Проектирование шахты

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ УГЛЯ В ШАХТНОМ ПОЛЕ

2 РЕЖИМ РАБОТЫ, МОЩНОСТЬ И СРОК СЛУЖБЫ ШАХТЫ

3 ВСКРЫТИЕ ШАХТНОГО ПОЛЯ

4 ПОДГОТОВКА ШАХТНОГО ПОЛЯ

5 СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ

6 ТЕХНОЛОГИЯ, МЕХАНИЗАЦИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

7 ОБЪЕМ ГОРНЫХ РАБОТ НА МОМЕНТ СДАЧИ ШАХТЫ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

8 КАПИТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ШАХТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Угольная промышленность – одна из ведущих отраслей ТЭК. Уголь используют как технологическое сырье (в виде кокса) в черной металлургии и химической промышленности (коксовые газы) для производства минеральных удобрений и пластмасс, а также уголь используют как энергетическое сырье для производства электроэнергии на ТЭС, для отопления жилищ. Общие геологические запасы угля в России оцениваются в 4 трлн тонн. В России сосредоточено 12% мировых запасов угля. До революции Россия занимала 6 место в мире по добыче и 20% потребляемого угля закупала за границей (в основном из Германии). Бывший СССР занимал 1-ое место по добыче и экспорту угля. Россия занимает 4-ое место в мире (1-ое – Китай, потом США, ФРГ) по добыче каменного угля.

Среди отраслей ТЭК угольная промышленность находится в наиболее кризисном состоянии. Угольной промышленности предстоит болезненная реконструкция, убыточные и неперспективные шахты (42 из 236) будут закрыты. В настоящее время государственная корпорация “Рос уголь” разрабатывает план оптимизации отрасли и пути перехода ее к рыночным отношениям, будет происходить дальнейшее акционирование предприятий и их объединение. Угледобыча будет сохранена, но на новых условиях, следовательно, на данный период главными задачами являются: стабилизация уровня добычи угля, привлечение инвестиций государства и кредитов МБРР, внедрение новых технологией. В перспективе необходимо осуществлять структурную перестройку отрасли, снизить издержки на добычу, сократить число убыточных предприятий, увеличить мощность на действующих эффективных предприятиях.

Огромное внимание уделяется совершенствованию технологий подземной добычи угля, которая обеспечивала бы высокую эффективность выемки пластов, рациональность использования запасов и безопасность работ на шахтах.

Задачами данного курсового проекта являются:

-выбор рациональных схем и способов вскрытия и подготовки шахтного поля;

-выбор системы разработки;

-расчет параметров шахты;

-выбор технических средств очистных работ.

С учетом изложенного, преследуется цель научиться научным методам разработки месторождений угля, т.е. экономически обоснованному извлечению угля с минимальными затратами живого и овеществленного труда при безусловной безопасности ведения горных работ.

строительство шафта уголь горный

1 ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ УГЛЯ В ШАХТНОМ ПОЛЕ

Границы и размеры шахтного поля по простиранию и падению указываются в задании на курсовой проект.

Подсчет балансовых запасов угля в шахтном поле рекомендуется производить методом среднеарифметического подсчета по формуле:

где - размер шахтного поля по простиранию, м;

- размер шахтного поля по падению, м;

- мощность i-го пласта, м;

- объемная масса угля, т/м³ ;

- производительность пласта, т/м² .

Промышленные запасы угля определяются путем вычитания из балансовых запасов потерь угля в недрах, т.е.:

Где - общешахтные потери угля под зданиями, сооружениями, природными объектами, подлежащими охране от подработки и т.п., т;

- эксплуатационные потери угля, т.

Суммарные проектные потери угля в недрах можно определить по формуле:

- коэффициент извлечения угля из шахтного поля.

Коэффициент извлечения угля из шахтного поля принимается равным при разработке пластов: тонких – 0,90-0,95; средней мощности – 0,85-0,90; мощных – 0,80-0,85.

2 РЕЖИМ РАБОТЫ, МОЩНОСТЬ И СРОК СЛУЖБЫ ШАХТЫ

Режим работы и срок службы шахты устанавливается в соответствии с основными направлениями и нормами технологического проектирования угольных шахт.

