Рациональная отработка пласта k5 в условиях ГХК шахта Краснолиманская
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
студента специальности ТПР
Попырко Игоря Алексеевича
шифр 1-96-25
1999
Министерство образования Украины
Донецкий горно-экономический техникум
Специальность Технология подземной разработки полезных ископаемых
К защите допущен
Зав. отделением ТПР
___________ В. В. Елисеенко
___________
Рациональная отработка пласта k5 в условиях
ГХК шахта “Краснолиманская”
Пояснительная записка
ДП 0309. 00. 00. 17. ПЗ
Руководитель проекта
___________ Л. Р. Резниченко
___________
Консультант
___________ И. И. Васильева
___________
Консультант
___________ В. И. Жуков
___________
Выполнил
студент группы 2 ТПР-96
___________ И. А. Попырко
17.05.99
1999
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Краткая характеристика шахты
1.1 Общие сведения о шахте
1.2 Краткая геологическая характеристика месторождения
1.3 Вскрытие и подготовка шахтного поля
1.4 Система разработки на проектируемом участке
1.5 Технология ведения очистных работ (базовый вариант)
2 Технологическая часть
2.1 Анализ существующей технологии очистных работ на шахте по данному пласту и задач дипломного проектирования
2.2 Исходные данные
2.3 Способ подготовки шахтного поля
2.4 Выбор системы разработки
2.5 Выбор технологии и оборудования
2.6 Крепление сопряжения лавы с прилегающими выработками
2.7 Выбор длины лавы
2.8 Определение технических данных участка
2.9 Расчет расхода воздуха для проветривания очистной выработки
3 Электротехническая часть
3.1 Выбор напряжений
3.2 Расчет электрических нагрузок и выбор участковой трансформаторной подстанции
3.3 Расчет кабельной сети напряжением до 1 кВ
3.4 Выбор аппаратуры защиты и управления
6
8
8
10
14
15
16
20
20
21
21
24
27
45
46
47
50
53
53
53
55
57
4 Правила техники безопасности при ведении очистных работ, охрана труда, противопожарная защита
4.1 Правила техники безопасности при ведении очистных работ
4.2 Охрана труда
4.3 Противопожарная защита
5 Организация и технология работ
5.1 Расчет и состав работ по процессам на цикл
5.2 Расчет комплексной нормы выработки и расценки
5.3 Расчет численности суточной комплексной бригады ГРОЗ и рабочих лавы
5.4 Составление графика выходов на сутки
5.5 Расчет производительности труда
5.6 Расчет продолжительности рабочих процессов. Составление планограммы работ на сутки
5.7 Технология выемки угля в лаве, крепление и управление кровлей
6 Экономическая часть
6.1 Расчет себестоимости одной тонны угля по элементу “Расходы на оплату труда”
6.2 Расчет себестоимости одной тонны угля по элементу “Отчисления на государственное социальное страхование”
6.3 Расчет себестоимости по элементу “Материальные затраты”
6.4 Расчет себестоимости по элементу “Амортизация основных фондов”
6.5 Калькуляция себестоимости одной тонны угля
6.6 Сравнительная таблица технико-экономических показателей
6.7 Расчет показателей экономической эффективности
60
60
62
63
64
64
66
71
72
72
73
75
81
81
85
87
91
92
93
93
7 Специальная часть
7.1 Шахтная пыль
7.2 Оценка выемочного комбайна по пылевому фактору
7.3 Выбор комплекса мероприятий по борьбе с пылью
7.4 Предварительное увлажнение угля в массиве
7.5 Орошение при работе выемочного комбайна
7.6 Орошение на погрузочном пункте очистного забоя
7.7 Обеспыливание вентиляционной струи
7.8 Расчет расхода воды и смачивателя
8 Заключение
Список использованных источников
95
95
95
96
98
99
101
101
103
104
105
Введение
Угольная промышленность Украины является основой топливно-энергетического комплекса страны. Уголь используется в теплоэнергетике, металлургической и химической промышленностях и для коммунальных нужд.
В условиях перехода страны к рыночной экономике требуется стабильность работы угольной промышленности и наращивания угледобычи. Этому будет способствовать улучшение условий труда шахтеров, оплаты труда, повышения производительности труда и снижение себестоимости готовой продукции, а также улучшение качества угля и увеличение объема его обогащения.
Основным угледобывающим регионом страны является Донбасс. В связи со значительной глубиной горных работ в бассейне, добыча угля сопровождается сложными горно-геологическими условиями, что вызывает высокую трудоемкость работ при низкой производительности труда.
