Способ подготовки шахтного поля – панельный. Размеры панелей по простиранию 1,5-3 км, по падению 1-1,5 км. Порядок отработки пластов, горизонтов и панелей – нисходящий.
По падению шахтное поле делится на три горизонта: 210, 545, 845 метров. Порядок отработки ярусов в панели обратный, от границ панели к уклонам, бремсбергам. Учитывая опыт работы шахты и наличие выбросоопасных песчаников проектом принята пластовая подготовка горных работ.
Охрана капитальных выработок осуществляется целиками угля. Ширина угольных целиков в зависимости от глубины расположения выработок и сопротивлению пород сжатию составит:
горизонт 545 м - 60-85 м;
горизонт 845 м - 80-105 м.
Отработка целиков осуществляется при погашении выработок. Принятая проектом схема подготовки в условиях шахты позволяет осуществить полную конвейерную доставку угля и выдачу его на существующую площадку, добиться максимальной концентрации горных работ и обеспечить достижение оптимальных нагрузок на очистные забои.
1.4 Система разработки на проектируемом участке
На разрабатываемых шахтой пластах принята система разработки длинными столбами по простиранию. Главной особенностью которых является отсутствие взаимного влияния подготовительных и очистных работ. На шахте сохраняется существующая система разработки - длинными столбами по простиранию за исключением участка запасов между нарушениями в забросовой части пласта l3 , где применяются длинные столбы по восстанию. Проектом принята возвратноточная схема проветривания выемочных участков с погашением выработок вслед за лавой, что обусловлено опасностью самовозгорания пластов. На участках с возвратноточной схемой проветривания достижение высоких нагрузок по газовому фактору обеспечивается при помощи газоотсоса из выработанного пространства и дегазации.
Подготовка выемочных столбов предусматривается ярусными вентиляционными и конвейерными штреками. На протяжении 50м впереди лавы и 40м за лавой в ярусном штреке и бортовой выработке устанавливаются стойки усиления крепи типа ГСК. Длина выемочных столбов 1200-2000м, длина лавы составляет 170-320м. В качестве основного способа управления кровлей принято полное обрушение. Для поддержания сопряжений лав с ярусными штреками используются механизированные крепи сопряжений.
Краткую характеристику системы разработки на пласте, принятом к проектированию привожу в таблице 3.
Таблица 3 - Характеристика системы разработки на пласте, принятом к проектированию
| Наименование системы | Параметры системы | Подготовительные выработки участка | |||||||
| Высота этажа (яруса) или ширина столба, м | Длина выемочного поля, м | Длина лавы, м | Наличие и размер целиков | Наименование | Длина, м | Сечение | Материал крепи | ||
| форма | площадь, м2 | ||||||||
| Длинными столбами по простиранию | 170-320 | 1200-2000 | 170-320 | без целиков между соседними столбами | Вентиляционный штрек Конвейерный штрек |
1380 1380 |
арка арка |
8,5 8,5 |
КМП-А3/11,2 КМП-А3/11,2 |
1.5 Технология ведения очистных работ (базовый вариант)
Очистные работы на участке №1, отрабатывающего 4-ю северную лаву уклона 1”бис” пласта k5 и очистные работы на остальных добычных участках проводятся по следующим технологическим схемам.
Схема подготовки лавы – панельная, система разработки – длинными столбами по простиранию. Краткие технико-экономические показатели участка приведены в таблице 4.
Для подготовки выемочного участка пройдены конвейерный, вентиляционный штреки и разрез. Штреки и разрез проводились комбайном ГПКС.
Конвейерный штрек предназначен для транспортировки горной массы и подачи свежего воздуха к очистному забою, размещения конвейерной линии для выдачи горной массы из очистного забоя, передвижения людей. Площадь поперечного сечения выработки в свету – 8,5 м2 . Конвейерный штрек оборудован конвейерами: 1Л-100К, 1Л-100, СП-202. По конвейерному штреку проложены: пожарно-оросительный трубопровод, рельсовый путь колеей 600 мм, силовые и сигнальные кабели. Призабойный конвейер СП-202 настилается с нижней стороны конвейерного штрека.
