Выбрать схему вскрытия, способ подготовки, систему разработки и организацию и механизацию работ в очистном забое по пласту

Транспортировка угля производится по ярусным штрекам, откаточным ходкам, главному откаточному штреку – конвейерами, затем в накопительный бункер и скиповым стволом на поверхность.

Всвязи с высокой  газообильностью пласта и боковых  пород, применяем схему проветривания с подсвежением, с нисходящим движением струи воздуха по очистному забою. Свежая струя подается по клетевому стволу. Затем по главному квершлагу, главному откаточному штреку, вентиляционному ходку, воздухоподающему штреку в лаву, подсвежающая струя - по откаточному штреку. Исходящая струя из лавы проходит по вентиляционному штреку, фланговому полевому вентиляционному ходку, полевому вентиляционному штреку, вентиляционному квершлагу в вентиляционный ствол .

При отработке лавы вышележащего яруса производится прохождение  выработок и подготовка лавы следующего этажа.

7 Технология ведения  очистных работ.

7.1 Способ управления  кровлей, мероприятия по увеличению  устойчивости боковых пород, обоснование  типа призабойной крепи.

На основании того, что породы кровли и почвы по обрушаемости относятся к категории А₂, по устойчивости к категории Б₃, применяем способ  управление кровлей «полное обрушение». Призабойную крепь выбираем 1КД90 с высокими характеристиками сопротивления крепи, и наличием активного подпора.

Исходя из того, что  пласт m₁ имеет мощность 1,0 м, и сопротивление угля резанию 190 кН/м, выбираем комбайновый способ выемки угля комбайном 1К101У с шириной захвата 0,8 м.

В связи с тем, что  мы выбрали крепь 1КД90 и комбайн 1К101У, применяем для очистных работ механизированный комплекс 1МКД90. Для охраны нишь применяем индивидульную металическую крепь 10СУГ30

При производстве очистных работ на шахте одновременно в работе находятся 7 лав с нагрузкой 890 т/сут. На основных лавах три смены добычных, одна – ремонтная.

7.2 Способ отбойки  угля в забое и основные параметры работы выемочных машин.

На основании заданных параметров принимаем комбайновый  способ выемки угля.

На основании того, что угол падения пласта m₁ - 17⁰, мощность пласта 1,0 м, сопротивление угля резанию 190 кН/м, породы кровли по обрушаемости относятся к категории А₂, породы почвы по устойчивости относятся к категории П₃ принимаем для отработки угольного пласта очистной комбайн 1К101У с механизированным комплексом 1МКД90.

Рассчитаем скорость подачи комбайна при выемке угля.

Сопротивляемость угля резанию в призабойной части пласта равна:

, кН/см

где А_р – сопротивляемость угля резанию в неотжатом массиве (задана  А_р = 190 кН/м), кН/см

К_от – коэффициент отжима угля

где r – ширина захвата комбайна, м;

m – вынимаемая мощность пласта, м.

К_от = 0,87

Тогда

А_р.ф. = 165,3 кН/м 
Определяем возможную скорость подачи комбайна по мощности привода V_ппр при, А_р>А_рф = А``_р = 20,0: А_р<А_рф = А`_р = 10,0

где m1 и m2 – минимальное и максимальное значения вынимаемой мощность пласта для данного типа комбайна, м.

V_nnp1 и V_nnp2 – значения скорости подачи комбайна, соответствующие m1 и m2, м/мин.

окончательно, при фактической  сопротивляемости угля разанию А_рф, возможная скорость подачи комбайна по мощности привода равна:

где К_пк – коэффициент увеличения скорости подачи комбайна при    

              выемке хрупких и весьма хрупких  углей. В нашем случае при  γ =             

              1,35 т/м³ (К_пк = 1,0, т. к. угли вязкие).

определяем составляющую силы резания в направлении подачи комбайна F_n:

 

Возможная скорость подачи комбайна по допустимому тяговому усилию его механизма подачи V_тяч равна:

где F_T – тяговое усилие подающей части комбайна. Для комбайна 1К101У F_T = 60 кН; G – масса комбайна. Для 1К101У G = 9,7 т; α – угол падения по простиранию, следовательно α=0;

V_тяч = 3,9 м/мин

Сравниваем V_тяч с технически допустимой V_доп. Исходя из технический характеристик V_доп = 4,5 м/мин. Так как V_тяч = 3,9 м/мин< V_доп следователь тяговое усилие F_T рассчитано верно, и мы принимаем V_тяч = 3,9 м/мин.

