Стационарные машины и установки

Аннотация

Рассмотрены технологический  процесс добычи угля, технические  мероприятия обеспечения безопасности труда, санитарно-гигиенические мероприятия. Проведен анализ опасных и вредных  производственных факторов. Рассмотрена  технологическая схема извлечения и утилизации метана, предложен способ увеличения концентрации метана с применением  вертикальных горных выработок.

Дипломный проект состоит  из 5 глав, 130 стр. 39 табл. 5 графиков, 2 рис. Графический материал оформлен в виде презентации.

 

Abstract

Technological process of coal mining, technical measures of safety work, sanitary-and-hygienic actions are considered. The analysis of dangerous and harmful production factors is carried out. The technological scheme of extraction and methane recycling is considered, the way of increasing methane concentration in vertical mining developments is offered.

The project consists of 5 parts, 130 p. 39 tab. 5 of graphs, 2 fig. The graphic material is introduced as a presentation. 

Оглавление

Введение 8

1. Общая характеристика промышленного предприятия 9

1.1 Орогидрографическая характеристика района 9

1.2 Горно-геологические условия 13

1.3 Описание технологии производства 18

1.4 Технико - экономические показатели работы предприятия 34

2. Оценка существующего уровня охраны труда на предприятии 37

2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 37

2.2 Организационные мероприятия по охране труда 37

2.3 Технические мероприятия по охране труда 39

2.4 Санитарно – гигиенические мероприятия по охране труда 62

2.5 Статистический анализ травматизма за последние 5 лет 71

2.6 Основные мероприятия по профилактике пожаров 76

2.7. Социально - экономические мероприятия по охране труда 83

3. Извлечение и утилизация шахтного метана на примере шахты С.М.Кирова 86

3.1. Утилизация шахтного метана 86

3.2. Стадии технологического процесса утилизации шахтного метана 95

3.3. Технологическая схема производства энергии при утилизации МВС 97

3.4. Дегазационные работы 104

  3.5. Мероприятия по увеличению концентрации метана в МВС, поступающей в КТЭС 109

4. Охрана окружающей среды 111

4.1 Характеристика района по уровню загрязнения атмосферного воздуха 111

4.2 Воздействие предприятия на атмосферный воздух и характеристика источников выброса загрязняющих веществ 112

4.3 Охрана поверхностных вод 115

4.4 Воздействие шахты на условия землепользования 118

4.5 Основные решения по охране атмосферного воздуха, водных ресурсов, обращению с отходами, рекультивации земель. 119

5. Определение экономического ущерба от производственного травматизма и  профзаболеваний 124

5.1.Экономический ущерб от травматизма и профзаболеваний 126

5.2 Экономический эффект 129

 

 

Введение

Вопросы предупреждения взрывов  метана – актуальная проблема угольных шахт региона. С увеличением нагрузки на очистные забои увеличиваются  объёмы метана, поступающие в горные выработки, в результате чего возрастает риск взрыва метановоздушной смеси (МВС). В недрах РФ залегает значительная часть мировых запасов угля, что  обеспечивает долговременную перспективу  его использования. При этом многие бассейны и месторождения являются метаноносными. Опыт разработки этих месторождений  свидетельствует о том, что метан  можно добывать попутно с добычей  угля, а в отдельных случаях  до начала работ.

Незначительная глубина  залегания поверхности зоны метановых  газов и высокий сорбционный  потенциал углей обусловили высокую  газоносность углепородных толщ месторождений Воркуты и Кузбасса, где на достигнутых к настоящему времени глубинах ведения горных работ метаноносность угольных пластов составляет 25-28 м³/т, абсолютная газообильность наиболее газовых шахт достигает 150-200 м³/мин, а выемочных участков 80-90 м³/мин. В течение года в угольных шахтах РФ выделяется 1,25-1,3 млрд. м³ метана, 96,5% объема которого выбрасывается в атмосферу Земли.

