5.2 Характеристика месторождения
Характеристика месторождения содержит краткое описание района, условий залегания пластов угля: мощность, угол падения, крепость угля, объемный вес, газоносность, свойства боковых пород почвы и кровли, строение пласта. Должны быть указаны расстояния между пластами по нормали и от поверхности до верхней границы шахтного поля, приведены сведения о геологических нарушениях и других факторах, влияющих на выбор способа вскрытия и подготовки шахтного поля, а также средств комплексной механизации.
В разделе необходимо изобразить вертикальный разрез шахтного поля в масштабе 1:10000 (рис. 5.1).
5.3 Запасы шахтного поля
Границы и размеры шахтного поля по падению и простиранию указаны в задании на проектирование. В процессе выполнения курсового проекта необходимо произвести расчет балансовых и промышленных запасов /1/ по тем пластам, которые отнесены к рабочим в соответствии со структурой и последовательностью, представленной на рис. 5.2.
Если шахтное поле имеет сложную конфигурацию, то его необходимо разбивать на отдельные геометрически правильные фигуры, в пределах которых определяются запасы, затем запасы всех фигур суммировать.
Геологические запасы в шахтном поле, тыс. т
Zгеол = S * H * åm * g , (5.1)
где S – размер шахтного поля по простиранию, м;
H – размер шахтного поля по падению, м;
åm - суммарная мощность пластов, м;
g - средняя плотность угля, т/м3.
hn – мощность наносов, м;
α – угол падения пластов, град.;
m1, m2 , m3 – мощности пластов, м;
h1 и h2 – расстояния между пластами, м;
H – размер шахтного поля по падению, м;
S – размер шахтного поля по простиранию, м.
Рисунок 5.1 – Вертикальный разрез шахтного поля
Балансовые запасы шахтного поля равны геологическим за вычетом забалансовых запасов, которые не удовлетворяют кондициям их промышленного использования при современном уровне техники и экономики.
Zбал= Zгеол - Zзаб (5.2)
Согласно действующим кондициям по мощности и зольности к балансовым необходимо отнести пласты по мощности: угли марок Г, Ж, К, ОС на крутом падении при мощности пластов более 0,45 м, а на пологом падении – более 0,5 м; угли марок А при мощности пластов более 0,6 м – по зольности; угли марок Д, Г при зольности менее 30%, угли марок Т, А – менее 30%, угли марок Ж, ОС, К при зольности менее 40%.
Если в шахтном поле отсутствуют пласты, которые отнесены к забалансовым, то в этом случае необходимо принимать величину балансовых запасов равную геологическим.
Промышленные запасы необходимо определять путем исключения из балансовых запасов проектных потерь, тыс.т.
Zпром = Zбал - å Zп, (5.3)
где åZп – проектные потери угля, т.
Проектные потери угля включают в себя потери в целиках и эксплутационные потери, тыс.т
åZп = Zоц + Zбц + Zэ (5.4)
Потери угля в охранных и барьерных целиках следует рассчитывать согласно правилам охраны сооружений. При отсутствии данных о потерях в целиках их следует ориентировочно принимать равными: на пологих пластах 1% балансовых запасов, а на крутых – 2%.
Zц = Zоц + Zбц = (0,01 ¸ 0,02) Zбал (5.5)
Эксплуатационные потери необходимо рассчитывать по формуле
Zэ = ( Zбал - Zц ) k, (5.6)
где k - коэффициент эксплуатационных потерь (при разработке тонких пластов k = 0,05-0,10; при разработке пластов средней мощности и мощных k = = 0,10-0,15);
Zц- суммарные потери угля в охранных и барьерных целиках, тыс.т.
Вцелом, количество полезного ископаемого, добываемого из месторождения или шахтного поля, необходимо оценивать коэффициентом извлечения, который показывает, какая часть балансовых запасов выдается на поверхность
Zпром
С = ¾¾¾ < 1, (5.7)
Zбал
Величина его зависит от горно-геологических факторов. При ориентировочных расчетах величину коэффициента извлечения следует принимать для пластов: тонких – 0,92-0,90; средней мощности 0,88-0,85; мощных крутых – 0,80-0,75.
5.4 Режим работы, мощность и срок службы шахты
Режим работы шахты по добыче угля необходимо принимать следующим:
- число рабочих дней в году – 300;
- число рабочих смен по добыче угля в сутки – 3, а в особо сложных горно-геологических условиях, где необходимо проводить противовыбросные мероприятия – 2;
- продолжительность рабочей смены на подземных работах – 6 часов;
- продолжительность рабочей смены на поверхности – 8 часов.
Режим работы трудящихся необходимо принимать из расчета пятидневной недели (шахта работает 6 дней в неделю, а рабочие – 5 дней в неделю со скользящим выходом в течение недели).