Возможная скорость подачи комбайна , обусловленная скорость. Крепления комплексно-механизированной лавы равна:

где V_крт – скорость крепления при последовательной схеме передвижки   

               крепи и устойчивых боковых  породах. Для крепи 1КД90 V_крт = 2,55  

               м/мин;        

               К_сх – коэффициент, учитывающий схему передвижки крепи. Для  

               крепи 1КД90 применяется последовательная схема передвижки. 

               Следовательно К_сх = 1,0;                                                                                           

               К_уп – коэффициент снижения скорости крепления с увеличением

               угла падения пласта. Так как  наш комплекс 1КД90 работает по

               простиранию и α = 17⁰, то К_уп = 1,0 – 0,013(17 – 9) = 0,896;

К_уст – коэффициент, учитывающий устойчивость и обводненность пород кровли и почвы. Так как у нас породы средней устойчивости, то К_уст = 1,0.

V_кр = 2,28 м/мин

Возможная скорость подачи комбайна ограниченная скоростью передвижения машиниста при выемке угля в лаве V_п.маш для нашего пласта мощностью m = 1,2 м равна 2,3 м/мин.

Окончательно скорость подачи комбайна при выемке угля V_п принимаем их условия:

V_п = min(V_ппр, V_тяг, V_кр, V_маш)

V_п = min (3,99; 3,9;2,28;2,3)

Минимальная скорость подачи комбайна ограничена скоростью передвижения машиниста. Следовательно, принимаем скорость подачи комбайна при выемке угля равной V_п = 2,28 м/мин.

8 Крепь в лаве.

Исходя из того, что  пласт m₁, для которого проектируется отработка имеет мощность 1,0 м , не опасный по внезапным выбросам угля и газа, имеет угол падения 17⁰, породы кровли имеют категорию по обрушаемости А₂, по устойчивости Б₃, породы почвы по устойчивости имеют категорию П₃, для выемки угля принят комбайн 1К101У, выбираем механизированный комплекс 1МКД90 с крепью 1КД90. Данный комплекс совместим с работой комбайна 1К101У. крепь 1КД90 является крепью нового технического уровня, способна передвигаться с подпором кровли. Крепь 1КД90 имеет высокий коэффициент затяжки кровли (0,9), что повышает безопасность ведения очистных работ. Данная крепь используется при породах кровли категории А₂ по обрушаемости, что позволяет применить способ управления кровлей «полное обрушение» без выполнения дополнительных мероприятий, что понижает себестоимость угля. Кроме этого параметры комплекса по вынимаемой мощности позволяют применить его при отработке и других пластов на шахтном поле.

Выбор типоразмера  механизированной крепи.

Необходимая минимальная  конструктивная высота крепи равна:

где m_min – минимальная вынимаемая мощность пласта в пределах

      выемочного поля. Для пласта m₁ = 1,0*0,9 = 0,9 м.

      b₃ – расстояние от забоя до задней стойки крепи. Для крепи 1КД90  b₃                                                                                                            

         = 3,815 м;

     α – коэффициент, учитывающий конвергенцию пород кровли в лаве

      на 1 м в долях  от мощности пласта. Всвязи с  тем что у нас категория 

      пород кровли по обрушаемости А₂ принимаем α = 0,025;

              а_р – величина запаса раздвижности для разгрузки крепи. Для пласта

              m₁ мощностью 1,0 м принимаем а_р = 50 мм.

Необходимая максимальная конструктивная высота крепи равна:

где m_max – максимальная вынимаемая мощность пласта в пределах

 выемочного поля. Для  пласта m₁ m_max = 1,0*1,1 = 1,1;

b_п – расстояние от забоя до передней стойки крепи. Для крепи 1КД90 b_п = 2,508 м;

H_max = 1,03 м

Сравним полученные значения H_min и H_max с конструктивными параметрами крепи 1МТ:

(H_min = 0,8 м) = (H_min.к. = 0,8 м)

(H_max = 1,03 м) < (H_max.к. = 1,25 м)

Следовательно крепь 1КД90 применима для отработки пласта m₁ мощностью 1,0 м.

9. Расчет объема суточной добычи угля в лаве.

Расчет максимально  возможной добычи угля в лаве А_л произведем по двум факторам:

- по газовому А_л²;

- по производительности  выемочного механизма А^м_п.