Вентиляционный штрек служит для выпуска исходящей струи воздуха, доставки материалов и оборудования к очистному забою, передвижения людей. Для доставки материалов и оборудования к лаве настлан рельсовый путь из рельс Р-24 колеей 900 мм. Доставка ведется в вагонах, "козах", площадках с помощью лебедок ЛВ-25.
Вентиляционный и конвейерный штреки погашаются вслед за подвиганием очистного забоя.
На конвейерном штреке, впереди очистного забоя, на расстоянии 80-30 метров, монтируется энергопоезд, состоящий из магнитной станции СУВ-350А, трех маслостанций СНТ-32 и других "площадок" с оборудованием.
Разрез служит для монтажа в нем механизированной крепи 1КМ-88, забойного конвейера СП-87ПМ, комбайна РКУ-10, кабелей электропитания комбайна и приводов конвейера лавы, трубопровода орошения, кабелей сигнализации, связи и управления забойным оборудованием.
Проветривание лавы возвратноточное, согласно классификации "Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт", Макеевка-Донбасс, 1989 г.
В лаве предусматривается применение комплекса 1КМ-88 с комбайном РКУ-10 и конвейером СП-87ПМ.
Управление кровлей производится полным обрушением.
Использование комбайна РКУ-10 обеспечивает без нишевую выемку угля. На сопряжениях с конвейерным и вентиляционным штреками производится выемка угля по берме вручную при помощи отбойного молотка. Крепление бермы производится шпальным брусом длиной 3,9 м, заведенным за ножки арочной крепи под кровлю пласта, и пробитыми под него деревянными стойками.
Крепление сопряжений вентиляционного и конвейерного штреков осуществляется инвентарной крепью сопряжения, состоящей из трех швеллеров №18 длиной по 6,0м и устанавливаемых под них деревянных стоек. Стойки устанавливаются в местах пересечения швеллеров с верхняками штрековой крепи.
Для уменьшения сползания швеллера по верхнякам штрекового крепления, в швеллер заводится брус и производится крепление швеллера по его длине к верхнякам штрекового крепления специальными хомутами жесткости.
Таблица 4 - Технико-экономические показатели участка
| Наименование показателей | Значение |
Мощность пласта, м Угол падения пласта, градус Объемная масса угля, т/м3 Длина лавы, м Длина ниш, м Тип выемочного механизма Схема работы выемочного механизма Ширина захвата, мЧисло циклов в сутки, циклов Добыча угля за цикл, т Добыча угля за сутки, м Добыча угля за месяц, м Штат рабочих явочный, человек Штат рабочих списочный, человек |
1,30 16 1,30 210 - РКУ-10 Односторонняя: снизу вверх – выемка; сверху вниз – зачистка 0,63 3 212 848 25440 92 175 |
Работы в очистном забое, оборудованном комплексом КМ-88, выполняются в следующей последовательности:
1. Выемка угля комбайном РКУ-10;
2. Передвижка секций крепи КМ-88;
3. Концевые операции;
4. Зачистка лавы комбайном РКУ-10;
5. Задвижка конвейера СП-87ПМ к забою.
Работы по ремонту и подготовке комплекса к работе, как правило, производятся в ремонтно-подготовительную смену.
В штате участка числится 184 человека. Из них: 12 – ИТР, 119 – ГРОЗ, 31 – электрослесарь, 11 – горнорабочих по ремонту горных выработок, 5 – машинистов подземных установок, 6 – горнорабочих подземных. Явочный состав составляет 50 - 60% от списочного.
2 технологическая часть
2.1 Анализ существующей технологии очистных работ на шахте по данному пласту и задач дипломного проектирования
Изучив технологию и организацию работ на участке, прихожу к выводу, что имеются резервы и возможности для увеличения нагрузки на очистной забой, снижению материальных и трудовых затрат.
Применяемый на участке комплекс 1КМ-88 морально устарел. Коэффициент затяжки кровли составляет 72%. В связи с боковым расположением домкрата передвижки секции и узким основанием, данный комплекс подвержен, так называемому “сползанию” основания и крену секций крепи.