В настоящее время в  Кузбассе на шахте им. С.М. Кирова организована утилизация шахтного метана поступающего из системы дегазации шахты в  котельную и в контейнерную ТЭС и факельную установку. Метан в 21 раз химически активен чем диоксид углерода, сжигая метан при температуре около 1200⁰С образуется диоксид углерода и Вода, таким образом снижается влияние парникового газа метана на атмосферу земли.

Проблемами утилизации метана в КТЭС являются непостоянство дебета и когцентрации во времени. При концентрации метана в МВС менее 30% резко возрастают эксплуатационные затраты, а также  уменьшение мощность КТЭС.

 

1. Общая характеристика промышленного предприятия

1. Орогидрографическая характеристика района

Поле шахты им. С.М.Кирова расположено в северо-западной части  Ленинского геолого-экономического района Кузбасса. Административно поле шахты  входит в черту города Ленинска-Кузнецкого Кемеровской области. Соседними  с шахтой угледобывающими предприятиями  являются шахты «Комсомолец» и имени 7 Ноября. Размеры шахтного поля составляют: по простиранию - 9,8 км, по падению - 8,1 км. Площадь шахтного поля составляет 56 км². Шахтное поле состоит из трех частей: центральное поле, южную и западную прирезки.

Рыхлые четвертичные отложения  поля шахты им. С.М.Кирова представлены покровными суглинками, слагающими водораздельную площадь, и аллювиальными образованиями  долины реки Ини. Общая мощность рыхлых отложений на поле шахты изменяется от 4-8 м до 50-60 м. Наибольшая мощность рыхлых отложений установлена на водораздельной площади, уменьшение ее наблюдается от водораздела в сторону рек Камышной, Камышанки и более постепенное – к реке Ине.

Рекой Иней поле шахты разделено  на две части – левобережную и  правобережную. Первая представляет наиболее высокую часть поля с отметками +220 м +250 м. Правобережная часть поля шахты – пойменная и припойменная – представляет собой ровную, заболоченную поверхность с отметками +180 м +220 м, шириной 900 м. Вся поверхность поля шахты покрыта четвертичными отложениями, мощность которых изменяется от 2-3 до 55-60 м. В общем спокойный рельеф поверхности поля осложнен логами: Кирпичным, Камышанским, Малой и Большой Листвяжками. Поверхность поля Западной прирезки представляет собой слабоволнистую равнину, расположенную на водоразделе речек Камышная и Камышанка. С северо-запада протягиваются лога – Степной и Мичуринский, ручьи которых впадают в речку Камышанку. Летом тальвеги логов сухие, а в весенний период расход воды по ним составляет соответственно 6000 и 4000 м³/час (замер 02.05.1975г.). Пойменная часть реки Ини, ширина которой 40-60 м, на 80% защищена от затопления водозаградительными дамбами, протяженностью 13-14 км.

По материалам инженерно-гидрогеологических исследований в аллювиальных отложениях долины реки Ини выделяется два водоносных горизонта, первый – типа «верховодки» - имеет линзообразный характер и  приурочен к лессовидным и  пылеватым суглинкам. «Верховодка»  по условиям залегания и режиму питания является крайне невыдержанным водоносным горизонтом. Питание ее осуществляется исключительно за счет инфильтрации атмосферных осадков. На возвышенных площадях верховодка практически не встречается.

Второй водоносный горизонт грунтовых вод приурочен к  песчано-галечниковым отложениям долины реки Ини. Глубина его залегания  изменяется от 2,0-3,0 м до 12,0-13,5 м. Источником питания галечникового горизонта являются атмосферные осадки, а также подземные воды коренных пород, особенно когда галечники залегают непосредственно на песчаниках. Обводненность песчано-галечникового горизонта была количественно опробована с помощью наливов по гидрокустам. Водоносность галечников неравномерная, удельные дебиты колеблются от 0,01 до 0,4 л/сек.

