Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов ООО «Шахта Коксовая»

Недостатки: большие потери угля и объем проводимых подготовительных выработок, что особенно отрицательно сказывается при разработке пластов мощностью менее 1,5 м; ухудшение качества угля по. зольности, крупности и влажности, что приводит к снижению эффективности его использования и ограничивает применение технологии для добычи энергетических углей. Кроме того, подача в шахту большого количества воды ухудшает условия труда.

При системе щитовой разработки   в подготавливаемом столбе проходят углеспускные печи (по заранее пробуренным вентиляционным скважинам) и монтажную камеру (в вентиляционном штреке путём его расширения). Расстояние между углеспускными печами 8-10 м (расстояние между секциями щита). B очистном столбе граничащая c массивом углеспускная печь является одновременно ходовой. Она соединяется c соседней печью в монтажном столбе сбойками. Нерабочие сбойки перекрывают перемычками. B процессе монтажа секций щита под ним проводят канаву, соединяющую все печи и представляющую собой подщитовое пространство - очистной забой. Bокруг выходов печей формируют воронки. Hад устьем каждой печи вешается предохранительный полок, являющийся одновременно площадкой для рабочего-бурильщика. Bыемка полезного ископаемого под щитом осуществляется механизированным способом отделением угля c помощью стругов. Ведение щита (опускание в столбе) включает обуривание забоя c таким расчётом, чтобы щит под собственным весом и весом лежащих на нём обрушенных пород постепенно опускался в направлении откаточного горизонта. Отбиваемый под щитом уголь может на некотоpoe время до погрузки в вагоны (или на конвейер) аккумулироваться в нижней части углеспускной печи (бункере). При заторе в бункере его очистка осуществляется из параллельного штрека. Cвежий воздух поступает в забой по углеспускным печам (или дополнит. гезенкам), затем по канаве и ходовой печи уходит на вентиляционный горизонт.    
           Щитовая выемка по сравнению c другими системами разработки мощных крутых пластов отличают лучшие технико-экономические показатели (что вызвано самотёчным транспортом угля в столбе и более эффективным проветриванием) - в 2-2,5 раза более высокая нагрузка на забой и производительность труда, на 50-70% меньший расход лесных материалов на 1000 т добычи и себестоимость 1т угля. Вместе c тем щитовая выемка связана c большими потерями угля. Для повышения эффективности добычи и расширения области использования щитовой выемки разработаны и применяются её варианты c делением пласта на слои, механизацией отделения угля c помощью стругов и управлением кровлей полной закладкой выработанного пространства.

.Достоинства щитовой системы: большая нагрузка на очистной забой, высокая производительность труда, низкая себестоимость 1 т угля, малый расход леса.

Недостатки: большие потери угля, обусловливающие высокую ее пожароопасность; более высокий травматизм по сравнению с системами разработки с полной закладкой выработанного пространства. С переходом горных работ на более глубокие горизонты резко усложнились горно-геологические условия, что в отдельных случаях не позволяет применять традиционные схемы щитовой выемки, в результате снижаются технико-экономические показатели, сокращается объем применения.

В данном дипломном проекте применяется щитовая система разработки длинными столбами по падению с применением конвейероструговой установки.      Весьма важным преимуществом щитовой агрегатной выемки является то, что эта технология позволяет безопасно отрабатывать выбросоопасные незащищённые пласты, благодаря мелкому сколу угля исполнительным органом. Кроме того, перемещение выемочного агрегата и обрушенных пород совпадает с действием составляющей силы веса. Породная подушка и перепущенные сверху породы обеспечивают благоприятные условия работы крепи и поддержания боковых пород в рабочем пространстве.

5. Характеристика подготовительных выработок

Параметры подготовительных выработок сведем в таблицу 1.3.

 

Таблица 1.3 – Параметры подготовительных выработок

Наименованиевыработки	Форма поперечного сечения	Сечение в свету, м³	Мате-риал крепи	Длина выра-ботки, м	Способ проведения выработки	Средства  погрузки горной массы
Вентиляционный штрек	Арочная	12,8	металл	300	ГПК	ППМ
Скат	Квадрат	5,0	дерево	110	ГПК	вручную
Откаточный штрек	Арочная	12,8	металл	300	ГПК	ППМ

Подсчет запасов выемочного поля и  эксплуатационных потерь

6. Подсчет запасов выемочного поля и эксплуатационных потерь

   Запасы шахтного поля  определяются из принятых параметров выемочного участка по формуле:

Z=L´H´m´g,                                                     (1.1)

где     L,H – соответственно размеры выемочного  участка по  простиранию

и по падению, L= 300 м, Н=100 м (по  падению наклонная высота  участка при 60 градусах  – 110м);

g – объемный вес полезного ископаемого, g = 1,3 т/м³;

m – мощность рабочего пласта, m = 2,1 м.

Тогда

 т.

Эксплуатационные потери слагаются  из потерь в целиках (межучастковый, межгоризонтный, над откаточным штреком  и т.д.) Потери каждого определяются из выражения:

                                          (1.2)

где   l_ц – длинна целика по простиранию, м;

  h_ц – ширина целика, м;

  m – мощность пласта, м;

  γ – средняя плотность угля, т/м³.

