Проходка конвейерной выработки на шахте "Новодонецкая"

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТЫ И ШАХТНОГО ПОЛЯ

1.1 Общие сведения о шахте

1.2 Геологическая характеристика

1.3 Вскрытие и подготовка шахтного поля

1.4 Система разработки

1.5 Технология проведения 3 южного конвейерного штрека

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные условия

2.2 Анализ технологии базового варианта

2.3 Форма сечения выработки и тип крепи

2.4 Выбор типового сечения

2.5 Параметры крепление выработки

2.6 Способ и схема проведения выработки

2.7 Выбор проходческого оборудования

2.8 Расчёт скорости проведения выработки

2.9 ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.9.1 Расчет объёма работ по процессам на смену

2.9.2 Расчет комплексной нормы выработки и расценки

2.9.3 Составление графика выходов на сутки

2.9.4 Расчет продолжительности рабочих процессов на смену и составление графика организации работ

2.9.5 Краткое описание работ по сменам с расстановкой рабочих

3. Проветривание тупикового забоя

4. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УЧАСТКА

4.1 Выбор напряжений

4.2 Выбор участковой подстанции

4.3 Выбор кабелей

4.4 Выбор низковольтной аппаратуры управления

4.5 Комплектование распредпунктов

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

5.1 При эксплуатации машин и механизмов

5.2 При возведении крепи

5.3 Противопожарная защита

5.4 Контроль проветривания тупикового забоя

5.5 Предупреждение и локализация взрывов угольной пыли

5.6 Разгазирование выработки

5.7 Защита от поражения электрическим током

6. ЭКОНОМИЧЕСкАЯ ЧАСТЬ

6.1 Расчет производительности труда проходчиков на сутки (выход) и за месяц

6.2 Планирование и калькуляция себестоимости проведения одного погонного метра выработки по элементам затрат

6.3 Показатели экономической эффективности проходки

Выводы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

В топливно-энергетическом комплексе Украины уголь занимает приоритетное значение. Месторождения угля отличаются сложными горно-геологическими условиями.

Важнейшими направлениями в развитии угольной отрасли является создание и внедрение в производство техники нового поколения для комплексной механизации очистных и подготовительных работ.

С целью интенсификации добычи угля расширяется выпуск техники для проведения подготовительных выработок, особенно проходческих комбайнов способных разрушать крепкие и абразивные породы.

Ясиноватский машзавод серийно выпускает комбайны типа КСП-32, КСП-21. Новокраматорский завод производит новейшие комбайны П-110,П-160, которые прошли промышленное испытание на многих шахтах Донбасса и показали хорошие технико-экономические показатели.

Совершенствуются и средства транспортирования горной массы из подготовительных забоев. Например, широко применяются телескопические конвейеры, специально приспособленные для работы в проходческих забоях типа 1ЛТП-80, 2ЛТП-80.

Ритмичная работа шахт по угледобыче невозможна без своевременной подготовки новых очистных забоев, а это требует повышенного внимания к технической оснащенности и правильной организации работ горно-проходческих участков. Учитывая актуальность этой проблемы для шахты, целью данного проекта является разработка проведения конвейерного штрека на базе новой технологии, с внедрением новой механизации выпускаемой на предприятиях Украины, разработка мер безопасности в подготовительном забое.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТЫ И ШАХТНОГО ПОЛЯ

1.1 Общие сведения о шахте

Поле шахты "Новодонецкая" расположена в северо-западной части Красноармейского промышленного района. Шахта введена в эксплуатацию в 1968г. с мощностью 1200000 тонн в год или 4000 тонн в сутки. Балансовые запасы поля составляют 78858000 тонн. Срок службы шахты 48лет.

Границами шахтного поля являются:

- по простиранию на севере общая граница с шахтой "Красноармейская"

- на юге прямая линия общая граница с шахтой "Белозерская"

- верхней границей является выход пластов на поверхность карбона

- нижняя техническая граница по изогипсе минус 650 метров.

Размер шахтного поля по простиранию 7км, по падению 2,5км.