Климат района резко континентальный  с морозной и сравнительно малоснежной  зимой. Самым холодным месяцем является январь со среднемесячной температурой –17,6°С. Наиболее теплый месяц –  июль со среднемесячной температурой +18,8°С. По среднемесячной величине осадков, равной 444 мм, район относится к зоне умеренного увлажнения. Распределение осадков неравномерное. Абсолютный месячный многолетний максимум приходится на июль (101 мм), минимум на февраль (2 мм).

Глубина промерзания грунтов  неодинакова и в среднем равна  1,5 м. Наибольшему промерзанию грунты подвергаются на возвышенных открытых местах (до 2,3 м) и наименьшему в пониженных местах (0,5 м).

Устойчивый снеговой покров появляется обычно в первых числах ноября. Число дней со снеговым покровом достигает 185.

Преобладающими ветрами  в зимний период являются ветры южного направления, в летний- северного  и северо-западного направления.

В пределах шахтного поля вскрыто 5 пластов  рабочей мощности (Толмачёвский, Поленовский, Болдыревский, Емельяновский и Снятковский). В настоящее время производится отработка пластов Болдыревского и Поленовского. Отрабатываемые пласты являются угрожаемыми по горным ударам с глубины 150 м, и не опасными по внезапным выбросам угля и газа. Пласты Поленовский, Болдыревский, Емельяновский отнесены к не склонным к самовозгоранию (заключение РосНИИГД от 14.09.2004 г. №310).

В настоящее время шахта  им. С.М.Кирова разрабатывает пласты «Болдыревский» и «Поленовский». Она  относится к сверхкатегорным  по метану: в 2008г. абсолютная метанообильность шахты составила 177,9 м³/мин при среднесуточной добыче угля 10-15 тыс.тонн угля, относительная – 23,3 м³/т. В очистных забоях эксплуатируются механизированные комплексы «Joy». Подготовительные выработки проводятся с использованием проходческих комбайнов П-110, ГПКС и «Joy» и химически закрепляемых сталеполимерных анкеров А20(16)В. Для возведения анкерной крепи применяются буровые установки типа Рамбор и Турбоболтер. Конфигурация сечения горных выработок трапециевидная или прямоугольной формы. Конвейерные и вентиляционные печи лав по пластам 24 и 25 проводятся сечением 9,5-11,3 м² при длине верхняка 4 м и длине анкера 2,3 м.

Глубина разработки пластов  на участках лав 24-53 и 25-92 составляет соответственно 270-415 м и 290-460 м, их средняя мощность – 2,2 м и 1,7 м. Средняя отметка поверхности – +185 м. В кровле пласта «Болдыревский» залегают пласты Брусницинский (мощность m=1,5 м, междупластье М=30 м), Майеровский (m=1,3 м, М=40 м), Серебрениковский (m=1,6 м, М=95 м), а в почве – Промежуточный (m=1,5 м, М=9 м), Поленовский (m=1,7 м, М=42 м), Подполеновский (m=0,7 м, М=48 м). Все значения междупластья М даны от пласта «Болдыревский». Угольные пласты в основном средней мощности и тонкие, их залегание пологое (α=0-9°), относительно выдержанное, строение от простого до сложного с включением породных прослоев.

По петрографическому  составу угли пластов, залегающих на горном отводе шахты им. С.М.Кирова, являются типичными представителями  углей кольчугинской серии: угли характеризуются высоким содержанием  витринита (87-94%), низким содержанием  интертинита (3-8%), опеделяющего отощающие  свойства угля, и семивитринита (до 1%). Минеральные примеси представлены глинистым веществом (2-7%), карбонатами (до 3%) и кварцем (до 1%). Выход летучих  веществ – 39…42,5%, содержание серы – 0,2…0,4. Пластовая зольность – 7,8…10%, влажность – 2…3%. Теплотворная способность  углей – 5600…7600 ккал/кг [1].

