Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Сибирский Государственный индустриальный университет»
Кафедра разработки пластовых месторождений
Расчетно - пояснительная записка к курсовой работе
по дисциплине: «Горное дело»
Выполнил: ст.гр. ЭУГ – 092
Гилязова Ю.Н.
Проверил: ст. преподаватель
Риб С.В.
Новокузнецк 2010
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
Исходные данные…………………………………………………………………4
1 Основные параметры шахты…………………………………………………..5
1.1 Расчет промышленных запасов шахтного поля…………………………...5
1.2 Расчет годовой мощности шахты…………………………………………..9
1.3 Расчет срока службы шахты……………………………………………….11
2 Выбор способа и схемы вскрытия шахтного поля…………………………..12
2.1 Выбор способа вскрытия шахтного поля………………………………...12
2.2 Выбор схемы вскрытия шахтного поля…………………………………..14
2.3 Безопасность ведения горных работ при вскрытии шахтного поля……19
3 Выбор способа и схемы подготовки шахтного поля………………………..21
3.1 Выбор способа подготовки шахтного поля……………………………...21
3.2 Выбор схемы подготовки шахтного поля………………………………..21
3.3 Безопасность ведения горных работ при подготовке шахтного поля….22
4 Система разработки……………………………………………………………24
4.1 Выбор и обоснование системы разработки……………………………...25
4.2 Технические средства очистных работ…………………………………..26
4.3 Размеры выемочных полей и очистных забоев………………………….28
4.4 Нагрузка на очистной забой………………………………………………28
4.5 Проверка нагрузки на очистной забой по газовому фактору…………...29
4.6 Определение числа действующих очистных забоев…………………….30
4.7 Технологическая схема шахты……………………………………………30
4.8 Горнотехнические показатели работы шахты…………………………34
4.9 Безопасность ведения очистных работ…………………………………...35
Заключение……………………………………………………………………….41
Список литературных источников……………………………………………...42
Введение
Угольная промышленность – это одна из ведущих отраслей топливно-энергетического комплекса России. Огромное внимание уделяется совершенствованию технологий подземной добычи угля, которая обеспечивала бы высокую эффективность выемки пластов, рациональность использования запасов и безопасность работ на шахте. Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране, характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений угля. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом созданий необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспорт полезных ископаемых и грузов, на проветривание и создание благоприятных условий труда горных рабочих.
Курсовая работа выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения задач конструирования, проектирования и организации ведения горных работ.
Задачи:
1. Рассчитать параметры шахты.
2. Выбрать рациональный способ и схемы вскрытия и подготовки шахтного поля.
3. Выбрать систему разработки и технологические средства очистных работ.
4. Исследовать безопасность ведения горных работ при подготовке и вскрытии шахтного поля и ведения очистных работ.
Исходные данные
| Угол падения α, град |
16 |
|
| Мощность угольных пластов, м |
m1 |
3,5 |
| m1 |
3,0 |
|
| m1 |
3,2 |
|
| Мощность междупластий, м |
d1 |
30 |
| d2 |
40 |
|
| Мощность наносов, м Hнаносы |
10 |
|
| Объемная масса, т/м3 γ |
1,25 |
|
| Коэффициент крепости, f |
1,2 |
|
| Размер шахтного поля, м |
По простиранию, S |
5600 |
| По падению, H |
2600 |
|
1 Основные параметры шахты
1.1 Расчет промышленных запасов шахтного поля
Геологические запасы шахтного поля – это общие запасы месторождений, определяются по следующей формуле:
Zгеол =Zбал +Zзаб , т (1)
где Zбал – балансовые запасы
Zзаб – забалансовые запасы.
Балансовые запасы – это запасы, использование которых в промышленности, при существующем развитии техники и технологии экономически целесообразно.
Забалансовые запасы – это запасы, использование которых в промышленности, при существующем развитии техники и технологии экономически нецелесообразно.
В идеальном случае шахтное поле имеет форму прямоугольника. Балансовые запасы шахтного поля определяются по формуле:
Zбал
=SH
mi
γi
),т (2)
где n – количество пластов в шахтном поле
mi – мощность i-го пласта
γi – объемная масса i-го пласта,γ1 =γ2 =γ3 =γ
Балансовые запасы 1 пласта определяются:
Zбал1 =5600*2600*3,5*1,25=63700000т.
Балансовые запасы 2 пласта определяются:
Zбал2 =5600*2600*3,0*1,25=54600000т.
Балансовые запасы 3 пласта определяются:
Zбал3 =5600*2600*3,2*1,25=58240000т.
Общие балансовые запасы определяются:
Zбал =Zбал1 +Zбал2 +Zбал3 (3)
Zбал =63700000+54600000+58240000=176540000т.
