Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов ООО «Шахта Коксовая»

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

По разведанным запасам угля Россия занимает одно из ведущих мест в мире. Уголь в стране используется для производства электроэнергии, выплавки чугуна и стали, для удовлетворения коммунально-бытовых нужд. Быстро расширяется его использование как технологического сырья для химической промышленности.

Увеличению объёмов добычи угля и снижению трудоемкости подземных  работ способствует внедрению на шахтах высокопроизводительных механизированных комплексов и проходческих комбайнов.

Практика показывает, что локальное, даже самое существенное улучшение  одного из технологических процессов  шахты не приводит к значительному повышению производительности труда рабочего на шахте. На повышение этого показателя решающее влияние оказывает уровень выполнения всех технологических решений по способу ведения горных работ, применяемому оборудованию и его автоматизации и организации работ.

Таким образом, для повышения производительности труда нужно ориентироваться на прогрессивные технические и организационные решения по по всей технологической цепи шахты.

Данный дипломный проект рассчитан по ООО «Шахта Коксовая-2», которая  введена в эксплуатацию в 1932 г. Она разрабатывает и поставляет на обогатительные фабрики и металлургические заводы высококачественные марки коксующихся углей КЖ, К1, К10 и другие.

Основной задачей данного дипломного проекта является автоматизация производственных процессов, применение мер по повышению экологичности горного предприятия, повышение надежности защиты от поражения электрическим током.

1. Технология и комплексная механизация

1. Краткие сведения о шахте

Поле шахты «Коксовая-2» занимает северо-восточную часть Прокопьевского месторождения каменных углей, находится в черте г. Прокопьевска Кемеровской области.

Западнее шахтного поля в 0.5 км от его  границы проходит электрифицированная ж.д. магистраль МПС Новосибирск–Новокузнецк, в 1.5–2.0 км от основной промплощадки шахты находится ж.д. станция Прокопьевск.

Рельеф поверхности характеризуется  общим понижением с востока на запад к пойме реки Аба и довольно частой изрезанностью поперечными логами. Абсолютные высотные отметки поверхности колеблются от +354м до +265м (долина реки Аба).

Питание шахты электроэнергией  осуществляется от сети Кузбассэнерго. Водоснабжение обеспечивается городским  водопроводом.

ООО «Шахта Коксовая-2» граничит на северо-востоке с территорией ликвидированной и затопленной до гор. ± 0м бывшей шахты «Ноградская», на юге с ликвидированной и затопленной до гор. +15м шахтой «Центральная»; на западе с действующей шахтой им. Ворошилова. В соответствии с проектом (Сибгипрошахт, 1980г.) границы шахтного поля определены:

– на юге – барьерный целик с шахтой «Центральная»;

– на востоке – по геологическому нарушению до главного квершлага и к северу от него ось УП синклинали;

– на севере – южная граница целика под  промплощадку шахты «Ноградская», затем кровля пласта VI Внутреннего в Голубевской   антиклинали и далее подъездной ж.д. путь к шахте «Ноградская» (вертикальная плоскость);

– на западе – ось Абинской антиклинали.

За нижнюю границу   принята   почва    пласта  Безымянного 1 и      гор. –235м (абс).

На горизонте – 35м шахтой произведена прирезка «О» крыла «Север». Размеры прирезки по простиранию 480м, вкрест простирания – 350м.

В указанных границах размер шахтного поля по простиранию 2.1 км. Вкрест простирания – 2.0 км.

Шахта является сверхкатегорной по газу и пыли, опасной по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа.

Транспортировка угля по шахте производится электровозами типа АМ-8Д, АРВ-7 в  вагонетках емкостью 3,3 м³ типа ВШ-8а, по железнодорожной колее шириной 900 мм.

Выдача угля на поверхность производится по двум скиповым стволам, оборудованным двумя подъемными установками в восьмитонных скипах с гор.- 35м и 12-ти тонных скипах с гор.-135м, с разгрузкой через дно.

2. Геология и гидрогеология месторождения

Угленосные отложения участка недр представлены в основном породами кемеровской, ишановской и промежуточной свит верхне-балахонской подсерии балахонской серии осадков Кузнецкого бассейна, нижнепермского возраста.

