Введение
Большое значение для топливо-энергетического комплекса имеет добыча угля, преобладающая часть которой приходится пока еще на подземный способ.
С проникновением горных работ на более глубокие горизонты горногеологические условия усложняются: возрастает температура и газообильность, увеличивается опасность внезапных выбросов угля и газа, горных ударов. Наряду с этим, требуется постоянное улучшение условий труда, техники безопасности, повышение производительности труда, снижение себестоимости. Решить эту проблему возможно только путем комплексного обоснования вопросов вскрытия, подготовки систем разработки и механизации производственных процессов.
Современная угольная шахта-это комплексно механизированное и автоматизированное предприятие большой мощности с высоким уровнем концентрации и интенсификации производства, имеющее поток основных технологических процессов. Поэтому совершенствованию технологии подземной добычи угля обеспечивающую высокую эффективность выемки пластов, рациональное использование запасов и безопасности работ, придается огромное значение.
Целью данного дипломного проекта является расчет и выбор оборудования для добычи угля в конкретно горно-геологических условиях шахты, расчет нагрузки на очистной забой и расчет количества воздуха для проветривания выемочного участка. Расчет производится с учетом использования современной зарубежной техники.
1. Общие сведения о шахте
1.1 Территориальное расположение
ОАО "шахта Распадская" расположена в юго-западной части Кузбасса, в его Томусинском геолого-экономическом районе. Основная промплощадка шахты расположена в 15км севернее г. Междуреченска и связана с ним асфальтированной автодорогой и железнодорожной линией.
ОАО "шахта Распадская" обслуживается оперативным взводом № 4 Новокузнецкого ОВГСО, место дислокации которого находится в 7км, и пожарной частью ППЧ-4 ОГПС № 9, расположенной на промышленной площадке шахты.
Шахтное поле расположено в центральной части Распадского месторождения на правом берегу р Усы. В орографическом отношении площадь шахты приурочена к водоразделу рек Ольжерасс-Чебол-Су и их притоков, а также к долинам этих рек. Современный водораздельный рельеф описываемый площади вследствие эрозионной деятельности речной системы характеризуется сильной изрезанностью его глубокими логами, узкими гребнями его вершин. Основная площадь эксплуатационных блоков 2, 3, 5 приурочена к водораздельным участкам, а площадь блока 4 - почти полностью приурочена к долине р. Ольжерасс. Долина реки Ольжерасс имеет в основном, меридианное направление, и представлена тремя террасами: I, II, III надпойменной и небольшими останцами пойменной террасы, развитой в прирусловой части долины.
Максимальная отметка поверхности рельефа на описываемой площади -532,8м в районе блока № 5, минимальная - 260,7м в долине р. Ольжерасс, амплитуда в отметках поверхности доходит до 272м.
1.2 Характеристика шахтного поля
Поле шахты длиной по простиранию 12,5км, и по падению 5км. Разделено на 3 блока, № 3, 4, 5. Каждый блок вскрыт вертикальными стволами до горизонта +70м. Стволы служат для спуска и подъема людей, подачи воздуха, водоотлива. Вертикальными стволами вскрыты пласты:
- на блоке №4: 7-7а, 6-6а, 4, 5, 3-3а;
- на блоке №3: 7-7а, 6-6а, 3-3а, 2;
- на блоке №5: 11, 9, 10, 7-7а, 6-6а.
Между собой вертикальные стволы сбиты полевым штреком на горизонте +70. Общая длина штрека 5,5км. Он служит для подачи угля с блоков № 3 и № 5 к наклонным стволам. Два наклонных ствола длиной 1250м, каждый пройден под углом – 110 на центральном блоке № 4 и сбиты с вертикальным стволом. Наклонные стволы оборудованы двумя ленточными конвейерами 2ЛУ – 120 Б, которые являются единственной шахтовыдачей угля со всех трех блоков.
