Технология подземных горных работ

= + . (2.2)

При правильной конфигурации шахтного поля балан­совые запасы можно определить по формуле

, (2.3)

где S — размер шахтного поля по простиранию, м;

H — размер шахтного поля по падению, м;

— суммарная производительность пластов в шахтном поле, относящихся к балансовым запасам, т/м² ;

— суммарная мощность пластов в шахтном по­ле, м;

g— плотность угля соответствующих пластов,т/м³ .

При неправильной конфигурации шахтного поля, а также при различной площади пластов в нем балансовыезапасы определяются как сумма балансовых запасов по отдельным пластам

= S. (2.4)

Потери угля в шахтном поле состоят из общешахтных и эксплуатационныхпотерь

=+ . (2.5)

При пересечении свиты пластов стволами коэффици­ент общешахтных потерь на пологих пластах равен 0,01-0,02, на крутых 0,015-0,04 балансовых запасов. Если в пределах шахтного поля оставляются большие целики под объектами на поверхности, то потери в них учитыва­ются дополнительно.

Таким образом, общешахтные потери равны:

=×. (2.6)

Эксплуатационные потери зависят от мощности пла­стов и применяемых систем разработки. Коэффициент эксплуатационных потерь может быть принят:

• сплошные системы разработки — 0,05-0,10;

• столбовые системы разработки на пластах средней мощности — 0,10-0,15;

• слоевые системы разработки на мощных пластах с обрушением кровли — 0,18-0,20;

• щитовая система разработки — 0,22-0,25;

• системы разработки с закладкой — 0,10-0,12.

Эксплуатационные потери можно определить по формуле:

= (-). (2.7)

Промышленные запасы в шахтном поле можно определить из выражения:

=--. (2.8)

Промышленные запасы в шахтном поле можно определить так же, зная общий коэффициент извлечения:

. (2.9)

Определение производственной мощности и срока службы шахты

Производственная мощность шахты — это коли­чество полезного ископаемого, добываемого за единицу времени. Различают суточную () и годовую () производственные мощности шахты.

Производственную мощность шахты можно определить по формуле:

, (2.10)

где — производственная мощность шахты, тыс т в год;

— коэффициент надежности технологической цепи шахты;

= 0,8-0,9 при вскрытии вертикальными стволами и групповой подготовке пластов на откаточном горизонте при делении их на панели или горизонты;

= 0,75-0,85 в тех же условиях, но при индивиду­альной подготовке на откаточном горизонте;

= 0,7-0,8 при комбинированном вскрытии и на­клонными стволами и фланговой схеме проветривания;

= 0,6-0,75 при вскрытии вертикальными стволами и этажными квершлагами;

— коэффициент, учитывающий влияние числа пластов в шахтном поле;

— коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой;

— промышленные запасы угля в шахтном поле, тыс т;

— суммарная мощность одновременно разрабатываемых пластов в шахтном поле, м;

— суммарная мощность всех рабочих пластов в шахтном поле , (m₁ + m₂ + …+ ), м;

— коэффициент, учитывающий влияние глу­бины разработки и угла падения пластов.

Коэффициенты и определяют по формулам:

; (2.11)

где — количество одновременно разрабатываемых пластов;

n — количество рабочих пластов в шахтном по­ле;

j — коэффициент, учитывающий степень влия­ния средней нагрузки на очистной забой (для Кузбасса: пологое падение 0,0014 - 0,0016, крутое 0,0018—0,002);

— нагрузка на очистной забой, т/мес.;

— средняя мощность рабочих пластов в шахт­ном поле

— средняя мощность одновременно разрабатываемых пластов в шахтном поле, м

Месячную нагрузку на очистной забой при механи­зированной выемке на пластах пологого и наклонного падения ориентировочно можно определить по формуле:

, (2.12)

где N —количество рабочих дней в месяце. В расчетах можно принять равным 25,6 или брать количество рабочих дней за любой календарный месяц.