Кемеровская свита является самой  верхней угленосной толщей участка  недр. Мощность её в границах участка  составляет в среднем 192 м, коэффициент угленосности 10 %. В разрезе свиты имеются 5 рабочих угольных пластов выдержанной мощности с наиболее ценными коксующимися углями — VI, IV, III, II и I Внутренние. Кроме рабочих пластов, в свите насчитывается до 5 тонких и весьма тонких пластов или пропластков невыдержанных по мощности и простиранию, залегающих как правило близ основных пластов. Среди них. пласт Проводник IV Внутреннего, залегающий в кровле пласта IV Внутреннего, содержит балансовые запасы и разрабатывается на отдельных площадях.

Пласты IV, III Внутренние относятся к мощным пластам, VI, II, I Внутренние — к пластам средней мощности, остальные — к тонким и весьма тонким.

Ишановская свита отличается наибольшей угленосностью за счет наличия угольных пластов большой мощности. Мощность свиты в среднем составляет 153 м, при суммарной мощности угольных пластов более 30 м. В разрезе свиты содержатся 5 пластов с балансовыми запасами угля, сохраняющих рабочее значение на всей площади. Из них пласты Горелый, Лутугинский и Мощный относятся к мощным пластам (4–14 м). Характерный и Прокопьевский II — к пластам средней мощности (2,2–3,З м). Пласт Прокопьевский I один из наиболее невыдержанных, рабочую мощность приобретает только на отдельных, ограниченных участках.

Промежуточная свита в пределах участка недр имеет 3 угольных пласта, из которых разрабатывается только относительно выдержанный, средней мощности пласт Безымянный 1 (3,3 м). Остальные два — Проводник Мощного и Безымянный II относятся к тонким (до 1,1 м), невыдержанным по мощности пластам, имеющим рабочее значение на локальных участках.

По сложности геологического и  тектонического строения, в соответствии с классификацией запасов месторождений твердых полезных ископаемых, участок недр относится ко II группе.

При ведении горных работ обнаруживаются мелкие нарушения с амплитудами от 0.5м до 3–4м, значительно осложняющие разработку угольных пластов. С глубиной негативное влияние геологической нарушенности и структурных изменений углепородного массива на эффективность извлечения запасов существенно усиливается. Шахта отрабатывает 12 пластов. Мощность пластов колеблется от 1.2м до 16м. Падение пластов преимущественно крутое – 60-70°, отдельные их участки имеют крутонаклонное (30-40°) или очень крутое (80-90°) падение.

Водоносность рыхлых отложений не высокая. Обводненность коренных пород шахты, как и всего месторождение невысокая. Водоносность пород в зоне тектонических нарушений мало отличается от водоносности окружающих пород. Величины притоков не препятствуют эксплуатации шахты. Естественный приток воды в целом по шахте не превышает 350–400 м³/час, с учетом гидрозакладки 700–900 м³/час.

Угольные пласты участка по залеганию  относятся к сближенным и весьма сближенным. Вмещающие уголь породы песчано-глинистого состава, подвержены сильной трещиноватости, имеют среднюю и ниже средней устойчивость.

Основные сведения по угольным пластам приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 – Характеристика угольных пластов поля шахты «Коксовая-2»

Наименование пласта	Мощность пласта, м от-до, средняя	Строение пласта	Кол-во породных, прослоев	Характер выдержанности	Примечание
VI Внутренний	2,4 – 3,2 2,87	Простое		Выдержанный
V Внутренний	0,0-1,4 0,75	Очень сложное	3-5	Невыдержанный
Проводник IV Внутреннего	0,0-1,6 1,25	сложное	1	Невыдержанный	Сливается       с пл.IV Внутр.
IV Внутренний	6,5-10,0 8,19	Простое, редко сложное		Выдержанный	Линзовидные включения алевролита оолитового железняка
III Внутренний	3,0 – 6,0 5,08	Сложное	2	Относительно выдержанный
II Внутренний	2,8-3,5 3,18	Простое, очень редко сложное	1	Выдержанный
I Внутренний	3,0-4,5 3,55	Простое, редко сложное	1	Выдержанный
Характерный	1,8-3,0 2, 22	Простое		Относительно выдержанный	Отмечаются размывы
Горелый	7,0 – 9,0 8,32	Простое, редко сложное		Выдержанный	Линзовидные включения олитового  железняка