Не все балансовые запасы будут выданы на поверхность, в недрах останутся потери. Потери – это часть балансовых запасов, которые не извлекаются из недр. Потери определяются по формуле:
Zпот =Zобщеш +Zо.г.н. +Zэкс (4)
Zпот =11586650+1765400+18989205=32341255т.
Потери для каждого пласта определяются:
Zпот1 =4180750+637000+6851775=11669525т.
Zпот2 =3583500+546000+5872950=10002450т.
Zпот3 =3822400+522400+6264480=10669280т.
где Zобщеш – общешахтные потери
Zо.г.н. – потери окологеологических нарушений и потери, связанные с гидрологическими условиями
Zэкс – эксплуатационные потери.
Общешахтные потери складываются из потерь в предохранительных целиках и барьерных целиках. Общешахтные потери определяются:
Zобщеш =Zпред +Zбар (5)
Zобщеш =1765400+982150=11586650т.
Общешахтные потери для каждого пласта определяются:
Zобщеш1 =637000+3543750=4180750т.
Zобщеш2 =546000+3037500=3583500т.
Zобщеш3 =582400+3240000=3822400т.
где Zпред – потери в предохранительных целиках
Zбар – потери в барьерных целиках.
Потери в предохранительных целиках определяются:
Zпред =(0,01÷0,02)Zбал (6)
Zпред =0,01*176540000=1765400т.
Потери в предохранительных целиках для каждого пласта определяются:
Zпред1 =0,01*63700000=637000т.
Zпред2 =0,01*54600000=546000т.
Zпред3 =0,01*58240000=582400т.
Потери в барьерных целиках определяются:
Zбар =2l[S+(H-2l)]mc γ,т (7)
Zбар =2*50*[5600+(2600-2*50)]*9,7*1,25=9821250т.
Потери в барьерных целиках для каждого пласта определяются:
Zбар1 =2*50*[5600+(2600-2*50)]*3,5*1,25=3543750т.
Zбар2 =2*50*[5600+(2600-2*50)]*3*1,25=3037500т.
Zбар3 =2*50*[5600+(2600-2*50)]*3,2*1,25=3240000т.
где l – ширина барьерного целика, l=50м
mc – суммарная мощность пластов.
mc = m1 +m2 +m3 (8)
mc =3,5+3+3,2=9,7м
Потери окологеологических нарушений определяются:
Zо.г.н. =(0,01÷0,015) Zбал (9)
Zо.г.н. = 0,01*176540000=1765400т.
Потери окологеологических нарушений для каждого пласта определяются:
Zо.г.н.1 =0,01*637000000=637000т.
Zо.г.н.2 =0,01*54600000=546000т.
Zо.г.н.3 =0,01*58240000=582400т.
Эксплуатационные потери включают потери по площади, по мощности пласта, потери от неправильного ведения горных работ, потери при транспортировке. Эксплуатационные работы определяются:
Zэкс = (Zбал +Zобщеш +Zо.г.н. )kэкспл (10)
Zэкс =(176540000+11586650+1765400)*0,1=18989205т.
Эксплуатационные работы для каждого пласта определяются:
Zэкс1 =(63700000+4180750+637000)*0,1=6851775т.
Zэкс2 =(54600000+3583500+546000)*0,1=5872950т.
Zэкс3 =(58240000+3822400+582400)*0,1=6264480т.
где kэкспл – коэффициент эксплуатационных потерь.
Для тонких пластов: 0,06-0,08
средней мощности: 0,08-0,1
мощные пологие: 0,1-0,12
мощные крутые:0,12-0,15
Принимается коэффициент для мощных пологих пластов равный 0,1.
Определив балансовые запасы и потери в шахтном поле, можно рассчитать промышленные запасы шахтного поля. Промышленные запасы – это часть балансовых запасов, которая будет извлечена из недр.
Zпром =Zбал -Zпот (11)
Zпром =176540000-32341255=144198745т.
Полноту извлечения балансовых запасов характеризует коэффициент извлечения Cизвл , который определяется по следующей формуле:
Cизвл
=
100% (12)
Cизвл
=
*100%=81,68
Промышленные балансовые запасы представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1 – Промышленные балансовые запасы
| Индекс пласта |
S,м |
H,м |
m,м |
γ,т/м3 |
Zбал ,т |
Zпот ,т |
Zпром ,т |
| m1 |
5600 |
2600 |
3,5 |
1,25 |
63700000 |
11660525 |
52030475 |
| m2 |
5600 |
2600 |
3,0 |
1,25 |
54600000 |
10002450 |
44597550 |
| m3 |
5600 |
2600 |
3,2 |
1,25 |
58240000 |
10669280 |
47570720 |
| Итого: |
176540000 |
32341255 |
144198745 |
||||
Потери полезного ископаемого представлены в таблице 1.2
Таблица 1.2 – Потери полезного ископаемого
| Индекс пласта |
Потери по видам, т |
Суммарные потери, т |
|||
| Zбар |
Zпред |
Zо.г.н |
Zэкс |
||
| m1 |
3543750 |
637000 |
637000 |
6851775 |
11660525 |
| m2 |
3037500 |
546000 |
546000 |
5872950 |
10002450 |
| m3 |
3240000 |
582400 |
582400 |
6264480 |
10669280 |
| Итого: |
9821250 |
1765400 |
1765400 |
18989205 |
32341255 |
1.2 Расчет годовой мощности шахты
Проектная мощность шахты – это максимально возможная добыча угля, установленного качества в единицу времени, определенная проектом.