Режим работы шахты по добыче угля и рабочих рекомендуется принимать следующим:

Число рабочих дней в году – 300;

Число рабочих смен по добыче угля в сутки – 3;

Продолжительность рабочей смены на подземных работах: для шахт с особо вредными и тяжелыми условиями труда – 6 часов; для остальных шахт – 7 часов;

Продолжительность рабочей смены на поверхностных работах – 8 часов;

Режим работы рабочих – пятидневная рабочая неделя с одним общим и одним скользящим выходными днями.

Расчетная прокатная мощность шахты (если не задана в задании на проектирование) определяется с учетом величины промышленных запасов и нормативного срока службы шахты по формуле:

Где - расчетная проектная мощность шахты, млн.т/год;

- промышленные запасы шахтного поля, млн.т;

- нормативный срок службы шахты, год.

Нормативный срок службы шахты принимается равным: 40-50 годам для шахт, имеющих промышленные запасы угля в пределах 45-75 млн.т; 50-60 годам – для шахт, имеющих промышленные запасы, превышающие 75 млн.т.

Окончательная проектная мощность шахты принимается с учетом параметрического ряда проектных мощностей шахт: 0,9, 1,2, 1,5, 1,8, 2,1, 2,4, 3,0, 3,6, 4,6, 6,0 млн.т/год.

Полный срок службы шахты определяется по формуле:

Где - время освоение проектной мощности шахты, год;

- время затухания добычи, год.

Нормами продолжительности освоения мощностей, вводимых в действие предприятий установлены следующие сроки освоения проектных мощностей угольных шахт:

А) не более одного года – для шахт мощностью до 0,6 млн.т/год;

Б) не более двух лет – для шахт мощностью 0,6-1,2 млн.т/год;

В) не более трех лет – для шахт мощностью 1,2-3,0 млн.т/год;

Г) для крупных шахт мощностью 3 млн.т/год и более, а также шахт с глубиной ведения горных работ более 800 м сроки освоения проектных мощностей определяются проектом шахты.

Время затухания добычи принимается равным не более 20% продолжительности отработки последнего горизонта.

3 ВСКРЫТИЕ ШАХТНОГО ПОЛЯ

1.Способ вскрытие шахтного поля принимается на основании качественного анализа достоинства и недостатков не менее двух технически возможных в заданных горно-геологических условиях вариантов вскрытия.

При выборе способа вскрытия шахтного поля необходимо исходить из обеспечения максимальной концентрации горных работ за счет высокой нагрузки на очистной забой, выемочное поле, пласт и горизонт, минимального объема проведения и поддержания горных выработок бесступенчатого и, по возможности, непрерывного транспорта.

Для каждого из сравниваемых вариантов в пояснительной записке приводится вертикальная схема вскрытия с указанием основных параметров: глубины стволов, их места заложения, схемы проветривания, длины вскрывающих квершлагов, капитальных бремсбергов или уклонов и т.п.

Основными схемами вскрытия рекомендуется принимать:

А)для пологих и наклонных пластов – вертикальными стволами и капитальными квершлагами с отработкой всех запасов угля в шахтном поле на одном подъемном горизонте бремсберговыми и бесступенчатыми уклонными полями; вертикальными стволами и погоризонтальными квергшлагами (при значительных размерах шахтного поля по падению) с квершлагами (при значительных размерах шахтного поля по падению) с отработкой запасов бромсберговыми и уклонными полями на каждом подъемном горизонте; главными наклонными и вспомогательными вертикальными стволами – при глубине подъемного горизонта до 600 м и отсутствии плывунов и сильно водоносных пород;

При больших размерах шахтного поля, высокой метанообильности пластов и мощности шахты свыше 2,4 млн.т/год принимать блоковый способ вскрытия с независимым проветриванием каждого блока, транспортированием угля по магистральным штрекам и подъёмом его по центральным подъемным стволам;

Уклонные работы допускаются только при разработке последнего горизонта и длине уклона не более 1000-1200 м;

Б)для крутонаклонных и крутых пластов – вертикальными стволами и этажными квершлагами. При этом стволы следует закладывать в лежачем боку свиты для исключения возможности их подработки и уменьшения потерь угля в целиках под промплощадку;

В)в районах с горным рельефом поверхности вскрытия шахтного поля принимать штольнями вне зависимости от углов падения пластов.

Вертикальная схема вскрытия выбранного варианты вскрытия шахтного поля, с указанием азваний горных выработков, основных размеров и схемы проветривания шахты (стрелками), вычерчивается на листе формата А1. На том же листе приводится горизонтальная схема вскрытия шахтного поля (план выработок первого откаточного горизонта).