Величина нормативной  суточной нагрузки на очистные забои  равна:

где А₀ – норматив нагрузки на очистной забой. Для комплекса 1МКД90 А₀      = 760 т/сут;

а – поправка к нормативу  нагрузки при изменении длины  очистного забоя на 1 м. при длине лавы более 170 м принимается а = 2,5 т/сут на каждый метр превышения.

∆l₀₃ – разность длин очистного забоя (принятой и нормативной). Принимаем длину очистного забоя 195 м. тогда ∆l₀₃ = 195 – 170 = 25м;

n_см – число смен по добыче угля. Принято ранее n_см = 3 см;

Т_см – продолжительность смены. Принято ранее Т_см = 360 мин;

γ – плотность горной массы в массиве без учета присекаемых пород. γ = 1,35 т/м³;

К₂ – коэффициент, учитывающий горно-гелогические условия. К₂ = 0,90;

К_п – поправочный коэффициент, вводимый при использовании двух комбайнов. В нашем случае не предусматривается ввод 20-х комбайнов. Тогда К_п = 1,0;

К_э – поправочный коэффициент, зависящий от срока эксплуатации комплекса. Принимаем срок эксплуатации комплекса более 2 лет. Тогда К_э = 0,85

 т/сут.

1). Расчет нагрузки  на забой по производительности комбайна.

Нагрузка на очистной забой по производительности комбайна равна:

где Т_см – длительность смены. Т_см = 360 мин;

t_пз – продолжительность подготовительной смены. T_пз = 30 мин;

l_л – длина лавы, м. принимаем 195 м.

r – ширина захвата комбайна.

m – средняя вынимаемая мощность пласта. Для пласта m₁ 1,0 м;

γ – плотность угля в массиве;

с – коэффициент извлечения угля в очистном забое. с = 0,98;

Т_ц – длительность цикла по выемке угля, мин.

Т_ц = t_в + Уt_з + t_к, мин.

Где t_в – продолжительность выемки угля комбайном в течении цикла, мин.

где Σl_н – суммарная длина ниш, м.

. Σl_н =12 м;

V_n – скорость подачи комбайна при выемке угля. Ранее рассчитана V_n = 2,28 м/мин.

K_r – коэффициент готовности выемочного оборудования. K_r = 0,80;

∆t_во – птносительные затраты времени на вспомогательные операции, отнесенные к 1 м длины лавы. ∆t_во = 0,15;

К₀ – коэффициент, учитывающий отдых рабочих и непредвиденные простои. К₀ = 0,85;

У – переменная, принимающая  значение 0 при принятой челконовой схеме работы комбайна;

t₃ – продолжительность зачистки угля комбайном в течение цикла, мин.

Где V_пз – скорость подачи комбайна при зачистке угля. Принимаем V_пз = 

                0,8 V_доп.

Где V_доп – максимальная технически допустимая скорость подачи комбайна. Для комбайна 1К101У V_доп = 4,4 м/мин;

Тогда V_пз = 3,52 м/мин.

t₃ = 55,23 мин.

t_к – длительность концевых операций. Рассчитываем на основании регрессионных зависимостей, установленных ДонУГИ. На сопрежении лавы с пройденной в массиве угля выработкой.

Где h – мощность пород непосредственной кровли , h =5 м;

t_k = 55,6 мин

Тогда продолжительность  выемки угля комбайном в течение  цикла:

=110,1 мин

Длительность цикла  по выемке угля равна:

Т_ц = 165,7 мин

Тогда нагрузка на очистной забой по производительности комбайна равна:

, т/сут

2). Расчет нагрузки  на забой по газовому фактору.

Максимально допустимая нагрузка на очистной забой по газовому фактору равна:

, т/сут

где q_р – используемое при расчете значение относительной метанообильности. Так как в нашем случае направление на массив, тогда

q_p = q_уч

где q_уч – относительная метанообильность выемочного участка. Определяем по формуле:

Где q’_пл – относительное метановыделение из разрабатываемого пласта.

K – коэффициент, учитывающий возможность поступления метана из отбитого угля на участковой транспортной выработке в лаву, k=1;

 q -  относительное метановыделение из отбитого угля при его транспортировании по участковой выработке q =0,1*15 = 1,5м³/т;

        Из пласта m₁ q’_пл = q _пл - q =15 – 1,5  = 13,5 м³/т ;

К_д.пл – коэффициент дегазации пласта. Принимаем К_д.пл = 0,3;