Фактическая мощность шахты – это максимальная добыча угля в единицу времени, определенная с учетом фактического состояния горных работ.
Существует параметрический ряд годовых мощностей шахт:
1,2;1,5;1,8;2,1;2,4;2,7;3;3,3;3,6;3,9;4,2;4,5;……7,5млн. т./год
При проектировании, когда известны горнотехнические и горногеологические условия шахты, проектную мощность рекомендуется определять по формуле А.С. Малкина:
Aг
=kн
(k1
+k2
)
(13)
где kн - коэффициент надежности технологической схемы шахты, учитывающей элементы:
· очистной забой
· проходческий забой
· проветривание
· поверхность шахты
При индивидуальной отработке пластов и транспортировании угля по наклонным стволам kн =0,7-0,8. При подъеме угля по вертикальным стволам kн =0,75-0,85. Используется коэффициент пригодный для подъема угля вертикальными стволами равный 0,8.
k1 – коэффициент, учитывающий влияние количества рабочих угольных пластов в шахтном поле и находящийся в одновременной отработке.
k1
=
(14)
k1 =1,39
где n1 – количество пластов в шахтном поле
n2 – количество одновременно отрабатываемых пластов
k2 – коэффициент, учитывающий нагрузку на очистной забой
k2
=
(15)
где 
– коэффициент, учитывающий условия месторождения. Для Кузбасса: =0,0016
Ао.з.месяч. – месячная нагрузка на очистной забой
Ао.з.месяч. =Lл mi rγnц NC (16)
Ао.з.месяч. =200*3,2*0,63*1,25*10*30*0,97=146664 т/мес.
где Lл – длина лавы, Lл =200
mi – мощность отрабатываемого пласта
r – ширина захвата комбайна или глубина вруба, r=0,5;0,63;0,8. Используется ширина захвата комбайна, равная 0,63.
nц – количество циклов в сутки (количество стружек), nц =7-10. Принимается 10 циклов в сутки.
N – количество рабочих дней в месяце, N=30
C – коэффициент извлечения по выемочному участку, С=0,95-0,97. Используем коэффициент по выемочному участку, равный 0,97.
mсред. – средняя мощность пластов
mсред.
=
(17)
mсред.
=
=3,23м.
k2
=
=
=15,4
k3 – коэффициент, учитывающий влияние угла падения пласта и глубины разработки
k3
=1+
(18)
k3
=1+
= 1,01
где Нв – верхняя граница шахтного поля, Нв =Ннаносы
Нн – нижняя граница шахтного поля
Нн
=Нв
+Нsin
(19)
Нн =10+2600*0,2=726м
Аг
=0,8(1,39+15,4)*
=13,4*219,2=2937,28 тыс.т/год
Согласно типовому ряда Аг принимается 3,0 млн.т./год.
1.3 Расчет срока службы шахты
Полный срок службы шахты определяется по формуле:
Тn =t1 +Tp +t2 (20)
где t1 – период освоения проектной мощности шахты, t1 =2-3 года
Tp – расчетный срок службы шахты
Tp
=
(21)
Tp
=
=48лет
t2 – время затухания горных работ, t2 =2-3 года
Тn =2+48+2=52 года
2 Выбор способа и вскрытия шахтного поля
Существует 3 стадии разработки месторождений полезных ископаемых при подземном способе добычи:
I. Вскрытие шахтного поля.
II. Подготовка вскрытия запасов к очистным забоям.
III. Очистные работы.
Вскрытие шахтного поля – это проведение горных выработок с земной поверхности для обеспечения доступа к полезным ископаемым.
Подготовка вскрытия запасов шахтного поля – это проведение комплекса горных выработок после вскрытия шахтного поля, обеспечивающих возможность начале ведения очистных работ: подготовка создает условие для монтажа и работы очистного оборудования, для проветривания рабочих мест, для транспортирования отбитого угля, доставки в забои оборудования и материалов, подачи пневмо- и электроэнергии.