Крепление сопряжений производится вручную при помощи швеллеров и деревянных стоек. Крепление бермы производится шпальным брусом, для заведения которого, требуется предварительно произвести отбойку угля отбойным молотком или «на обушок».
При передвижке трех верхних и нижних секций крепи, на них заводится шпальный брус, под который, между верхняками и под конец, пробивается три деревянных стойки. При погашении тупиков конвейерного и вентиляционного штреков, брусья остаются в завале.
Выемочный комбайн РКУ-10, применяемый на участке, зарекомендовал себя положительно. Он прост в обслуживании, обладает высокой энерговооруженностью и, на данный момент, наиболее подходит для данных условий.
Выемка угля на участке осуществляется по односторонней схеме:снизу вверх – выемка; сверху вниз – зачистка.
Проанализировав существующую технологию очистных работ, предлагаю следующее:
а) заменить морально устаревший механизированный комплекс 1КМ-88 на новый, более производительный, обеспечивающий безопасность при ведении горных работ комплекс 2МКД90;
б) для обеспечения безопасности рабочих, обслуживающих верхнее и нижнее сопряжения лавы, для экономии лесоматериалов предлагаю использовать крепи сопряжения КСШ5К;
в) для обеспечения безопасности рабочих, обслуживающих верхнее и нижнее сопряжения лавы, для экономии лесоматериалов предлагаю использовать в качестве четырех первых и четырех последних секций крепи концевые комплекты 2КК;
г) отказаться от односторонней схемы выемки угля и использовать челноковую схему;
д) заменить конвейер лавы СП-87ПМ на более мощный, модернизированный конвейер СПЦ163, который рекомендуется использовать в составе комплекса 2МКД90.
2.2 Исходные данные
Исходные данные для проектирования свожу в таблицу 5.
Таблица 5 – Исходные данные для проектирования
| Показатели | Значение |
| Мощность пласта, м | 1,3 |
| Угол залегания пласта, град | 16 |
| Плотность угля, т/м3 | 1,30 |
| Колебание пласта по мощности, м | Dm=0,05 |
| Относительная газообильность участка, м3 /т | 16 |
| Абсолютная газообильность участка, м3 /мин | 4,3 |
| Размер выемочного участка, м | 210 |
Пласт по выбросам самовозгоранию угольной пыли горным ударам |
не опасен опасен опасен не опасен |
| Обводненность участка | не обводнен |
Непосредственная кровля мощность, м плотность пород, т/м3 удельный вес, кН/м |
песчаный сланец 9,2 23,05 2,35 |
| Основная кровля | песчаник, песчаный сланец |
| Непосредственная почва | глинистый сланец |
| Основная почва | песчаник |
| Сопротивляемость угля резанию, кН/м | 270 |
2.3 Способ подготовки шахтного поля
Подготовкой шахтного поля называют проведение после вскрытия шахтного поля системы подготавливающих выработок, обеспечивающих условия для эффективной и безопасной выемки полезного ископаемого. Подготовку шахтного поля обычно ведут частями и по мере их отработки подготавливают следующие части.
Существует несколько способов расположения подготавливающих выработок при подготовке угольных месторождений к разработке. Каждая такая схема или способ характеризуется своими индивидуальными особенностями. Схемой подготовки шахтного поля следует считать характерное расположение объединенных с учетом функционального назначения в единый комплекс подготавливающих выработок, обеспечивающих деление шахтного поля на готовые к выемке части. Таким образом, классификационным признаком схем подготовки шахтного поля является деление его на характерные части. В соответствии с ним различают погоризонтную, панельную, этажную и комбинированную схемы подготовки шахтного поля.
На шахтах Донбасса применяются все выше перечисленные способы подготовки. К ним предъявлены следующие основные требования: экономичность, безопасность, полнота извлечения запасов полезного ископаемого (минимум его потерь в недрах), обеспечение охраны сооружений, природных объектов и окружающей среды.
Этажный способ заключается в том, что шахтное поле делится по простиранию на этажи, которые отрабатываются последовательно и, как правило, в нисходящем порядке. Этажная схема подготовки шахтного поля отображена на рисунке №1.