Продолжение таблицы 1.1

Наименование пласта	Мощность пласта, м от-до, средняя	Строение пласта	Кол-во породных, прослоев	Характер выдержанности	Примечание
Лутугинский	3,5 - 4,2 3,99	Простое		Выдержанный	Очень редко линзовидные прослои
Прокопьевский II	2.0-4.4	Сложное		Относительно выдержанный
Прокопьевский I	0.0 - 1.3 0,88	Простое		Невыдержанный
Мощный	9,0- 15,0 13,95	Простое, редко сложное		Выдержанный	Линзовидные прослои оолитового железняка
Проводник Мощного	0,0 - 1.0 0.89	Простое, очень редко сложное		Невыдержанный	Линзовидные прослои
Безымянный II	0,0 - 1,28 1,08	Простое, очень редко сложное		Невыдержанный	Линзы алевролитов
Безымянный I	2.2-4.2 3.29	Сложное	1-3	Относительно выдержанный

 

3. Исходные данные

В дипломном проекте принят к  отработке пласт Горелый, мощностью 2,1 м и углом падения 60^о.

Исходные данные сведены в таблицу  1.2.

Таблица 1.2 – Исходные данные

Наименование  показателя	Данные
Мощность угольного  пласта, м	2,1
Угол падения пласта, град.	60
Мощность пород непосредственной и основной кровли, м   (соответственно)	8;  10
Крепость угля	1.0
Плотность угля, т/м³.	1.3
Глубина разработки (от поверхности  до откаточного горизонта ), м	300

 

4. Выбор и обоснование системы разработки

На выбор рациональной системы разработки влияют горно-геологические и горнотехнические факторы, такие как мощность пласта, угол падения свойства боковых пород, геологические нарушения, взаимное расположение пластов, наличие воды, газоносность пластов, самовозгорание углей, механизация производственных процессов.

В горно-геологических условиях шахты «Коксовая-2» (крутые пласты, наличие многочисленных нарушений, высокая газоносность, антиклинальная и синклинальная складчатость, различная мощность пластов, опасность пластов по взрывчатости угольной пыли, самовозгоранию, плохая устойчивость боковых пород) можно применить следующие системы разработки: гидравлическая отбойка из подэтажных штреков, длинными столбами по падению под щитовым перекрытием.

При разработке крутых пластов особенно повышенной мощности применяется система разработки длинными столбами по простиранию с подэтажной гидроотбойкой с гибким перекрытием, смонтированным в одной плоскости.

Этаж по простиранию делят на выемочные поля размером 300–600 м, которые, в свою очередь, разделяют на блоки по 150–300 м. Подготовка этажа — полевая; вскрытие выемочного поля осуществляется транспортным и вентиляционным промежуточными квершлагами, которые имеют уклон в сторону полевого штрека. От транспортного квершлага до границ выемочного поля проводится аккумулирующий штрек.

Блоки готовятся по следующей схеме. В 10 м от пласта по породе лежачего бока проводят грузоходовой скат рядом с промежуточным квершлагом. Скат служит для спуска материалов и оборудования, вывода исходящей струи воздуха, перемещения людей. От породного ската на пласт проводят подэтажные квершлаги, продолжением которых являются орты. По пласту от нижнего подэтажного квершлага (орта) рядом с породным скатом проводят пульпоспускную и вентиляционную печи соответственно у почвы и кровли. По пульпоспускной печи прокладывают трубы для спуска пульпы, подачи в забой высоконапорной и низконапорной воды. По вентиляционной печи в забой участка подается свежий воздух.

От ортов с подъемом проводят два штрека у почвы и кровли пласта они являются границами подэтажей в пределах блока. Вертикальная высота подэтажей составляет 10–12 м. Проведение подэтажных штреков и выемка монтажного слоя осуществляется с помощью комбайнов. Для спуска комбайна без его разборки с одного подэтажа на другой проводятся специальные наклонные выработки.

Достоинства. При гидравлическом способе добычи угля на эффективность работы забоев значительно меньшее отрицательное влияние оказывают осложняющие факторы, такие, как изменение мощности пласта и углов их залегания, тектоническая нарушенность, труднообрушаемые породы кровли, обводненность, самовозгорание угля и др. В коротких очистных забоях применяется легкое мобильное оборудование, которое упрощает ведение очистных работ.

Производительность труда рабочего по добыче на гидрошахтах в    2,5–3 раза выше, а себестоимость 1 т угля в 1,7–3 раза ниже, чем на шахтах с обычной технологией в сопоставимых горно-геологических условиях.