2.В соответствии с принятой проектной мощностью шахты выбирается рациональный вид транспорта по вскрытию и подготовительным выработкам.

В зависимости от величины грузопотока расстояния транспортирования, уклонов выработки и транспортируемых грузов применяется локомотивный или конвейерный магистральный транспорт.

Основным видом транспорта является локомотивная откатка.

В зависимости от сцепного веса рудничные локомотивы делятся на три группы: легкие – до 70 кН; средние – от 70 до 100 кН и тяжелые – свыше 100 кН.

Контактные электровозы используются в негазовых и неопасных по пыли шахтах, а также в шахтах I и II категорий по метану в откаточных выработках со свежей струей воздуха. В остальных случаях применяются аккумуляторные электровозы, дизелевозы и гировозов в соответствии с категорийностью шахты по пылегазовому режиму и требованиями правил безопасности.

В настоящее время на большинстве угольных шахт в составах, которые перевозят тяжелые электровозы, используются вагонетки ёмкостью не менее 2,5 м³ . Для электровозов со сцепным весом 280 кН следует использовать большегрузные вагонетки ёмкостью 3,3-5,6 м³ .

3.Выбираем тип подъемных сосудов по главным вскрывающим выработкам.

При вскрытии шахтного поля вертикальными стволами подъем угля и породы следует предусматривать однократными скиповыми подъемными установками, а на вспомогательных стволах устанавливать одноконцовые клеевые подъемные установки.

При вскрытии шахтного поля наклонными стволами конвейерные подъемы оснащаются ленточными конвейерами с лентой шириной 1000 и 1200 м. При этом в главном наклонном стволе устанавливают один, реже два конвейера типа 2ЛУ100 или 2ЛУ120.

4.По принятому типу подъемных сосудов и их параметрам принимаются размеры главного и вспомогательного ствола.

5.В соответствии с рекомендуемыми для угольных шахт технологическими схемами околоствольных дворов выбирается тип околоствольного двора.

6.Сочетания вскрывающих и подготовительных горных выработок выбираются типовыми по габаритам транспортных средств и подъемных сосудов и проверяются по максимальной доступной скорости струи воздуха.

Расход воздуха по выделению метана определяется по формуле:

Где - суточная мощность шахты, т;

- допустимая концентрация метана в исходящей вентиляционной струе воздуха из шахты, %;

- относительная газообильность выработок шахты с учетом дегазации, м³ /ч;

- коэффициент дегазации пластов, принимаемый в зависимости от схемы дегазации равным 0,3-0,6;

- относительная газообильность выработок шахты, м³ /ч;

- максимальная глубина разработки, м;

- глубина зоны газового выветривания, м;

- остаточная метанообильность на границе зоны газового выветривания, м³ /т;

- ступень метанообильности, м/(м³ /т).

Для наших расчетов значения находятся в пределах 50-150 м, а значения - в пределах 20-35 м/( м³ /т).

Расход воздуха по наибольшему числу людей, одновременно находящихся в шахте определяется по формуле:

Где - наибольшее число людей, одновременно находящихся в шахте, чел.

Где - коэффициент, учитывающий количество людей, одновременно находящихся в шахте во время пересменки, ;

- месячная производительность труда подземного рабочего, т/мес; принимается на менее 120-150 т/мес.

- количество рабочих смен в сутки.

Расчет воздуха по расходу ВВ на комплексно-механизированных шахтах не производим.

Расход воздуха для проветривания шахты с учетом горнотехнических условий определяется по формуле:

Где - расход воздуха для проветривания шахты, принимаемый максимальным по рассмотренным выше факторам, м³ /мин;

- коэффициент учитывающий горнотехнические условия шахты:

Где - коэффициент, учитывающий утечки воздуха за пределами выемочных участков;

- коэффициент, учитывающий проветривание поддерживаемых выработок;

- коэффициент, учитывающий утечки и распределение воздуха в зависимости от числа одновременно разрабатываемых горизонтов, при одном, двух, трех горизонтах принимается равным, соответственно 0, 0,10, 0,15;

- коэффициент учитывающий обособленно проветриваемые камеры, принимается равным 0,10;

- коэффициент учитывающий число проветриваемых участков; при числе участков 1-4, 5-10 и более 10 принимается равным соответственно 0,15, 0,20, 0,30.