Угольные пласты месторождения  по своим химико-технологическим  свойствам относятся к газовым  и газовым жирным. На северо-восточном  крыле Ленинской синклинали угли более метаморфизованы, чем на юго-западном. Природная газоносность пластов  угля по данным геологической разведки характеризуется следующими значениями по горизонтам: ±0 – 10 м³/т с.б.м; -100 м – 15 м³/т с.б.м; -200 м – 18 м³/т с.б.м; -300 м – 20 м³/т с.б.м; -400 м – 22 м³/т с.б.м; -500 м – 25…26 м³/т с.б.м [1-3] Глубина распространения зоны газового выветривания составляет 30-138 м. Состав газов в углях типичен для угольных месторождений и представлен метаном, углекислым газом и азотом, в отдельных пробах отмечалось наличие примесей водорода и тяжелых углеводородов. Содержание метана  в пластах с глубиной увеличивается от 8,7 до 93,2%.

Пласты «Болдыревский» и  «Поленовский» опасны по взрывчатости угольной пыли. По внезапным выбросам угля и газа они не опасны, а с  глубины 150 м отнесены к угрожаемым по горным ударам. Угли пластов не склонны к самовозгоранию.

 

1.2 Горно-геологические условия

Ленинский район расположен в подзоне пологой линейной складчатости Присалаирской зоны. Кольчугинские  отложения образуют широкую зону гребневидной складчатости. Вытянутые  параллельно Салаирскому кряжу  широкие плоскодонные синклинали –  Никитинско-Касьминская, Ленинская, Егозово-Красноярская разделены узкими антиклиналями  – Никитинской, Ленинской, Мохово-Пестеревской и др.

Ленинская синклиналь, в пределах которой находится поле шахты, представляет собой широкую, концентрическую складку с ассиметричными крыльями и пологой мульдой, простирающуюся на северо-запад по среднему азимуту 290^о. Складка имеет поперечное поднятие шарнира, в результате чего поле шахты разделено на 3 части – западную, центральную и юго-восточную. Западную и юго-восточную части иногда называют соответственно Заинской и Ленинской брахисинклиналями.

Ленинская антиклиналь на большей части является симметричной складкой и только на 2-бис р.л., вблизи Кильчигизского взброса, она резко асимметрична, северо-восточное крыло ее падает под углом 45-55^о, юго-западное – под углом 20^о. Шарнир складки погружается на северо-запад под углом 7-10^о, при приближении к Кильчигизскому взбросу угол погружения выполаживается.

Основные складки часто  осложняются дополнительными. Последние  развиваются преимущественно на крыльях, обращенных в сторону тектонических  движений.

Выемочный блок №3 шахты имеет следующие границы:

• на юге, юго-западе – предохранительный целик под проектируемые вентиляционные штреки пластов Болдыревский и Поленовский;
• на востоке – границы предохранительного целика под главный квершлаг гор.+30м и далее граница предохранительного целика под уклоны №24-03 пласта Болдыревского и №25-03 пласта Поленовского;
• на севере – границы охранного целика под старые горные работы основного поля;
• на севере, северо-западе граница предохранительного целика под уклоны №24-01 пласта Болдыревского и №25-01 пласта Поленовского.

Размеры блока №3 в проектируемых  границах составляют: по простиранию-2,9 км, вкрест простирания- 3 км, площадь-10 км².

Угленосные отложения  шахтного поля шахты им.С.М.Кирова отнесены к Кольчугинской серии, Ерунаковской и Ильинской подсериям. Они вмещают  Ускатскую, Ленинскую и Грамотеинскую  свиты верхнепермского возраста. Отложения Ленинской свиты имеют  наибольшее распространение всей площади  шахтного поля. Мощность их составляет соответственно 250, 500 и 300 м.

Литологически состав представлен:

• пластами и пропластками - 5 %
• слоями аргиллитов и алевролитов   - 55 %
• песчаниками  - 40 %

Рыхлые отложения представлены покровными суглинками и аллювиальными  образованиями р. Ини. Общая мощность рыхлых отложений от 3 м до 60 м.