Рисунок 1 - Этажная схема подготовки шахтного поля.
Этажную схему рекомендуют применять на пластах с углом падения свыше 25°. Размер этажа по простиранию равен размеру шахтного поля по простиранию, по падению – наклонной высоте этажа. Преобладающие размеры этажа по падению составляют 120 – 450 м (в зависимости от угла падения пласта).
Достоинства этажной схемы подготовки: сравнительно небольшой объем проведения наклонных подготавливающих выработок; быстрота ввода очистных забоев в эксплуатацию (при сплошной системе отработки); простота схемы вентиляции. К ее недостаткам относят наличие длинных этажных штреков, разбросанность горных работ, значительные затраты на поддержание этажных штреков.
Панельный способ заключается в том, что шахтное поле делят на примерно одинаковые по размеру панели. В каждой панели проводят комплекс подготавливающих выработок, позволяющих эксплуатировать данную панель независимо от других. Общими выработками между панелями на одном пласте являются выработки транспортного и вентиляционного горизонтов или только транспортного горизонта. Панельная схема подготовки шахтного поля показана на рисунке №2.
Рисунок 2 – Панельная схема подготовки шахтного поля
Панельную схему подготовки применяют на пластах любой мощности с углами падения до 25° (преимущественно 10 - 20°). Размер панели по простиранию обычно не превышает 2,5 – 3 км, а размер ее по падению равен или кратен наклонной высоте выемочной ступени.
К достоинствам панельной схемы подготовки можно отнести: возможность высокой концентрации очистных работ и транспортных потоков, полной конвейеризации транспорта от очистного забоя до ствола; сокращение объема одновременно поддерживаемых выработок; достижение большой производственной мощности. К недостаткам панельного способа относят повышенный объем проведения и поддержания панельных наклонных выработок, сложность изоляции выработок в смежных ярусах, что увеличивает утечки воздуха и усложняет регулирование проветривания выемочных участков.
Погоризонтный способ подготовки шахтного поля заключается в том, что шахтное поле делят по падению транспортными горизонтами на выемочные ступени, отрабатываемые лавами по падению или восстанию. Схема погоризонтного способа подготовки шахтного поля показана на рисунке №3.
Рекомендуемая область применения погоризонтной схемы – пласты с углом падения до 10°. При погоризонтной схеме подготовки один транспортный горизонт служит для отработки как бремсберговой, так и уклонной ступени. Размер выемочной ступени по простиранию равен длине шахтного поля или той его части, которую отрабатывают лавами погоризонтно. По падению размер ступени изменяется от 400 до 2600 м. Число выемочных столбов, размещаемых в выемочной ступени, зависит от длины очистного забоя. С ростом его длины уменьшается число столбов и снижается объем проведения и поддержания наклонных подготовительных выработок.
Рисунок 3 – Погоризонтная схема подготовки шахтного поля
Погоризонтный способ подготовки шахтного поля является на данный момент наиболее прогрессивным и практически не имеет недостатков. Он рекомендован для всех строящихся шахт и шахт, находящихся на реконструкции.
Комбинированный способ в основном применяется на старых действующих шахтах, когда давно разрабатываемые пласты отрабатываются одним способом, а новые – другим. Также может применяться на шахтах, разрабатывающих пласты с переменным углом падения и большой мощностью междупластья, т. е. при значительной протяженности группирующих выработок. Их применение преследует своей целью повышение концентрации горных работ, улучшения проветривания и отвода воды, сокращения объема проветриваемых выработок и уменьшение затрат на транспортирование угля.
Так как угол падения пласта составляет a=16 градусов, то для отработки пласта К5 ' буду использовать панельный способ отработки шахтного поля. Схему отработки смотри в графической части.
2.4 Выбор системы разработки
Система разработки – определенный, увязанный в пространстве и времени порядок ведения очистных и подготовительных работ в пределах участка шахтного поля. Таким участком может являться выемочная ступень, панель или этаж.