У вертикального ствола блока № 4 на горизонте +70м пройден основной руддвор шахты. В блоке № 4 с горизонта +70м под углом 130 пройден наклонный квершлаг для вскрытия пластов 10, 11, 12. В настоящее время на горизонте +70м в направлении уклонных полей пройдены горизонтальные квершлаги (путевой и конвейерный), которые являются частью генеральной схемы вскрытия и подготовки, уклонных полей блоков № 3 и № 4. Также пройден вертикальный вентиляционный ствол «Глухая» до горизонта -210м, который вскрывает пласты 10, 9, 7-7а, 6-6а, 3-3а, на севере шахтного поля и служит для спуска-подъема людей и оборудования, а так же подаче воздуха в шахту. Подготовка пластов на каждом блоке произведена 2-4 бремсбергами, соединенными со стволами и имеющими выход на дневную поверхность. Подготовка уклонных полей пластов производится четырьмя уклонами, пройденными в створе с существующими бремсбергами.
1.3 Геологическая характеристика шахты
1.3.1 Общая геологическая характеристика месторождения
На описываемой площади развиты отложения кольчугинской серии Пермского возраста, конгломератовой свиты Юрского возраста и четвертичного возраста. Продуктивные отложения шахтного поля относятся к кольчугинской серии, которые подразделяются на породы Ильинской и ерунаковской подсерии. Отложения Ильинской подсерии делятся на казанково-марнинскую и ускатскую свиту.
Казанково-марнинская свита представлена переслаиванием песчаников и алевролитов. Она включает в себя рабочие пласты 1, 2, 3-3а, 4, 5, 6-6а и нерабочей мощности 1а, 2а, 4.
Мощность свиты составляет 280м, угольных пластов – 9,28м, рабочая угленосность – 3,5%.
Ускатская свита отличается более крупными циклами осадконакопления с преобладанием песчаников с прослоями гравелитов и конгломратов. Ускатская свита включает в себя восемь пластов рабочей мощности (7-7а, 7а, 7в.п, 7н.п, 9, 10, 11, 12) и три – 8, 13-13а преимущественно нерабочей. Мощность свиты – 260м, рабочих пластов 11-23м, рабочая угленосность 4,3%.
Отложения ерунаковской подсерии представлены нижними горизонтами ленинской свиты с пластами 14, 15, 16-16а, 17, 18в.п, 18с.п., 18н.п, 19 сложены печаниками, гравелитами, алевролитами. В пределах шахтного поля свита имеет ограниченное распространение, только на северо-востоке.
Угленосные отложения, вскрытые на поле шахты заключают 37 пластов угля, 34 из которых имеют промышленное значение.
Мощные пласты (9-10, 7-7а, 6-6а) и средней мощности (10, 9) отрабатываются шахтой. Из 34 пластов, по которым подсчитаны запасы, семь пластов относятся к мощным (19, 18, 15, 15а.п, 9-10, 7-7а, 6-6а) – средняя мощность изменяется от 3,50 до 4,20м; 13 пластов относятся к средним (18с.п, 17, 15н.п, 12, 11, 10, 9, 7а, 7в.п, 4-6, 3-3а) – средняя мощность изменяется от 1,31 м до 2,91м; остальные 14 пластов относятся к тонким (18н.п, 16а, 16, 14, 13а, 13, 7н.п, 5, 4, 3а, 3, 2, 1) – средняя мощность их от 0,78м до 1,29м.
Преобладают пласты умеренно сложного, сложного и в меньшей мере сложного – простого строения. Угли пластов с 1 по 4-5 характеризуются выходом летучих веществ 36,1 – 36,8%, толщиной пластического слоя 27-31мм относятся к марке Ж. Угли с платов 6-6а по 9-10 с выходом летучих веществ 37,4 - 38,3%, толщиной пластического слоя 21-23мм к марке ГЖ. Угли пласта 11, 12 с выходом летучих веществ 35,9 – 36,0% толщиной пластического слоя 14-15мм относятся к марке Г. Угли пластов с 13 по 19 с выходом летучих веществ 34,4 – 35,8%, толщиной пластического слоя 10-12мм относятся к марке Г (энергетика).
В пределах Распадского месторождения угля выделяются три водоносных комплекса пород: четвертичных образований; осадков Юрского возраста; продуктивных угленосных пород кольчугинской серии.