- коэффициент, учитывающий схему проветривания шахты; принимается для секционной, центральной, фланговой крыльевой, фланговой групповой и фланговой участковой схемы проветривания равным, соответственно: 0,10, 0,20, 0,15, 0,10 и 0;

- коэффициент, учитывающий обособленно проветриваемые подготовительные выработки, при столбовой системе разработке на мощных пластах м проведении выработок без подрывки боковых пород принимается равным 0,20; на пластах малой мощности при проведении выработок с подрывкой боковых пород принимается равным 0,10; при сплошной системе разработке – 0,05. Другие системы разработки приравниваются к столбовым или к сплошным в зависимости от наличия или отсутствия обособленно проветриваемых подготовительных выработок, проводимых по угольным пластам.

7.Производится выбор места заложения стволов в шахтном поле. По простиранию пластов при равномерном распределении запасов угля в шахтном поле главный ствол располагается в середине шахтного поля по простиранию.

8.Производится построение целика под промплощадку шахты.

4. ПОДГОТОВКА ШАХТНОГО ПОЛЯ

Данный раздел выполняется в следующей последовательности.

1. Устанавливается тип шахты.

В зависимости от конкретных горно-геологических условий месторождения может быть принята индивидуальная или блоковая шахта. Как правило, принимается индивидуальный тип шахты с единой системой проветривания. Блоковый тип шахты с секционной системой проветривания выбирается при проектировании крупных шахт на месторождении с большими размерами шахтного поля по простиранию (обычно более 6000 м) и высокой газообильностью угольных пластов.

2. Устанавливается способ подготовки шахтного поля.

В зависимости от горно-геологических условий залегания угольных пластов и основных параметров шахты могут быть применены следующие способы подготовки шахтного поля: погоризонтный, панельный, этажный или комбинированный.

Согласно нормам технологического проектирования угольных шахт следует принимать:

А) погоризонтный способ – для необводненных пластов при углах падения от 0° до 10° с подвиганием очистного забоя в бремсберговых полях по падению, а в уклонных – по восстанию, для обводненных пластов при тех же углах падения – с подвиганием очистного забоя в бремсберговых и уклонных полях по восстанию;

Б) панельный способ – для пластов с углами падения от 0° до 5° и от 10° до 20° при любо их мощности и обводненности, а также для сильно обводненных пластов любой мощности с углами падения менее 10°;

В) этажный способ – для пластов с углами падения более 25°, а также при углах падения менее 25° при небольших размерах шахтного поля по простиранию (до 2-4 км), при разработке пластов опасных или угрожаемых по внезапным выбросам угля, газа и породы;

Г) комбинированный способ – обычно при изменяющихся углах падения пластов.

3. Выбираем способ подготовки угольных пластов.

Возможны следующие способы подготовки угольных пластов: самостоятельный (полевой или пластовый), групповой (полевой или пластовый) и комбинированный.

Способ подготовки пластов принимается на основании качественного сравнения возможных вариантов подготовки, опыта разработки пластов на шахтах, правил технической эксплуатации и основных направлений технологического проектирования угольных шахт.

Самостоятельная подготовка рекомендуется при расстоянии между пластами по нормали более 40 м; при меньшем расстоянии между пластами следует применять групповую подготовку при помощи промежуточных квершлагов. Группирование пластов при междупластии больше 40 м должно быть обосновано технико-экономическими расчетами.

Пластовую подготовку следует применять при разработке пластов неопасных по внезапным выбросам и самовозгоранию угля до глубины 100-400 м и породах не ниже средней устойчивости.

В остальных случаях следует ориентироваться на применение полевой подготовки угльных пластов.

В случае применения групповой подготовки пластов нустанавливаются число групп пластов в свите, число пластов в каждой группе и групповык выработки.

Устанавливается количество этажей (панелей, выемочных столбов) в шахтном поле и их размеры.

При этажном способе подготовки шахтного поля, в случае моноклинального залегания пластов, их выдержанности по мощности и разделении этажей на подэтажи наклонная высота всех этажей принимается одинаковой и определяется в следующей последовательности:

А)определяется приближенная наклонная высота этажа

,

Где - длина очистного забоя, м;

- количество подэтажей в этаже;

- суммарная ширина целиков, оставляемых около горизонтальных горных выработок в пределах наклонной высоты этажа, м;

- суммарная ширина горизонтальных горных выработок, проводимых по простиранию


29-04-2015, 00:31