтного поля или горизонта делят по падению на участки, вытянутые по простиранию, то такие участки называют этажами, а способ подготовки шахтного поля — этажным (рисунок 2).

Этаж — часть пласта в шахтном поле, границами которой по падению являются штреки — откаточный и вентиляционный, а по простиранию — границы шахтного поля. Штреки, ограничивающие этаж, обычно называют этажными. Все этажи в пределах горизонта обслуживаются одним бремсбергом или уклоном, которые называются капитальными. На крутонаклонных и крутых пластах, в отличие от пологих, каждый этаж обслуживается своими квершлагами: снизу — откаточными, сверху — вентиляционными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – главный  ствол; 2 – вентиляционный ствол; 3 – главный откаточный штрек;  4 – бремсберг; 5 – уклон; 6 – выемочное поле; 7 – выемочный столб; 8 – этажный откаточный штрек; 9 – этажный вентиляционный штрек.

 

Рисунок 2 – Деление шахтного поля на этажи

 

При этажном способе подготовки размер выемочного поля (LВП),  будет равен , где L – размер шахтного поля по простиранию; L = 6 200 м;

LВП = 6 200/2 = 3 100 м;

Время отработки выемочного поля TВП, лет:

, лет,                                                                                 (9)

где  LЛ – длина лавы, м; LЛ = 350 м;

m – вынимаемая мощность пласта, м; m1=1,4 м ; m2=2,6 м ; m3=3,5 м ;

γ – плотность угля, т/м3; γ=1,42 т/м3

А – суточная нагрузка на забой, т/сутки.

 

Твп1= = 3 года;

 

Твп2= = 3 года;

Твп3= = 3 года;

 

 

 

 

5 Группирование  пластов по очередности отработки  и  
определение нагрузки на пласты

 

Установленная мощность шахты должна подтверждаться горнотехническими возможностями путем группирования пластов по очередности их отработки и определением нагрузки на каждый пласт.

При группировании пластов по очередности их отработки необходимо предусматривать:

- нисходящую отработку пластов;

- интенсивность отработки вышележащего пласта не меньше, чем    нижележащего;

- количество одновременно отрабатываемых пластов не более двух-трех.

Нагрузка на каждый пласт  определяется с учетом расстановки очистных забоев для выбранного способа подготовки шахтного поля, от которого зависит количество одновременно работающих очистных забоев для этажного способа - 2 забоя.

Учтена попутная добыча, получаемая при проведении подготовительных выработок, которая составляет 5% от нагрузки на очистные забои по данному пласту.

Добыча из очистного забоя, т/ сутки:

Пласт 1: 2 080* 2= 4 160;

Пласт 2: 3 460* 2= 6 920;

Пласт 3: 4 605* 2= 9 210;

Добыча из подготовительного забоя, т/ сутки:

Пласт 1: (4 160/100)*5= 208;

Пласт 2: (7 266/100)*5= 346;

Пласт 3: (9 671/100)*5= 461;

Нагрузка на пласт, т/сутки:

Пласт 1: 4 160+208= 4 368;

Пласт 2: 7 266+346= 7 266;

Пласт 3: 9 671+461= 9 671;

Все полученные данные заносятся в таблицу 8.

 

Таблица 8

Группирование пластов по очередности и нагрузка на забой

 

Индексы пластов	Нагрузка на забой, т/сутки	К-во   забоев	Добыча из   очистных забоев, т/сутки	Добыча из   подготовительных   забоев, т/сутки	Нагрузка   на пласт, т/сутки
1	2 080	2	4 160	208	4 368
2	3 460		6 920	346	7 266
3	4 605		9 210	461	9 671

 

По каждой группе одновременно разрабатываемых пластов суммируются нагрузки на пласт и, таким образом, определяется суточная мощность шахты на каждый период отработки запасов, анализируются полученные результаты и окончательно принимается ближайшая стандартная суточная и годовая мощность проектируемой шахты по рядовому углю АГР:

Определяется резерв добычи по периодам отработки пластов

%,                                                                                     (10)