Системы разработки и технология очистных работ

1. Выбор системы  разработки

Учитывая горно–геологические и горнотехнические условия, а также наличие осложняющих факторов в условиях высокой обводненности, для отработки пласта шахтного поля принимаем систему разработки длинными столбами по восстанию с сохранением межлавных целиков (при погоризонтной подготовке пласта). Так как пласт является не опасным по горным ударам, возможно принять минимальную ширину целика – 15 м. Это позволит уменьшить потери полезного ископаемого при разработки пласта. Длина очистного забоя составит 250 метров.

Размеры пласта по простиранию 5500 метров, по падению 1380 метров, размер бремсберговой примем 780 метров и уклонной части 600 метров, длина выемочного столба уклонной части пласта составит 530 метров.

Подготовка пласта начинается с проведения пластового воздухоподающего и транспортного штрека. От пластового воздухоподающего штрека проводятся бремсберги и ходки, у верхней границы горизонта они соединяются пластовым вентиляционным штреком, образуя выемочные столбы. Схема проветривания выемочных столбов прямоточная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица.1.Характеристика подготовительных выработок.

Наименование выработки	Назначение	Вид крепи	Площадь поперечного сечения Sсв, м2	Длина L, м	Вид транспорта в выработке
Транспортный горизонт
Групповой пластовый конвейерный  штрек	Транспорт угля	Металл с ж/б затяжкой	12,9	2700	Ленточный конвейер
Воздухоподающий горизонт
Групповой пластовый  воздухоподающий штрек	Подача свежего воздуха, доставка материалов	Металл с ж/б затяжкой	16,2	2700	Монорельсовая дорога
Шахтопласт
Уклон	Транспорт угля	Металл с ж/б затяжкой	15,4	600	Ленточный конвейер
Ходки уклона	Подача свежего воздуха, доставка материалов	Металл с ж/б затяжкой	15,4	600	Монорельсовая дорога
Вентиляционный штрек	Выдача исходящего воздуха	Анкерная	15,4	2700	Монорельсовая дорога

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор механизированной  крепи очистного забоя.

В данном разделе необходимо определить тип кровли по тяжести, предварительно выбрать механизированную крепь, произвести проверочный расчет крепи и в  случае несоответствия выбрать другую марку крепи и повторить расчет.

Определим коэффициент тяжести  кровли:

,                                                (1)

где k – коэффициент тяжести кровли; h_ло – мощность легкообрушаемых слоев кровли, м; m_ср – мощность пласта, м.

Так как 7 ≥ k = 7 , следовательно кровля относится к легкому типу.

Сопротивление крепи для  поддержания средних кровель  должно быть не менее:

,                                 (2)

где: m_в – максимальная вынимаемая мощность пласта, м

кН/м²

Руководствуясь условием Р_кр. ≥ Р_кр.р. и вынимаемой мощностью пласта, принимаем механизированную крепь М138/4.

Техническая характеристика механизированной крепи М138/4приведена в таблице.2.

 

 

 

 

 

 

Таблица.2.Техническая характеристика механизированной крепи М138/4.

Параметры	Значения
Конструктивная высота, мм	1600 ÷ 3500
Сопротивление секции, кН	6800
Сопротивление крепи:
кН/м2	1500
кН/м	4500
Рабочее давление жидкости в стойке, МПа	45
Среднее давление крепи на почву пласта, МПа	2,5
Шаг установки секций, м	1,5
Шаг передвижки секций, м	0,8
Масса секции, т	21

Для выбранной марки крепи производим проверочный расчет по раздвижке. Для этого определим минимально допустимую и максимально возможную высоту крепи в данных условиях эксплуатации.

Расчетное значение минимальной конструктивной высоты крепи составит:

,                            (3)

где H_{min р} – расчетное значение минимальной конструктивной высоты       крепи, м ; m_min – минимальная мощность угольного пласта, м; h_р – значение подштыбовки основания секции, м; h_h – значение штыбовой «подушки» на перекрытии секции, м; h_к – запас гидравлического хода стойки на разгрузку, м;

h_о – значение сближения кровли и почвы, м.

Суммарное значение h_p, h_h, h_k принимается в зависимости от мощности пласта и составляет 0,20 м.

Сближение кровли и почвы  определяется по формуле:

,                                       (4)

где R_з – расстояние от забоя до заднего ряда стоек в двухрядной крепи, м;          α – коэффициент сближения боковых пород, 1/м (для среднего типа кровли –

α = 0,025).

Расстояние от забоя до заднего ряда стоек определяется по формуле:

,                                            (5)

где l – расстояние от козырька секции крепи до очистного забоя, м; B – длина секции крепи, м.