— добыча из очистного забоя в сутки. Ориентировочно следует определять исходя их средней мощности одновременно отрабатываемых пластов:

= (1000-1200) ×,т.

Коэффициент влияния глубины разработки и угла па­дения пластов определяют по формуле

=1+/ (+), (2.13)

где— глубина верхней границы шахтного поля, м;

a— угол падения пластов, град. Суточная производственная мощность шахты состав­ляет:

. (2.14)

При окончательном выборе производственной мощ­ности шахты следует руководствоваться типовыми значе­ниями этого параметра:

	3000	4000	5000	6000	8000
	0.9	1.2	1.5	1.8	2.4
	10000	12000	15000	20000	-
	3.0	3.6	4.5	6.0	-

Современные направления предусматривают строительство крупных шахт производительностью 2-3 млн. т в год. На участках с ограниченными запасами допу­скается строительство шахт меньшей производительности.

Расчетный срок службы шахты равен:

= / . (2.15)

Полный срок службы Т с учетом периода освоения и периода затухания составляет:

Т = +(+)/2. (2.16)

Рекомендуются следующие сроки освоения проектной мощности шахты [6]:

—для £ 1,2 млн.т £ 2 года,

— для = 1,2-3,0 млн.т£ 3 года;

— для > 3,0 млн.топределяется проектом или можно принять= 4-5.

Срок затухания можно принять равным 2-3 годам.

Для шахт мощностью более 6000 т в сутки полный срок службы рекомендуется принимать равным более 50-60 лет, при меньшей — до 40-50 лет.

2.2. Схемы подготовки и параметры выемочных полей

и участков

В зависимости от горно-геологических условий: размеры выемочного поля по простиранию (S) и падению (Н); угол падения (a) и мощность пласта (m);глубина ведения горных работ (Н₁ ); объемный вес (g), коэффициент крепости угля по М.М. Протодьяконову (f), сопротивляемость угля резанию (А) и других и выбирается один из способов подготовки пласта или выемочного поля (панельный, этажный или погоризонтный).

Панельную подготовку применяют на пологих и наклонных пластах (до 35°) при размерах по простиранию 1200-3000 м, то есть размерах крыльев панели 600-1500м. При проектировании размер панели по простиранию следует выбирать таким образом, чтобы в границах пласта по простиранию размещалось целое число панелей одинаковых размеров. Наклонная высота панели составляет 600-1200 м. Крылья каждой панели затем разделяют на ярусы, наклонную высоту которых устанавливают в зависимости от длины очистного забоя (лавы), определяемой расчетным путем.

Этажную подготовку на пологих и наклонных пластах применяют при малых размерах шахтных полей (пластов) по простиранию, когда размеры их не превышают 4000-5000 м, а также когда пласт вскрыт наклонным стволом. Этажи, количество которых в пределах горизонта зависит от наклонной высоты горизонта, и могут в зависимости от принятой длины очистного забоя (лавы) делиться на подэтажи, тогда это будет лава-подэтаж, или не делиться и тогда – лава-этаж.

При углах падения пластов 5-12° и мощности пластов до 3-3,5 м следует применять, если нет осложняющих условий, наиболее перспективную погоризонтную схему подготовки. Тогда весь горизонт рассматривается как один этаж и делится по простиранию на участки (столбы), равные принятой длине лавы, вытянутые по падению от верхней до нижней границы горизонта и отрабатываемые по падению при a не более 12-14° или по восстанию пласта при a не более 8-10°.

Длина очистного забоя (лавы) при отработке пластов механизированными комплексами при любой схеме подготовке зависит от многих факторов и изменяется в широких пределах от 100 до 200 и более метров (чем тоньше пласт, тем больше длина лавы). Выбор длины очистного забоя для конкретных условий будет рассматриваться ниже.