Основные факторы, влияющие на выбор системы разработки: элементы, форма залегания и строение угольных пластов; свойства угля и вмещающих пород; газоносность и водоносность месторождения; склонность пластов к внезапным выбросам угля и газа, горным ударам; склонность угля к самовозгоранию; расстояние между разрабатываемыми пластами; глубина разработки; способы и средства механизации производственных процессов в очистных и подготовительных забоях. Элементы залегания пластов сохраняются на значительных площадях или могут изменяться в пределах одного шахтного поля. Поэтому при составлении программы развития горных работ на шахте предусматривают возможность перехода от одной системы к другой. Переход должен быть произведен с минимальными затратами средств и времени на базе существующего способа подготовки шахтного поля.
На шахтах Донбасса применяются следующие системы разработки:
1.сплошная;
2.столбовая;
3.комбинированная.
Сплошная система разработки предполагает одновременное ведение очистных и подготовительных работ в выемочном поле или этаже. При этом очистной забой и забои откаточного (конвейерного) и вентиляционного штреков, оконтуривающих выемочное поле или этаж движутся в одном направлении. Схему сплошной системы разработки смотри на рисунке №4.
Рисунок 4 – Схема сплошной системы разработки
Достоинствами сплошной системы разработки являются быстрый ввод очистных забоев в эксплуатацию, возможность размещения породы, получаемой при проведении штреков в выработанном пространстве, сравнительно невысокая трудоемкость проведения штреков. Недостатки сплошной системы разработки – сложность совмещения подготовительных и очистных работ в одном выемочном столбе или поле, повышенные нагрузки на крепь подготавливающих выработок в зонах активного опорного давления, невозможность доразведки пласта при подготовке выемочных столбов или полей, большая утечка воздуха через выработанное пространство, что требует установки бутовых полос.
Столбовая система разработки предполагает разделение в пространстве и во времени очистных и подготовительных работ. При столбовой системе разработки все подготавливающие выработки в выемочном поле проводят до начала очистной выемки.
Столбовая система позволяет отрабатывать подготовленный столб в обратном порядке – от границ этажа (яруса) к центру шахтного поля (панели), что позволяет погашать часть выработок. Схема столбовой системы разработки приведена на рисунке №5.
Рисунок 5 – Столбовая система разработки
Очистные забои при столбовой системе на пологих и наклонных пластах имеют прямолинейную форму, на крутых – прямолинейную и потолкоуступную. Они могут подвигаться по простиранию, падению, восстанию, или диагонально к линии простирания пласта.
Основным способом управления горным давлением в лаве при столбовой системе является полное обрушение, реже используют полную закладку выработанного пространства. При отработке тонких крутых пластов применяют также удержание кровли на кострах или плавное опускание.
К общим достоинствам столбовой системы относят: проведение выемочных выработок в массиве, не подверженном непосредственному влиянию очистных работ, и в соответствии с этим большая их устойчивость; разделение в пространстве и времени подготовительных и очистных работ в выемочном поле; получение дополнительной информации о горно-геологических условиях залегания пласта при подготовке запасов к выемке; возможность погашения выемочных выработок по мере подвигания очистных забоев.
Недостатками столбовой системы разработки являются: большой объем проведения выработок до начала очистных работ; сложность проветривания длинных (до 1500 м) выемочных выработок при их проведении, особенно на высокогазоносных пластах; необходимость поддержания длинных выемочных выработок как в период их проведения, так и во время ведения очистных работ.
Для подготовки лавы в эксплуатацию по столбовой системе разработки необходимо пройти 4-й северный конвейерный штрек длинной L=1380 м [по заданию] и 4-й северный вентиляционный штрек такой же длины. Эти выработки будут проводиться двумя проходческими бригадами одновременно по 310 метров в месяц [из опыта ш. Краснолиманская]. Следовательно, эти выработки будут пройдены за 5 месяцев. Затем необходимо нарезать лаву. По опыту работы шахты, эта процедура займет 1,5 месяца. Дальнейший монтаж комплекса и оборудования займет также 1,5 месяца [из опыта работы]. Следовательно, на подготовку и ввод лавы в эксплуатацию потребуется затратить, в общей сложности, 8
29-04-2015, 04:14