Режим работы шахты непрерывный, подземные участки работают в четыре смены по 6часов.

Шахта "Новодонецкая" отнесена к третьей категории по газу, относительная газообильность 13,5м³ / т. Суфлярных выделений и внезапных выбросов метана не наблюдалось.

1.2 Геологическая характеристика

Угленосная толща шахтного поля сложена породами слабого метаморфизма и представлена свитами С₂ ⁵ , С₂ ⁶ ,С₂ ⁷ . Основными рабочими пластами являются , К₈ , К₇ , К₅ .

Залегание пластов спокойное с углом падения 10 - 12⁰ .

Боковые породы непосредственно примыкающие к пластам как в кровле, так и в почве являются неустойчивыми, кроме того на многих пластах отмечается наличие "ложной кровли".

Проектируемый пласт на участке проведения конвейерного штрека имеет трехпачечное строение.

Общая вынимаемая мощность пласта 1,68м. Сопротивление угля резанию 240 кН / м² . Марка угля Г. Коэффициент крепости по шкале Протодьяконова f = 1,5, объемная масса 1,29т / м³ , угол падения 10⁰ –12.

Пласт к самовозгоранию не склонен, опасен по метану и взрыву угольной пыли, не выбросоопасен. Температура горных пород на проектируемой отметке 26⁰ .

В непосредственной кровле пласта залегает аргиллит с коэффициентом крепости f = 3, мощностью 2 – 4 метра. Основная кровля пласта аргиллит крепостью f = 3 - 4, мощностью 7-9метров. Объемная масса пород кровли 2 т/м³ .

В непосредственной почве залегает аргиллит мощностью до 1,5м с крепостью f = 3, под которым располагается крепкий устойчивый алевролит мощностью 2-6м и крепостью f = 5.

1.3 Вскрытие и подготовка шахтного поля

Поле шахты вскрыто двумя центральносдвоенными вертикальными стволами и горизонтальными квершлагами.

На выходе пластов под наносы размещаются три шурфа и два вентиляционных квершлага.

Основные вертикальные стволы пройдены до отметки минус 140,9м на глубину 318м. На этой отметке заложен основной откаточный горизонт 320м.

На шахте применяется панельная схема подготовки. Отработка ярусов внутри панелей нисходящая. Отработка выемочных участков производится от границ панелей в направлении к панельным уклонам и ходкам. Панели, как правило, двукрылые. Размеры панелей по падению 1200 – 1300м, по простиранию 2000 – 3000м. Наклонная высота ярусов 190 – 230м., между ярусов целики не оставляются.

1.4 Система разработки

На шахте все рабочие пласты отрабатываются по системе разработки длинными столбами по простиранию. Оконтуривание выемочных участков ведется одновременно двумя бригадами. Оба штрека проводятся узким забоем сводчатой формы с присечкой вмещающих пород.

Конвейерный штрек проводится сечением 13,8м² , вентиляционный 11,2м² .

В настоящее время в уклонной части пласта находится 3 южная лава ступенчатого уклона. Длина лавы 185м оборудована комплексом КМ-87УМН. Длина выемочного поля 1500м.

Схема проветривания участка возвратноточная. Свежий воздух поступает с южного ходка и ступенчатого уклона №1 на конвейерный штрек, в лаву, а затем в вентиляционный штрек, вентсбойку и вентиляционный ходок.

1.5 Технология проведения 3 южного конвейерного штрека

При подготовке лавы конвейерный штрек по пласту проводился узким забоем с двухсторонней подрывкой боковых пород. Площадь сечения в проходке 16,2м² , в свету 11,2/12.8 м² после и до осадки.

В качестве крепи применялась арочная податливая металлокрепь КМПА-3/13,8 с деревянной затяжкой и шагом установки рам 0,8м.

Штрек проводился комбайном ГПКС с совместной выемкой угля и породы и транспортировкой конвейером 1Л-100К через перегружатель конвейер СП-202.

Вспомогательные материалы в забой доставлялись одноконцевой канатной откаткой в вагонетках ВГ-2,5 с помощью грузовой лебедки ЛВ-25.