Все расчеты эксплуатационных потерь сводятся в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Эксплуатационные потери

Наименование целика	Длина целика, м	Ширина целика, м	Мощность пласта, м	Средняя плотность угля, т/м³	Потери, т
Целик над откаточным штреком	300	10	2,1	1,3	8190
Межгоризонтный целик	110	10			3003
Межблоковый целик	110	5			1502
Итого					12695

Процент эксплуатационных потерь по системе разработки от общих запасов выемочного участка определяется по формуле:

% потерь                                          (1.3)

Тогда

% потерь

Потери по системе разработки составили 14,1%.

7. Очистные работы

Очистные работы ведутся с применением  очистного агрегата 3АНЩ-М.

Щитовой агрегат 3АНЩ-М предназначен для комплексной механизации выемки угля, крепления и управления горным давлением полным обрушением широкими полосами по падению, на пластах с углями средней крепости и боковыми породами не ниже средней устойчивости, в том числе на пластах, опасных по газу и пыли, а также выбросоопасных.

Технические характеристики агрегата представлены в таблице 1.5.

 

Таблица 1.5 – Технические  характеристики агрегата 3АНЩ-М

Наименование  показателей	Значения
Расчётная производительность, т/мин:
при пневмоприводе           1,5	2
при электроприводе	1,5
Шаг выемки, м	0,63
Длина, м	2х60
Масса агрегата, т	195

 

Технические характеристики конвейероструга представлены в таблице 1.6.

 

 

Таблица 1.6 – Технические  характеристики конвейероструга

Наименование  показателей	Значения
Скорость резания на прямом участке, м/сек: при электроприводе при пневмоприводе	1,3              0,9
Ширина вруба исполнительного  органа, мм	760
Тяговый орган
Тип	Круглозвенная цепь 24х86-Д2
Разрывное усилие, кН         790	790         55
Число кареток с резцами	55
Масса конвейероструга с балками, кг:	26
при электроприводе	26
при пневмоприводе         27	27

 

Технические характеристики крепи представлены в таблице 1.7.

 

Таблица 1.7 – Технические  характеристики крепи

Наименование  показателей	Значения
Высота секции, мм	960-2200
Шаг установки секции, м	1,0
Число секций	61
Рабочее сопротивление  крепи, кН/м2	240
Число стоек в секции	2
Насосная станция	СНУ5 или СНУП5
Рабочая жидкость	Водная эмульсия с 1,5% присадки                                                                                  ВНИИНП-117 или 3-5% Аквол-3
Давление рабочей жидкости, МПа	16
Масса крепи, т	160

 

8. Определение нагрузки на очистной забой

Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный щитовым агрегатом определяется как:

                                   (1.4)

где    Т_см – длительность смен в сутки, Т_см = 6 час;

n_с – число добычных смен в сутки, n_см=3;

m – мощность пласта, m = 2,1 м;

g – средняя плотность угля, g = 1,3 т/м;

с – коэффициент извлечения угля из лавы, С=0,97;

l_з – длина очистного забоя;

r – шаг посадки щитового агрегата, r=0,63 м;

Т_ц – длительность цикла по выемке угля, мин;

                         (1.5)

где    k – коэффициент, учитывающий непредвиденные задержки в работе

агрегата, k = 1,16;

k₁ – коэффициент, учитывающий время подготовительно- заключительных операций, k₁ =1,06;

V_в – скорость вертикальной подачи конвейероструга при зарубке,

V_в = 0,04  м/мин;

r_н – ширина начального вруба, r_н =0,8 м;

Т_р – норма времени на разработку крепи и погашение углеспускного

ската, м/мин;

Т_всп – продолжительность вспомогательных операций.

                                (1.6)

                                    (1.7)

где    t_пщ – норма времени на посадку щита, t_пщ =8 мин;

t_пк – норма времени на поднятие и передвижку конвейероструга, t_пк =8 мин;

t_со – норма времени на снятие откоса угля, t_со =5 мин;

t_рп – время на ремонтно – подготовительные работы, t_пщ =15 мин.

Тогда суточная нагрузка составит:

9. Расчет количества воздуха для проветривании выемочного участка

Расчет количества воздуха для проветривания очистного забоя производится по следующим факторам: по газу метану (углекислому газу), по разжижению газов после взрывных работ, по максимальному количеству людей, одновременно находящихся в очистном забое и по пылевому фактору.

Количество воздуха, необходимое  для разжижения газа метана до безопасных концентраций, определяется как:

                                         (1.8)

где    J – абсолютное выделение газа метана в очистной выработке, J =3 м³/мин;

С_d – максимально допустимая концентрация газа метана в исходящей струе, С_d=1%;

С_о – концентрация газа метана в свежей струе, С_о=0%.

Тогда

 м³/мин.

Количество воздуха по фактору  максимального количества людей, одновременно находящихся в очистном забое:

                                                      (1.9)

где  q – норма воздуха на одного человека, q =6 м³/мин;

N_л – максимальное количество людей, одновременно находящихся в очистном забое, N_л =4 чел.

Тогда

м³/мин.