Большое количество осадков, затаеженность местности, моноклинальное залегание пород создает благоприятные условия для восполнения запасов подземных вод. В то же время довольно значительная расчлененность рельефа, крутизна склонов, наличие разветвленной гидросети способствуют быстрому стоку талых и дождевых вод, в связи с чем обводненность пород в пределах водоразделов невысокая. Водообильность угленосных отложений неравномерная и зависит от степени их трещиноватости литологического состава и геоморфологического положения. Наиболее обводнены породы в зоне активного выветривания. Мощность ее составляет, в основном, 80-100м. Рыхлые отложения четвертичного возраста представлены делювиально-элювиальными отложениями реки Ольжерасс и ее притоков.
Делювиально-элювиальные отложения водразделов практически сухие, а в нижних частях склоны водопритоки в шурфы составляли от 0,02 до 0,04 л/с. Аллювиальные отложения в долине р. Ольжерасс и ее притоков представлены в верхней части – суглинными слабо и очень слабо водоносными, в нижней части - песчано-галичниковым горизонтом.
Юрские отложения представлены конгломератами.
Максимальные водопритоки соответствуют весеннему периоду (во время таяния снега).
1.3.2 Краткая горно-геологическая характеристика пластов в шахтном поле
Запасы угля в границах шахтного поля на 2007г составили:
балансовые – 746,9 млн.т;
промышленные 407,9 млн.т;
находящиеся в подготовке 6,3 млн. т;
готовые к выемке – 7,047 млн. т.
В границах шахтного поля залегает 26 рабочих пластов, суммарная полезная мощность которых составляет 49,7м. Средняя мощность пластов 2,01м.
В настоящее время отрабатывается девять рабочих пластов, суммарная мощность которых составляет 27,6м. Мощность отрабатываемых пластов колеблется от 1,5 до 4,5м со средней мощностью 2,9м.
Качественная характеристика товарных углей представлена в таблице 1.
Таблица 1 – Качественная характеристика товарных углей
| Сорт | Марка | Зольность, % | Влажность, % | Выход летучих, % | Содержание серы, % | У, мм | Теплота сгорания, Ккал/кг |
| Концентрат | ГЖ+К | 7-8 | 6-7 | 36-38 | 0,59 | 18-20 | 8400 |
| Рядовой | ГЖ/2ГЖ | 19-21 | 7-8 | 36-38 | 0,59 | 18-20 | 8400 |
Краткая характеристика разрабатываемых пластов представлена в таблице 2.
Таблица 2 – Характеристика разрабатываемых пластов
| Наименование пласта | Мощность пласта, м | Угол падения, градус | Марка угля | Склонность пластов к самовозгоранию | Опасность по горным ударам | Боковые породы | Нарушенность пластов | Газоносность, м3/т | |
| кровля | почва | ||||||||
| 3-3а | 2,23-2,54 | 6-10 | Ж | Склонный | Угрожаем. с глубины 150 м | Алевролит | Алевролит | Дизъюнктивные нарушения надвигового типа с вертикальными амплитудами смещения 0,4-2,2 м. Простирание сместителей субмеридианальное, падение на восток под углами 10-45°. Развиты пликативные деформации пласта | 10-12 |
| 4-5 | 20,4-3,04 | 6-10 | Алевролит, песчаник | 12-13 | |||||
| 6-6а | 3,95-4,50 | 6-10 | ГЖ | Весьма склонный | Опасный с глубины 150 м | Алевролит, песчаник | 10-18 | ||
| 7-7а | 3,85-4,20 | 6-10 | Опасный с глубины 200 м | Алевролит | 10-11 | ||||
| 9 | 1,51-2,16 | 6-10 | Опасный с глубины 260 м (блок 4) Угрожаем с глубины 150 м (блок 3,5а) | Алевролит | 7,5-8 | ||||
| 10 | 1,90-2,20 | 6-10 | Угрожаем с глубины 150 м | Алевролит, песчаник | 12,5-14 | ||||
| 9-10 | 2,45-3,75 | 6-10 | Опасный с глубины 170 м | 9,5-10 | |||||
| 11 | 1,70-2,00 | 6-10 | Склонный | Опасный с глубины 185 м | 8,5-9 | ||||
Тектоническое строение пластов в шахтном поле сложное. Всего прослежено 206 дизъюнктивных нарушений, из них 81 нарушение имеют амплитуду смещения 1- 9,9м, редко 30м. Значительное развитие имеют мало амплитудные разрывы. На пластах проявляется пологая пликативная складчатость. По сложности геологического строения поле шахты относится к месторождениям сложного строения.