В настоящее время возрастает потребность в увеличении уровня добычи угля при снижении его себестоимости.
Важнейшей задачей угольной промышленности является дальнейшее техническое перевооружение и реконструкция шахт Донбасса на базе передовой техники и технологии добычи угля и проведения горных выработок, а также внедрение новых прогрессивных типов и видов крепи и новых способов поддержания кровли. Для этих целей необходимо перевооружение угольных шахт; разработка и освоение производства машин для комплексной механизации очистных работ и проведения горных выработок, в том числе комплексов оборудования для выемки тонких угольных пластов и пластов со сложными горно-геологическими условиями, проходческих комбайнов и комплексов для проведения выработок по более крепким породам; внедрение очистных агрегатов для ведения работ без постоянного присутствия людей в забоях; обеспечение прироста объема добычи в основном за счет повышения производительности труда.
Высокий уровень механизации, интенсификации и концентрации горных работ, применение все более производительной и дорогостоящей техники, необходимость оперативного принятия управленческих решений для обеспечения достаточной организационной надежности функционирования производственного процесса, требуют решения ряда сложных задач, связанных с обоснованием экономически целесообразного резервирования производственных мощностей, разработки новых методов и принципов организации труда и производства с учетом передового опыта.
Целью дипломного проектирования является на основе анализа существующей технологии и организации производства внедрить ряд мероприятий, которые позволят улучшить технико-экономические показатели и сделать экономическую оценку предложенного варианта.
1 краткая характеристика шахты
Общие сведения о шахте
Шахта "Краснолиманская" построена на пластах l7 и l3 и сдана в эксплуатацию в 1950 году с рабочим горизонтом 210 м и проектной мощностью 1200000 м тонн в год.
Поле шахты “Краснолиманская” расположено в центральной части Красноармейского горнопромышленного района.
По административному делению эта площадь входит в Красноармейский район Донецкой области Украины.
Поле шахты занимает выгодное геолого-географическое положение. Вблизи располагаются крупные действующие шахты района: шахта им. А. И. Стаханова, шахта “Родинская”, шахта “Центральная”. В непосредственной близости расположены рабочие поселки шахт и села: Красное, Федоровка, Родинское, Димитров. В 15 км северо-западнее расположен город Доброполье, а в 10 км южнее – город Красноармейск. Недра шахты подчинены ПО "Красноармейскуголь".
Границы оцениваемой площади, принятые в соответствии с протоколом технического совещания производственного объединения “Красноармейскуголь”, следующие:
на северо-западе – по всем пластам линия сечения пластов Центральным надвигом;
на востоке (нижняя граница) – по пластам m26, m24, m04, l8, l18, l6, l5, l2, l1, kн8, k7 – изогипса – 650;
по пластам l7, l4, l3, kв5 – изогипса – 825;
на западе (верхняя граница) – по пластам m26, m24, m04 – линия сечения пластов Глубокоярским сбросом до пересечения на юге с изогипсой – 650 м;
по пластам l18, l8, l7, l6, l5, l4, l3, l2, l1, kв8 – выхода пластов на поверхность карбона;
по пласту k7 – изогипсе – 300 м;
по пласту k5 – нижняя граница шахты “Родинская”;
на юге – общая граница с шахтой “Центральная”.
Размеры шахтного поля следующие:
по простиранию –6,0 км;
по падению – 9,6 км.
Площадь шахтного поля составляет 57,5 км.
Рельеф представляет собой слабохолменную равнину, изрезанную балками и речками. Максимальные отметки рельефа +200 м, приурочены к водораздельным пространствам, минимальные +95 м к долине реки Казенный Торец. Общее понижение местности наблюдается в направлении уклона реки Казенный Торец. С левого берега реки совпадают балки Осиноватая, Водяная, Дальний Яр, Глубокий Яр, а с правого балка Заячья и Чаплинская. Склоны балок от пологих до крутых 20-30.
Климат района умеренно - континентальный. Многолетняя средняя температура воздуха от +7 до +8. Максимальная глубина промерзания почвы 75-120 см. Преобладают ветры восточного направления.
Поле шахты занимает выгодное экономическое и промышленное положение. Шахта и шахтные поселки связаны с железнодорожной магистралью Ростов-Киев.
Водоснабжение шахты и городов осуществляется за счет водовода Карловка - Красноармейск, а также артезианской скважины в селе Федоровка.
Источником энергоснабжения служит Кураховская ГРЭС. Основными потребителями углей являются коксохимзаводы и электростанции.
Промышленные запасы на 1 января 1999 года составили 87324000 тонн.