2.3. Подготовительные работы

2.3.1. Состав и назначение подготовительных выработок

Приводятся основные сведения о схемах и способах подготовки проектируемых к отработке выемочных полей и участков. Необходимо указать какие выработки, и в какой последовательности должны быть пройдены для обслуживания данного очистного забоя (начало, направле­ние , конец); определить назначение каждой выработки, в том числе в вентиляционной схеме участка; выбрать технические средства основного и вспомогательного транспорта, а также других машин и механизмов; указать наличие в ней погрузочных пунктов т.д.

2.3.2. Характеристика подготовительных выработок

Приводятся данные о каждой подготовительной выработке в вы­емочном поле и на участке, которые должны включать следую-

щие ос­новные количественные и качественные характеристики:

- форму и площадь поперечного сечения выработки вчерне и в свету, которые следует принимать в зависимости от количества проходящего по данной выработке воздуха, минимально допустимого сечения по тре­бованиям ПБ, ее назначения, габаритов транспортных средств и разме­щенных в ней устройств и механизмов. Для конкретных условий эти параметры могут приниматься по данным действующих паспортов креп­ления, разработанных для аналогичных условий;

- тип забоя (широкий или узкий забой, по углю или с присечкой боковых пород, процент присечки и т.д.);

- способ проведения выработки;

- тип и материал крепи.

Эти характеристики принимаются в зависимости от конкретных ус­ловий проведения и эксплуатации данной выработки, а также на основе действующих паспортов крепления, разработанных для проектируемых или подобных горно-геологических условий.

Таблица 2.1 - Характеристика подготовительных выработок

2.4. Выбор системы разработки

Выбирая систему разработки для заданных условий, следует, прежде всего, дать четкое и полное определение, что такое система разработки. А после окончательного выбора указать ее основные достоинства и недостатки.

При выборе системы необходимо указать, какие основные требования предъявляются к каждой системе, и соответствует ли принятая проектом система этим требованиям.

Выбор системы разработки зависит от многих факторов, основные из них также следует указать. Если какая-то из систем или ее вариант вполне соответствует заданным условиям, и успешно применялась в подобных условиях, то ее и следует принимать по принципу этого соответствия. Следует придерживаться следующих рекомендаций. На пологих пластах и наклонных (до 35°) пластах, мощностью до 4-5 м принимать различные варианты систем разработки длинными столбами по простиранию с отработкой механизированными комплексами по бесцеликовой схеме на полную мощность пласта, наличием флангового бремсберга или уклона и прямоточной схемой проветривания, особенно на газоносных пластах. При углах падения пластов до 12-14° и мощностью до 3,5 можно наряду с указанными выше применять длинные столбы по падению и восстанию пласта при погоризонтной схеме подготовки.

Если глубина ведения работ небольшая, шахта негазовая или отнесена к первой категории по газу или пыли, можно применять и другие варианты систем, которые предусматривают охрану выработок целиками, возвратноточную схему проветривания и т.п.

Некоторые из существующих схем отработки пластов для определенных условий даются в приложении.

2.5. Очистные работы

2.5.1. Обоснование и выбор средств комплексной механизации очистных работ

Основным средством выемки угля на пологих и наклонных пластах в настоящее время являются комплексы добычного оборудования, позво­ляющие механизировать и совмещать во времени все основные опера­ции технологического процесса в очистном забое.

В общем случае в состав очистного механизированного комплекса входят: механизированная крепь, крепи сопряжении очистного забоя со штреками, выемочная машина (комбайн, струг), забойный конвейер, кре­пи сопряжении, насосные станции (СНУ или СНТ) оросительная система с оросительной установкой 2УНЦНС13, предохранительная лебедка, энергопоезд и другое оборудование.

По времени создания и промышленного применения механизиро­ванные комплексы сейчас относят к трем поколениям.