Определим по формуле (1.4) сближение  кровли и почвы:

Определим по формуле (5.3) значение минимальной конструктивной высоты крепи составит:

Максимально возможная высота двухрядной крепи определяется по формуле:

,                                  (6)

где H_{max p} – расчетное значение максимальной конструктивной высоты крепи, м; m_max – максимальная мощность угольного пласта, м; R_п – расстояние от забоя до переднего ряда стоек в двухрядной крепи, м.

Расстояние от забоя до переднего ряда стоек в двухрядной крепи определяется по формуле:

,                                      (7)

Определим по формуле (6) максимально  возможную высота двухрядной крепи:

Чтобы крепь удовлетворяла требованиям по диапазону раздвижки должны выполняться условия:

H_min < H_{min р}    и   H_max > H_{max р}                                 (8)

где H_min – минимальная конструктивная высота крепи, м;                        H_max – максимальная конструктивная высота крепи, м;

1,6 < 2,08м     и     3,5  > 2,65 м – условия (1.8) выполняются.

Принимаем к установке  механизированную крепь М138/4

 

 

 

 

3. Выбор очистного комбайна и расчет суточной нагрузки на забой по его технической возможности.

Выбор очистного  комбайна

Очистной комбайн должен иметь техническую возможность осуществлять отбойку угля в пределах изменения мощности пласта. Принимаем очистной комбайн МB570Е.

Таблица.3.Техническая характеристика очистного комбайна МB570Е.

Параметры	Значение
Вынимаемая мощность, м	1,8÷4,0
Диаметр исполнительных органов, м	0,95÷1,25
Производительность, т/мин	29
Обороты исполнительного  органа, об/мин	47÷54
Ширина исполнительных органов, м	630, 800
Скорость подачи, м/мин	0÷15
Усилие подачи, кН	2×220
Общая мощность электродвигателей, кВт	321,5
Питающее напряжение, В	660/1140
Длина комбайна, мм	7767
Общая масса, т	17

 

Расчет суточной нагрузки на забой по технической  возможности очистного комбайна

Нагрузка на очистной забой  по технической возможности очистного  комбайна определяется по формуле:

,                                             (9)

где А_{ср к} – нагрузка на забой по технической возможности очистного комбайна, т; n_см – количество добычных смен в сутки, шт; Q_к – максимальная производительность комбайна, т/мин; Т_ф – фактическая продолжительность работы комбайна за добычную смену, мин.

Фактическая продолжительность работы комбайна за добычную смену определяется по формуле:

,                             (10)

где Т_ф – фактическая продолжительность работы комбайна за добычную смену, мин; Т_см – продолжительность добычной смены, мин; t_пз– продолжительность подготовительно–заключительных операций, мин; t_тн – продолжительность остановок комбайна для технологических нужд в течении смены, мин;              n_{ц см} – количество циклов в смену, шт; t_ко – продолжительность концевых операций, мин; t_з – время на зачистку, мин.

Принимаем одностороннюю  схему работы комбайна.

Время на зачистку определяется по формуле:

,                                                  (11)

где l – длина очистного забоя, м ; V_{к max} – максимальная скорость подачи, м/мин.

Количество циклов в смену  определяется по формуле:

,                                        (12)

где t_вц – время выемки угля за цикл, мин.

Время выемки угля за цикл определяется по формуле:

,                                               (13)

где Q_ц – добыча с цикла, т/цикл; c – коэффициент извлечения угля в очистном забое.

Добыча с цикла определяется по формуле:

,                                         (14)

где r – ширина захвата комбайна, м.

По формуле (1.13) определим  время выемки угля за цикл:

Количество циклов в смену  составит:

Определим фактическую продолжительность работы комбайна за добычную смену:

Нагрузка на очистной забой  по технической возможности очистного  комбайна составит:

Необходимо выполнить проверку требуемой скорости очистного комбайна V_к , то есть сравнить ее с максимально возможной по технической характеристике  V_{к max} . Для этого вначале установим её величину:

,                                               (15)

Должно выполняться условие V_к  ≤ V_{к max}.

7,07 м/мин < 15 м/мин –  условие выполняется.

 

4. Расчёт допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору.

Допустимая нагрузка на очистной забой по газовому фактору определяется по формуле:

,                                (16)

где А_{ср г} – допустимая нагрузка по газовому фактору, т; q_р – относительная метанообильность выемочного участка, м³/т; А_р – предполагаемая добыча, т;    Q_р – параметр, который зависит от схемы проветривания выемочного участка, пропускной способности очистной выработки по воздуху и других факторов, м³/мин.

Параметр Q_р определяется по формуле:

,                              (17)

где S_{оч min} – минимальная площадь поперечного сечения очистного забоя, свободная для прохода воздуха, м²; V_max – максимально допустимая по ПБ скорость воздуха в очистном забое, м/с (V_max = 4 м/с); k_оз – коэффициент, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства, непосредственно прилегающей к призабойному пространству; С – допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе лавы, %; С_о – концентрация метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, %.