Проектная мощность шахты должна обосновываться с учетом величины промышленных запасов и рекомендаций, изложенных в работе [2].
Годовую производственную мощность шахты ориентировочно можно принимать по данным таблицы 5.1.
Таблица 5.1 – Значения проектной мощности шахты при различных запасах угля в шахтном поле
| Промышленные запасы угля, тыс.т Zпром | До 40000 | 50000 – 60000 | 70000 | 80000 – 90000 | 100000 – 120000 |
| Производственная мощность шахты, тыс.т/год | 900 | 1200 | 1500 | 1800 | 2100 |
| Промышленные запасы угля, тыс.т Zпром. | 120000-140000 | 140000-160000 | 160000-180000 | свыше 200000 | |
| Производственная мощность шахты, тыс.т/год | 2 400 | 3 000 | 3 600 | 4 500 – 6 000 | |
Расчетный срок службы необходимо определить как производную величину, лет
Tр = Zпром / A , (5.9)
где А – принятая из таблицы 5.1 годовая производственная мощность шахты, тыс. т.
При этом следует ориентироваться на сроки службы для шахт, мощностью до 1,8 млн.т в год не менее 50 лет, а при мощности шахт более 1,8 млн.т – не менее 60 лет.
Полный срок службы шахты необходимо устанавливать с учетом времени на развитие и затухание добычи, лет
Т = Тр + 0,5 t , (5.10)
Фактическое суммарное время на развитие и свертывание добычи в зависимости от годовой производственной мощности угольной шахты ориентировочно можно определить по формуле, лет
t = 2,3 + 1,8 А , (5.11)
где А – млн.т/год.
5.5 Вскрытие шахтного поля
При выборе схемы вскрытия необходимо принимать такие технические решения, которые должны обеспечивать:
высокую концентрацию горных работ с наибольшими реально достигаемыми в данных горно-геологических условиях нагрузками на горизонт, пласт, наклонную выработку и очистной забой;
минимально необходимый объем проводимых и поддерживаемых выработок;
обеспечение своевременной подготовки выбывающей линии очистных забоев;
бесступенчатый и непрерывный транспорт;
строительство шахт в минимальные сроки;
постоянство качества рабочей продукции.
Вопросы вскрытия должны решаться с учетом всех пластов в шахтном поле.
При обосновании рационального способа вскрытия необходимо учитывать количественные значения таких факторов, как размеры шахтного поля по падению и простиранию, угол падения пластов, их количество и расстояние между ними, а также расстояние между поверхностью и верхней границей шахтного поля. Зная пределы возможных значений размеров горизонтов по падению, необходимо определить число горизонтов. Этот дополнительный параметр весьма необходим при решении вопросов о применении одно- или многогоризонтной схемы вскрытия.
Расстояние от верхней границы до поверхности оказывает решающее влияние на выбор способа вскрытия вертикальными или наклонными стволами, а также комбинированного способа.
Угол падения пластов в сочетании с расстоянием между пластами предопределяет тип дополнительной вскрывающей выработки (квершлагов, гезенков).
Для пологих и наклонных пластов в качестве основных рекомендуется применять следующие схемы вскрытия:
вертикальными стволами с капитальными или погоризонтными квершлагами в зависимости от размеров шахтного поля по падению;
наклонными стволами для выдачи угля высокопроизводительными конвейерами и вертикальными стволами для выполнения вспомогательных
операций с капитальным квершлагом, а при большой угленасыщенности месторождения – с этажными квершлагами.
При размерах шахтного поля по простиранию более 8000 м, газоносности пластов более 15 м3/т и мощности шахты свыше 1,8 млн.т необходимо отдавать предпочтение блоковому способу вскрытия с независимым проветриванием каждого блока и транспортом угля по штрекам к центральному стволу.
Для крутонаклонных и крутых пластов – вертикальными стволами с наклонными квершлагами, при этом закладку стволов предусматривать, как правило, в лежачем боку свиты для исключения возможности их подработки и уменьшения потерь угля в охранных целиках под промплощадку.
При вскрытии должно обеспечиваться прямое проветривание. Уклонные работы допускать только при разработке последнего горизонта и длине уклона не более 1200 м.
В районах с гористым рельефом поверхности необходимо предусматривать вскрытие штольнями в сочетании со слепыми вертикальными стволами.
Кроме перечисленных схем вскрытия, необходимо предусматривать любые другие экономически и технически осуществимые схемы вскрытия. Выбранную схему вскрытия необходимо изобразить на листе графической части в масштабе 1:10000 (рис. 5.3).
Глубину ствола определять по формуле, м
HС = LБ * sin a + h3 + hH , (5.12)
где LБ - наклонная длина бремсберговой части шахтного поля, м;