Возведение постоянной крепи в забое выполнялось вручную.

Достигнутая скорость проведения 180м в месяц. В забое работала суточная бригада с явочным штатом 24 человека, списочным 46 человека.

Производительность труда проходчиков составила 0,25 м на выход, за месяц 3,9 м на человека. Себестоимость проведения 1м. пог.1587 грн.

шахта штрек выработка горная

2 . ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные условия

Проектируемый 3северный конвейерный штрек ступенчатого уклона пласта предназначен для подготовки новой лавы в северном крыле панели.

Штрек будет служить для транспортировки угля из очистного забоя, подачи свежей струи воздуха, доставки материалов и прочих вспомогательных целей.

Срок службы выработки 3года, глубина заложения 476м от поверхности, максимальная протяженность 900м.

Основным видом транспорта будет конвейер 1ЛТ-100. В качестве вспомогательного транспорта предполагается применение напочвенной дороги ДКНЛ-1.

В выработке будет один рельсовый путь шириной колеи 900мм. Расход воздуха при эксплуатации 1120м³ /мин.

2.2 Анализ технологии базового варианта

Технологическая схема 3южного конвейерного штрека имеет ряд недостатков:

- применяемый комбайн ГПКС по своей характеристике работает на пределе своих возможностей в проектируемом сечении. Комбайн устарел, требует ремонта;

- транспортные средства так же не обеспечивают высоких темпов проходки, применение двух ленточных конвейеров увеличивает число пересыпов и число обслуживающего персонала;

- вспомогательный транспорт с использованием лебедок мало производителен и неудобен в эксплуатации.

С целью совершенствования технологической схемы проектируемого штрека предлагаются следующие меры:

- применить в забое более производительный и надежный проходческий комбайн

- усовершенствовать транспортную цепочку за счет применения телескопического конвейера

- для доставки материалов применить напочвенную канатную дорогу

- для частичной механизации крепления штрека применить подвесной крепеустановщик

- для повышения безопасности работ и надежности крепления штрека применять железобетонные затяжки вместо деревянных.

2.3 Форма сечения выработки и тип крепи

Основными формами сечения выработок в настоящее время являются сводчатые и трапециевидные. Сводчатые формы более благоприятны с точки зрения устойчивости, выдерживают более высокое верхнее давление. Опыт работы шахт показывает, что увеличением глубины разработки эта форма становится наиболее рациональной, особенно если выработка испытывает влияние очистных работ, На основании вышесказанного для заданных условий принимаем арочную форму штрека.

В практике шахт Донбасса выработки со сводчатой формой сечения крепятся металлической арочной крепью из спецпрофиля СВП. Под действием горного давления контур выработки испытывает смещение, величина которого зависит от устойчивости пород, размеров сечения и срока службы. С целью предупреждения разрушения крепи она должна быть податливой. Крепь может быть трёхзвенной (податливость её составляет 300-400мм) и пятизвенной КМП А5 (с вертикальной податливостью до 1000мм).

Поданным шахты на проектируемом участке в выработках предполагается смещение пород не превышающее 300мм. В этом случае применяем металлическую податливую крепь КМПА-3.

2.4 Выбор типового сечения

Поперечное сечение выработок должно соответствовать типовым стандартам [1, п.2.2.3].

Размеры выработки зависят от давления, назначения выработки, размеров транспортного оборудования, количества воздуха, зазоров, предусмотренных ПБ.

Для выбора типового сечения рассчитаем необходимую ширину выработки по основанию в метрах.

В = m. + А + С + p + n + 2a + в

гдеm – зазор между крепью и конвейером, m = 0,4м [1, п.2.2.3]

р – зазор между конвейером и подвижным составом,

р = 0,4м

n – зазор для прохода людей, n = 0,7м

C – ширина конвейерного става, С = 1,3м

А – ширина подвижного состава, А = 0,94м

а – уширение выработки за счёт кривизны ножек крепи

а = 0,2 м

в – запас на боковую усадку крепи,

в = 0,4 м – для штреков [2, с. 18]

В = 0,4 + 0,94 + 1,3 + 0,4 + 0, 7+ 2 × 0,2 + 0,4 = 4,5 м

По значению минимальной расчётной ширины выработки, с учётом запаса на безремонтное поддержание принимаем типовое большее сечение по приложению 4 [2, с. 63]

Принимаем ближайшее большее типовое сечение с шириной выработки в свету 4,75м. Это будет сечение с типоразмером крепи КМП – А3 / 13,8.