Проектная мощность шахты в 1958г по вводу в эксплуатацию была принята 1200 тысяч тонн в год.
Проектная производственная мощность шахты составляет 2100000 тонн. Фактическая добыча 2456000 тонн.
Расчетный срок службы шахты – 41 год.
Режим работы предприятия следующий:
число рабочих дней в году – 357;
рабочая неделя шестидневная прерывная;
продолжительность смены для подземных рабочих – 6 часов, для поверхностных – 8 часов.
Работы по добыче и проходке ведутся в три смены, четвертая смена – ремонтно-подготовительная.
Шахта "Краснолиманская" относится к сверхкатегорийной по газу метану и опасной по пыли.
Краткая геологическая характеристика месторождения
Шахтное
поле расположено
в центральной
части Красноармейского
угленосного
района Донбасса
и сложено комплексом
осадочных пород
среднего и
частью верхнего
карбона, относящихся
к свитам
,
,
,
.
Породы каменноугольного
возраста повсеместно
перекрыты
неогеновыми
и четвертичными
отложениями.
Дитологические отложения карбона представлены чередованием слоев песчаников, алевролитов, аргиллитов, вмещающих маломощные слои углей и известняков.
Площадь шахтного поля расположена в висячем крыле крупного Центрального надвига. Залегание каменноугольных пород моноклинальное, с падением пластов на восток и северо-запад под углами 3-15.
Характерной особенностью строения оцениваемой площади является тот факт, что разрывные нарушения в основном развиты в зонах расчленения Центрального надвига на 2-3 ветви, и в большинстве своем сопровождает его и Глубокоярский сброс. Кроме того, нарушения сгруппированы, взбросы сопровождают надвиг и сбросы.
В центральной и восточной частях участка, в зоне шириной 0,8-1,6 км, прослеживается большая группа нарушений. Эта зона будет наименее благоприятной для отработки запасов угля.
Более благоприятными в тектоническом отношении являются блоки на северо-востоке и юго-западе оцениваемой площади.
На отработанной площади ведение горных работ осложняется влиянием зон Центрального надвига, Краснолиманского и Родинского сбросов, а также мелкоамплитудной нарушенности.
Северо-восточный блок наиболее благоприятный для ведения очистных и горных работ, так как наименее подвержен тектонической нарушенности.
В целом оцениваемую площадь можно отнести к типу средней сложности тектонического строения.
Углевмещающие породы в пределах шахтного поля представлены аргиллитами, алевролитами, песчаниками и известняками.
Аргиллит серого, темно-серого цвета, горизонтально- и тонкослоистый, с включением сидеритовых конкреций, пирита в виде стяжений неправильной формы, иногда переслоение углистым материалом, с отпечатками обуглившейся флоры, средней крепости, от среднеустойчивого до весьма неустойчивого.
Алевролит серого, реже – темно-серого цвета, горизонтально-слоистый или с неясно выраженной слоистостью; характерно наличие слюдистого или углистого материала по плоскостям отдельных слоев, а также отпечатков растительности, иногда комковатой текстуры с включением сидеритовых конкреций, малой или средней крепости, от среднеустойчивого до весьма неустойчивого.
Песчаник серого или светло-серого цвета, кварцево-полевошпатовый, на кварцевом или глинистом цементе, слюдистый, иногда с тонкими прослойками алевролита; в основном мелкозернистый, реже среднезернистый и тонкозернистый, слоистый, средней крепости и крепкий, от среднеустойчивого до устойчивого.
Известняк темно-серого, реже серого цвета, скрытокристаллический, массивный, трещиноватый (трещины заполнены кальцитом), характерно наличие углистого материала, крепкий, устойчивый.
Продуктивная
толща указанных
свит содержит
до 60 угольных
пластов и прослоев,
из которых 13
пластов имеют
мощность свыше
0,45 м:
,
,
,
l8, l7,
l5, l4,
l3,
,
l1,
,
k7, k5.
Краткая характеристика
пластов приведена
в таблице №1.
Пласт k5 отрабатывается шахтой "Краснолиманская" с 1985 года, выше по падению шахтой “Родинская”.
На
оцениваемой
площади угольный
пласт имеет
сложное двухпачечное
строение. В
центральной
части к подсчету
приняты обе
пачки (
),
а в северо-западной
и, отчасти, в
юго-восточной
– только верхняя
пачка (
).
Непосредственная кровля пласта k5 представлена аргиллитом (95%), реже – алевролитом (2,5%), песчаником (2,5%).
Аргиллит с растительным детритом плохой сохранности, трещиноват, контакт с углем резкий.