Очистные работы – это работы, производимые в очистных забоях, основной процесс очистных работ называется выемка. (отделение от массива)
2.1 Выбор способа вскрытия шахтного поля
Способ вскрытия шахтного поля – это совокупность вскрывающих выработок шахтного поля с учетом их функционального назначения. Различают 4 способа вскрытия шахтного поля:
1. Вертикальными стволами
2. Наклонными стволами
3. Штольнями
4. Комбинированнный
1. Вертикальными стволами, как правило, пересекают пласты полезного ископаемого или размещаются в породах лежачего или висячего бока вскрываемых пластов. Достоинства способа: широкий диапазон применения. Недостатки способа: большая продолжительность строительства шахты и высокие капитальные затраты; относительно низкая пропускная способность и сложность эксплуатации подъемного транспорта.
2. Наклонными стволами, проводятся обычно по пласту полезного ископаемого или параллельно последнему в породах лежачего бока, однако в некоторых случаях наклонные стволы проводятся по вмещающим породам под некоторым углом к напластованию. Достоинства способа: малая продолжительность строительства шахты и низкие капитальные затраты; высокая производительность средств основного транспорта при угле падения менее 18˚; возможность организации одноступенчатого транспорта.
Недостатки способа: ограниченность условий применения; большая протяженность и сложность поддержания наклонных стволов;
3. Штольни, как и наклонные стволы, могут проводиться по пласту или под углом к нему в породах лежачего или висячего бока. Используется в холмистой местности. Достоинства способа: простота основного и вспомогательного транспорта; простота проветривания; низкие капитальные затраты и сроки строительства шахт.
Недостатки способа: ограниченность условий применения.
4. Комбинированный способ вскрытия сочетает в себе элементы вышеупомянутых способов. Этот способ позволяет эффективнее реализовать достоинства и компенсировать недостатки присущие различным способам.
На основе исходных данных и их соответствия области применения используем вскрытие вертикальными стволами. Данный способ применяется на пологих пластах и размерах шахтного поля по падению до 2 -2,5км.
Шахтное поле по падению транспортным горизонтом делится на две выемочные ступени – бремсберговую – 1400м и уклонную - 1200м. стволы, располагаемые на одной общей промплощадке, проходя до отметки транспортного горизонта -360, а непосредственное вскрытие пластов осуществляется капитальными квершлагом, проведенным от околоствольного двора.
Сначала отрабатывают пласты бремсберговой части, затем – уклонной. Свежий воздух в шахту поступает по вспомогательному стволу в выработки транспортного горизонта. При отработке бремсберговой ступени он по ходкам бремсбергов поступает в ярусные конвейерные штреки, затем – в очистные забои, далее по цепи вентиляционных выработок – на поверхность. При отработке уклонной ступени воздух для проветривания поступает по одному из ходкой, далее, пройдя по цепи воздухопроводящих выработок, исходящая струя по другому ходку поднимается вверх, к транспортному горизонту. Для выдачи исходящей струи на поверхность необходимо иметь специальные вентиляционные выработки.
Доставка угля как с бремсберговой, так и с уклонной ступени осуществляется на общий транспортный горизонт. Капитальный квершлаг, пройденный на этом горизонте, служит весь срок отработки запасов шахтного поля.
2.2 Выбор схемы вскрытия шахтного поля
Схема вскрытия шахтного поля – это пространственное расположение сети вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля.
Схемы вскрытия классифицируются по 3 признакам:
I. По числу транспортных горизонтов.
I.I.Одногоризонтные
I.II.Многогоризонтные
I.I.Одногоризонтная схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом применяется при угле падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению не более 2,5 км. Её отличают относительно большой объём наклонных капитальных выработок, снижающий эффективность производства из-за использования малопроизводительной канатной откатки, а также значительной утечки воздуха, возникающие при движении его по наклонным выработкам в противоположных направлениях.
I.II.Многогоризонтное вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и капитальными квершлагами производится при углах падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению от 2,5 до 4 км и более. Схема требует последовательной углубки стволов и проходки нескольких параллельных квершлагов. Если верхняя граница шахтного поля находится сравнительно близко от земной поверхности, для проветривания выработок в каждой панели первого горизонта проходят шурфы или сооружают один фланговый ствол у границ смежных панелей и вентиляции квершлагов.
II. По типу вскрывающих горных выработок.
II.I. С квершлагами
II.II. С гезенками
II.III. Со слепыми стволами
III. По расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля.
III.I. Центрально-сдвоенное расположение стволов
III.II. Центрально-отнесенное расположение стволов
III.III. Диагональное расположение стволов
III.IV. Фланговое расположение стволов
III.V. Секционное расположение стволов
III.VI. Комбинированная схема расположения стволов
III.I. Центрально-сдвоенное расположение стволов имеет существенные преимущества по сравнению с центрально-отнесенным и диагональным расположение стволов. При наличии двух стволов один из них служит для выдачи угля, а другой — для вспомогательных операций. В результате пропускная способность стволов значительно возрастает.
29-04-2015, 01:02