Проверим это сечение по скорости воздушной струи

V_возд. =

гдеS_св – сечение выработки в свету после осадки, м²

Q = 1120 м³ /мин – расход воздуха по штреку при эксплуатации.

Расчётная величина V_возд. должна быть в пределах допустимых значений, обусловленных ПБ, а именно от 0,25 м/с до 6 м/с.

Значит сечение выбрано правильно.

Параметры сечения заносим в таблицу 1 [2, с. 63]

Таблица1. – Характеристика сечения

2.5 Параметры крепление выработки

Крепится штрек трехзвенной металлической арочной крепью КМП – А3/13,8 из спецпрофиля СВП – 27. Крепь предназначена для крепления выработки в зоне влияния очистных работ со сроком службы от 2 до 15 лет с крепостью пород с f = 2 – 9 и состоит из: верхняка и двух стоек, скреплённых внахлёстку скобами.

Возведение крепи начинают с установки стоек, уже скреплённых скобами с дополнительными стойками, в лунки и скрепляют их межрамными стяжками с ранее установленной аркой.

Устанавливают помост или подвесной полок, с которого на стойки укладывают верхняк, чтобы нахлёстка была 400 мм и соединяют их двумя парами скоб, предварительно заложив в замки между днищами стойки и верхняк деревянные прокладки. Верхняк соединяют с верхняком ранее установленной рамы межрамной стяжкой. Между замками смежных рам устанавливают межрамные деревянные распорки и пробивают деревянные клинья в двух точках между крепью и стенками выработки на высоте, равной примерно 0,6 её ширины.

После чего затягивают сначала кровлю, а затем бока выработки железобетонными затяжками, пустоты за ними заполняют мелкой породой.

Так как проходку осуществляем с креплением по мере подвигания забоя на одну раму, то временное выдвижное крепление не применяем (при необходимости его функции будет выполнять крепеустановщик КПМ-8).

Расстояние между рамами крепи определяем по формуле:

r_max = , м

гдеf = 3 крепость пород кровли

Р_кр – несущая способность одной рамы из СВП – 27,

Р_кр = 160 кН [2, т.10]

g - объёмная масса пород кровли, g = 2 т/м³ (по данным шахты)

а – полупролёт арки в проходке

а =

r_max =

Окончательно расстояние между рамами принимаем r = 0,5 м [2, табл. 11]

Межрамное ограждение служит для равномерного распределения давления породы на крепь и предупреждения вывалов. Ограждение бывает деревянное, железобетонное и металлическое сетчатое. В проекте принимаем железобетонные затяжки для затяжки кровли. Длина затяжки 1,0м, ширина 0,2м, толщина 0,05м. Вдоль оси выработки они укладываются встык. С учётом срока службы и малой крепости пород железобетонная затяжка используется и для кровли, а для боков штрека предусматриваем металлическую сетчатую затяжку.

2.6 Способ и схема проведения выработ ки

Способ проведения зависит от физика – механических свойств пород, площади поперечного сечения и длины выработки. В зависимости от способа отделения горных пород от массива различают комбайновую, буровзрывную, гидравлическую технологии.

Коэффициент крепости пород, арочная форма сечения выработки, большая протяжённость штрека (>300м) позволяют применить при прохождении штрека прогрессивный способ проходки с помощью проходческого комбайна. Комбайновый способ обеспечивает более высокую производительность труда и скорость проходки, безопасность ведения работ, большую устойчивость выработки, снижает стоимость проведения выработки по сравнению с БВР.