По опыту ведения горных работ шахтами "Краснолиманская" и “Родинская” породы непосредственной кровли неустойчивы и малоустойчивы, трещиноваты, с включениями карбонатных конкреций в виде желваков и линз. Выделение воды из вышележащих песчаников способствует интенсивному расслоению аргиллита и обрушению его на всю мощность до контакта с песчаником.
На основании приведенных данных аргиллит ожидается малоустойчивым, при мощности слоя менее 1,5 м и резком контакте с вышележащим слоем – неустойчивым, а в зоне повышенной трещиноватости и при мощности слоя менее 0,6 м – весьма неустойчивым, склонным к обрушению.
Алевролит трещиноватый, с отпечатками фауны и флоры, сцепление между слойками слабое, контакт с углем отчетливый, среднеустойчивый, при водонасыщении и в зонах повышенной трещиноватости – неустойчивый.
Песчаник с небольшим количеством растительного детрита, трещиноват, контакт с углем резкий.
Иногда песчаник отделяется от угольного пласта слоем аргиллита или алевролита мощностью до 0,6 м, которые из-за отсутствия сцепления и резкого контакта с песчаником являются “ложной” кровлей. Песчаник в нижней части слоя среднеустойчивый. Мощные слои песчаника являются непосредственной и основной кровлей – устойчивые.
На основании имеющихся данных песчаник на неотработанной площади прогнозируется от средне- до устойчивого. Основная кровля пласта на большей части площади представлена переслаиванием слоев алевролита, песчаника и аргиллита, аналогичными вышеописанным.
По опыту горных работ шахты “Краснолиманская” основная кровля пласта отнесена к среднеобрушаемой, за исключением центральной части шахтного поля, где она представлена мощным песчаником (>7 м) – труднообрушаемой.
Непосредственная почва пласта k5 сложена алевролитом (65%), а за линией расщепления – аргиллитом (30%). В центральной части шахтного поля в почве пласта залегает песчаник (5%).
Алевролит в верхней части слоя комковатой текстуры ("кучерявчик") мощностью до 0,5 м, ниже – волнистослоистый, с остатками детрита, контакт с углем отчетливый.
В горных выработках алевролит среднеустойчивый, кроме слоя "кучерявчика" мощностью до 0,5 м, где он неустойчив.
На оцениваемой площади устойчивость алевролита прогнозируется аналогичной.
Аргиллит в верхней части слоя комковатой текстуры ("кучерявчик") до 0,4 м, ниже – с неясно выраженной слоистостью, с тонкими линзами угля и углистого вещества до 0,1-0,2 см, контакт с углем четкий.
В горных выработках среднеустойчивый, кроме слоя
Таблица 1 - Характеристика пластов
| Синонимика (индекс) пласта | Характеристика пласта | Марка угля | Кровля | Почва | |||||||||||
| мощность, м | угол падения, градус |
объемная масса, т/м3 |
газообильность м3/т |
Непосредственная | Основная | тип породы |
объемная масса, т/м3 |
крепость | |||||||
| тип породы | мощность, м | крепость |
объемная масса, т/м3 |
тип породы | мощность, м |
объемная масса, т/м3 |
|||||||||
|
|
0,56-0,86 | 3-15 | 1,30 | 7,8-23,6 |
ГII |
аргиллит алевролит |
5-9 6-8 |
1,8-3,5 4-6 |
2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
3,5-4,5 3-5 5-9 |
2,5 2,5 2,5 |
аргиллит алевролит |
2,5 2,5 |
2-3 2-3 |
|
m24 |
1,05-1,82 | 2-8 | 1,25 | 7,8-23,6 |
ГII |
Аргиллит Алевролит Известняк |
1,5-2,0 3,0 1,5-2 |
1,8-4 5-6 9-10 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник Известняк |
3-4 7-9 8-10 0,2-0,5 |
2,5 2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2,5 2,5 2,5 |
2-3 2-4 4-7 |
|
l7 |
2,0-3,5 | 2-13 | 1,35 | 7,3-29,1 |
ГII |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
0,7-2,0 3-5 4-5 |
2-3 4-6 7-9 |
2,5 2,5 2,5 |
Алевролит Аргиллит Песчаник |
4-7 1-2 5-7 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2,5 2,5 2,5 |
2-3 3-5 5-7 |
|
l5 |
0,18-0,95 | 9-18 | 1,30 | 7,3-29,1 |
ГII |
аргиллит алевролит |
3-4,5 4,5 |
2-4 5-6 |
2,5 2,5 |
Алевролит Аргиллит Песчаник |
2-3 4-6 4-7 |
2,5 2,5 2,5 |
аргиллит алевролит |
2,5 2,5 |
2-3 2-5 |
|
l4 |
0,65-1,35 | 4-12 | 1,31 | 7,3-29,1 |
ГII |