Механизированные комплексы первого и второго поколений типов КМ, МК, ОКП, УКП и их модификации уже не выпускаются промыш­ленностью и применять их в проектах, ориентированных на перспективу, не рекомендуется, за исключением некоторых отдельных наиболее удач­ных по конструкции и надежных в определенных условиях типов крепей (КМ103М, КМ130, МК75Б).

Механизированные комплексы третьего поколения созданы в по­следние годы и относятся к технике повышенного технического уровня (например, МКД90, КМ137А, КМ138, КМ144, КМ142, УКП4, 2УКП5 и др.) В их состав входят самозарубающиеся очистные комбайны с бесцеп­ной системой подачи и конвейеры унифицированного ряда повышенной энерговооруженности. Для перемещения комбайнов на тонких пластах используется вынесенная система подачи. Применяется система автома­тического и дистанционного управления с выносного пульта (КМ137А и КМ138А). Имеются противоотжимные устройства и устройства для удержания надштрековой пачки угля. Эти комплексы применимы прак­тически во всех условиях эксплуатации, так что при выборе следует ориентироваться на применение комплексов третьего поколения и со­хранивших свое значение лучших крепей второго поколения. Техниче­ские характеристики большинства из них приведены в таблице .

2.5.2. Проверка крепи по допустимой скорости воздушной струи

На пластах с относительной газообильностью более 10 м³ /т необхо­димо сделать проверку возможности принятого типа крепи обеспечить необходимое по условиям проветривания проходное сечение рабочего пространства лавы. Порядок выполнения указанных проверочных расче­тов приводится в последующих разделах.

После выбора требуемого типоразмера механизированной крепи необходимо в первую очередь провести ее проверку по фактору провет­ривания. Для этого необходимо сопоставить фактическую площадь сече­ния рабочего пространства данной крепи S_ф (см. табл. 3) с полученным расчетным путем S_р . При этом должно соблюдаться следующее условие:

, (2.17)

,(2.18)

где М - мощность пласта, м; r - ширина захвата комбайна, м;

- плот­ность угля, т/м³ ;

- коэффициент естественной дегазации пласта, (=0,65-0,75);

q_сн4 - относительная газообильность пласта, м³ /т; дается в исходной геологической характеристике пласта;

- максимально до­пустимая скорость движения воздуха в очистном забое (не более 4м/с);

a- допустимая концентрация метана в исходящей струе (a =1 %);

- коэффициент, учитывающий движение воздуха по вырабо­танному пространству (= 1,1 - 1,5);

- возможная скорость подачи комбайна, м/мин;

2.5.3. Выбор типа выемочного комбайна и забойного конвейера.

В технической характеристике любого механизированного комплек­са указывается один-два типа комбайнов, которые могут работать с данной крепью. Поэтому задача выбора типа комбайна сводится к ана­лизу соответствия конструкции и параметров этих комбайнов условиям применения их на данном пласте. Если указанная в комплекте выбранно­го механизированного комплекса выемочная машина по каким-то огра­ничивающим факторам, например, наличию твердых минерализованных включений в пласте и др. не обеспечивает эффективную работу в дан­ных условиях, нужно выбирать другой тип механизированной крепи или вообще отказаться от их применения. Если пласт содержит более 5% твердых минерализованных включений или очень твердых прослойков породы, мощность которых требует селективной (раздельной) выемки, а также весьма волнистую почву, применение комбайновой выемки, а сле­довательно, и самих механизированных крепей, исключается, и необхо­димо искать другие решения для их разработки.

Ширина захвата исполнительного органа комбайна принимается: 0,8 м - на тонких пластах; 0,63 м - на пластах мощностью более 2,5 м. На особенно газоносных пластах допускается ширина захвата 0,5 м. При от­работке пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, выемоч­ный комбайн должен иметь уменьшенную ширину захвата.

Технические характеристики очистных комбайнов для пологих и на­клонных пластов приведены в таблица 2.2.

Таблица 2.2.- Техническая характеристика очистных комбайнов

Тип


29-04-2015, 01:09