Штрек будет проводиться узким забоем, при котором уголь вынимается только в пределах поперечного сечения выработки, а порода выдаётся на поверхность. Достоинства этого способа, по сравнению с широким забоем: более высокая скорость проведения, лучшая устойчивость выработки, меньшие затраты на её поддержание. Основной недостаток – выдача породы на поверхность, что загружает подземный транспорт и подъём, а также отвалы загрязняют продуктами горения воздух вблизи шахт.

Учитывая слабую крепость пород кровли, принимаем преимущественно верхнюю подрыву, однако угол наклона пласта не позволяет разместить под таким наклоном основание штрека. Таким образом, частично подрываем и породы почвы.

Определим площадь угольного и породного забоя.

Площадь угольного забоя

S_уч. =

гдеm – мощность пласта;

В_прох. – ширина выработки в проходке

- угол наклона пласта, a = 10⁰

Сечение породного забоя

S_пор. = S_прох. – S_уч. = 16,2 – 8,9 = 7,3 м²

Коэффициент присечки породы:

к_п =

Коэффициент К_п характеризует, какую часть порода занимает в сечении выработки.

Учитывая мощность пласта более 1метра, в проекте целесообразно было бы принять раздельную выемку угля и породы.

Однако применение конвейерного транспорта в штреке делает это практически невозможным, так как на конвейерах большой длины трудно разделить отдельно уголь и породу. Поэтому принимаем совместную выемку угля и породы.

2.7 Выбор проходческого оборудования

По способу обработки забоя исполнительным органом комбайны бывают избирательного действия, которые обрабатывают забой последовательно слоями или заходами и бурового действия, которые обрабатывают одновременно всю площадь забоя.

На угольных шахтах применение нашли комбайны избирательного действия, так как они имеют хорошую маневренность, возможность проводить выработки, различные по форме и поперечному сечению, сравнительно небольшую стоимость. Они имеют стреловидный исполнительный орган, оснащённый на конце резцовой коронкой и гусеничный механизм перемещения по выработке. На основании технических характеристик комбайнов для нашего случая:

при f = 3; к_п =0,45; S_пр = 16,2 м² , L = 910 м можно принять комбайны типа КСП-21,П-110 и КСП 32.

Комбайн КСП-21 будет работать на пределе своих возможностей по площади и высоте сечения, КСП –32 более тяжелый и дорогой, а наиболее подходящим является П-110.

Комбайн предназначен для проведения горизонтальных и наклонных выработок (до 10⁰ ), сечением от 7 до 22м² с коэффициентом крепости пород f £ 7 с общей присечкой до 75%. Производительность по углю – 1,75 м³ /мин, по породе – 0,25 м³ /мин, форма сечения выработки арочная, скорость передвижения – 2м/мин, мощность установленных электродвигателей – 165 кВт, масса комбайна –30т.

Эффективная работа комплектов оборудования с проходческими комбайнами зависит от производительности транспортных средств и возможности их непрерывной работы. Для обеспечения непрерывности транспорта принимаем ленточный телескопический конвейер 2ЛТ-100, который может обеспечивать длину до 1500 м, и будет использован в дальнейшем в транспортной цепи лавы. Для перегрузки горной массы с комбайна на конвейер принимаем специальный ленточный перегружатель, который прикрепляется к комбайну.

Для доставки материалов в забой предусматриваем специальные площадки системы ПАКОД. Площадки цепляются к буксировочной вагонетке и доставляются в забой напочвенной канатной дорогой ДКНЛ. Дорога может использоваться в выработках со сложным знакопеременным профилям при углах наклона до 10⁰ . Длина транспортирования 1100 м.

В забое штрека предусматриваем следующий инструмент: лом, кайло, кувалду, лопату, отбойный молоток, топор, гаечные ключи и др.

Для механизации работ по возведению постоянной крепи и доставки элементов крепи от места складирования до забоя принимаем крепеустановщик КПМ-8, который предназначен для минимального сечения 9,2 м² . Передвижение крепеустановщика осуществляется по монорельсу.

2.8 Расчёт скорости проведения выработки

Технически возможная скорость проведения


29-04-2015, 00:31