Аргиллит Песчаник Известняк |
2-3 17-20 0,4-0,8 |
2-4 7-9 10 |
2,5 2,5 2,5 |
Алевролит Аргиллит Песчаник |
3-6 5-7 13-17 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2,5 2,5 2,5 |
2-3 2-5 3-5 |
|
l3 |
1,95-2,26 | 6-12 | 1,34 | 7,3-29,1 |
ГII |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
3-5 3,5-6 2-17 |
2-4 5-6 7-8 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник Известняк |
1,5-3 4,5-6 2,5-7 0,15-0,3 |
2,5 2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2,5 2,5 2,5 |
2-3 2-4 5-7 |
|
kн8 |
0,5-0,65 | 4-17 | 1,30 | 9,0-26,8 |
ГЖII |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2-6 3-5 15 |
2-4 5-6 7-9 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
4-6 2-4 15-20 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2,5 2,5 2,5 |
2-4 2-5 5-7 |
|
k7 |
0,25-0,68 | 3-13 | 1,27 | 9,0-26,8 |
ГЖII |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2-3 6 5-6 |
2-4 5-6 7-9 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
1,5-4,5 4-6 3-8 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит |
2,5 2,5 |
2-3 2-4 |
|
k5 |
1,15-1,22 | 7-17 | 1,28 | 9,0-26,8 |
ГЖII |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2-3 2-3 20 |
1,8-4 4-6 7-8 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2-3 3-5 4-8 |
2,5 2,5 2,5 |
Аргиллит Алевролит Песчаник |
2,5 2,5 2,5 |
2-3 2-4 5-7 |
m26"кучерявчика", где он неустойчив.
Песчаник в нижней части слоя на отдельных участках конгломератовидный, контакт с углем четкий, горными работами не вскрывался, прогнозируется устойчивым.
В соответствии с перечисленными факторами горно-геологические условия разработки пласта k5 следует классифицировать как сложные.
1.3 Вскрытие и подготовка шахтного поля
Шахтное поле вскрыто вертикальными стволами (вентиляционным, новым скиповым, южным вентиляционным, северным воздухоподающим, клетьевым) и капитальным квершлагом горизонта 545 м.
Вскрытие запасов резервного блока и засбросовой части осуществляется воздухоподающим стволом №1 и капитальным квершлагом на горизонтах 545 м (на пласт m4) и 845 м (на пласты l4 и l3). Воздухоподающий ствол №1 на глубину 986 м, диаметром 8,0 м крепление ствола - монолитный бетон марки 200 до глубины 761 м толщиной - 400 мм, а ниже - 500 мм. Ствол предназначен для спуска, подъема людей, материалов, оборудования, подачи электроэнергии, струи воздуха в шахту. Краткая характеристика вскрывающих выработок приведена в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристика вскрывающих выработок
| Наименование выработки | Глубина, м |
Сечение в свету, м2 |
Форма выработки | Материал крепления | Краткие сведения о расположении |
|
Воздухоподающий ствол №1 Новый скиповый Клетьевой Южный квершлаг |
986 545 545 545 |
8,0 8,0 8,0 15,5 |
круглая круглая круглая арочная |
бетон бетон бетон КМП-А3 + бетон |
пос. Суворово территория шахты территория шахты |
Для обеспечения нормальной работы вентиляции при эксплуатационных работах шахты между горизонтами 845 м и 986 м сооружен вентиляционный гезенк, оборудованный лестничным отделением.
Для отработки бремсберговой части пласта m4 в воздухоподающем стволе №1 предусмотрено сопряжение на горизонте 337м.
В стволе размещаются трубопроводы сжатого воздуха, пожарно-оросительные, водоотливные, для перепуска воды между горизонтами, подачи эмульсии, а также силовые, сигнальные и телефонные кабели.
Охрана выработок предусматривается предохранительными охранными целиками, исключающими вредное влияние от воздействия очистных работ. При погашении выработок целики отрабатываются.
Принятая схема вскрытия пласта l3 и резервных запасов шахты является наиболее приемлемой, т.к. позволяет без остановки действующей шахты и реконструкции подъемных установок обеспечить стабильную и устойчивую работу подготовительных и очистных забоев на весь срок службы шахты, а также вскрытия новых глубоких участков.
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 | m=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