Конструирование, проектирование и организация ведения горных работ (стр. 2 из 7)

Проектная мощность шахты – это максимально возможная добыча угля, установленного качества в единицу времени, определенная проектом.

Фактическая мощность шахты – это максимальная добыча угля в единицу времени, определенная с учетом фактического состояния горных работ.

Существует параметрический ряд годовых мощностей шахт:

1,2;1,5;1,8;2,1;2,4;2,7;3;3,3;3,6;3,9;4,2;4,5;……7,5млн. т./год

При проектировании, когда известны горнотехнические и горногеологические условия шахты, проектную мощность рекомендуется определять по формуле А.С. Малкина:

A_г=k_н(k₁+k₂)

(13)

где k_н - коэффициент надежности технологической схемы шахты, учитывающей элементы:

· очистной забой

· проходческий забой

· проветривание

· поверхность шахты

При индивидуальной отработке пластов и транспортировании угля по наклонным стволам k_н=0,7-0,8. При подъеме угля по вертикальным стволам k_н=0,75-0,85. Используется коэффициент пригодный для подъема угля вертикальными стволами равный 0,8.

k₁ – коэффициент, учитывающий влияние количества рабочих угольных пластов в шахтном поле и находящийся в одновременной отработке.

k₁=

(14)

k₁=1,39

где n₁ – количество пластов в шахтном поле

n₂ – количество одновременно отрабатываемых пластов

k₂ – коэффициент, учитывающий нагрузку на очистной забой

k₂=

(15)

где

– коэффициент, учитывающий условия месторождения. Для Кузбасса: =0,0016

А_{о.з.месяч.} – месячная нагрузка на очистной забой

А_{о.з.месяч.}=L_лm_irγn_цNC (16)

А_{о.з.месяч.}=200*3,2*0,63*1,25*10*30*0,97=146664 т/мес.

где L_л – длина лавы, L_л=200

m_i – мощность отрабатываемого пласта

r – ширина захвата комбайна или глубина вруба, r=0,5;0,63;0,8. Используется ширина захвата комбайна, равная 0,63.

n_ц – количество циклов в сутки (количество стружек), n_ц=7-10. Принимается 10 циклов в сутки.

N – количество рабочих дней в месяце, N=30

C – коэффициент извлечения по выемочному участку, С=0,95-0,97. Используем коэффициент по выемочному участку, равный 0,97.

m_сред. – средняя мощность пластов

m_сред.=

(17)

m_сред.=

=3,23м.

k₂=

= =15,4

k₃ – коэффициент, учитывающий влияние угла падения пласта и глубины разработки

k₃=1+

(18)

k₃=1+

= 1,01

где Н_в – верхняя граница шахтного поля, Н_в=Н_наносы

Н_н – нижняя граница шахтного поля

Н_н=Н_в+Нsin

(19)

Н_н=10+2600*0,2=726м

А_г=0,8(1,39+15,4)*

=13,4*219,2=2937,28 тыс.т/год

Согласно типовому ряда А_г принимается 3,0 млн.т./год.

1.3 Расчет срока службы шахты

Полный срок службы шахты определяется по формуле:

Т_n=t₁+T_p+t₂ (20)

где t₁ – период освоения проектной мощности шахты, t₁=2-3 года

T_p – расчетный срок службы шахты

T_p=

(21)

T_p=

=48лет

t₂ – время затухания горных работ, t₂=2-3 года

Т_n=2+48+2=52 года

2 Выбор способа и вскрытия шахтного поля

Существует 3 стадии разработки месторождений полезных ископаемых при подземном способе добычи:

I. Вскрытие шахтного поля.

II. Подготовка вскрытия запасов к очистным забоям.

III. Очистные работы.

Вскрытие шахтного поля – это проведение горных выработок с земной поверхности для обеспечения доступа к полезным ископаемым.

Подготовка вскрытия запасов шахтного поля – это проведение комплекса горных выработок после вскрытия шахтного поля, обеспечивающих возможность начале ведения очистных работ: подготовка создает условие для монтажа и работы очистного оборудования, для проветривания рабочих мест, для транспортирования отбитого угля, доставки в забои оборудования и материалов, подачи пневмо- и электроэнергии.

Очистные работы – это работы, производимые в очистных забоях, основной процесс очистных работ называется выемка. (отделение от массива)

2.1 Выбор способа вскрытия шахтного поля

Способ вскрытия шахтного поля – это совокупность вскрывающих выработок шахтного поля с учетом их функционального назначения. Различают 4 способа вскрытия шахтного поля:

1. Вертикальными стволами

2. Наклонными стволами

3. Штольнями

4. Комбинированнный

1. Вертикальными стволами, как правило, пересекают пласты полезного ископаемого или размещаются в породах лежачего или висячего бока вскрываемых пластов. Достоинства способа: широкий диапазон применения. Недостатки способа: большая продолжительность строительства шахты и высокие капитальные затраты; относительно низкая пропускная способность и сложность эксплуатации подъемного транспорта.

2. Наклонными стволами, проводятся обычно по пласту полезного ископаемого или параллельно последнему в породах лежачего бока, однако в некоторых случаях наклонные стволы проводятся по вмещающим породам под некоторым углом к напластованию. Достоинства способа: малая продолжительность строительства шахты и низкие капитальные затраты; высокая производительность средств основного транспорта при угле падения менее 18˚; возможность организации одноступенчатого транспорта.

Недостатки способа: ограниченность условий применения; большая протяженность и сложность поддержания наклонных стволов;

3. Штольни, как и наклонные стволы, могут проводиться по пласту или под углом к нему в породах лежачего или висячего бока. Используется в холмистой местности. Достоинства способа: простота основного и вспомогательного транспорта; простота проветривания; низкие капитальные затраты и сроки строительства шахт.

Недостатки способа: ограниченность условий применения.

4. Комбинированный способ вскрытия сочетает в себе элементы вышеупомянутых способов. Этот способ позволяет эффективнее реализовать достоинства и компенсировать недостатки присущие различным способам.

На основе исходных данных и их соответствия области применения используем вскрытие вертикальными стволами. Данный способ применяется на пологих пластах и размерах шахтного поля по падению до 2 -2,5км.

Шахтное поле по падению транспортным горизонтом делится на две выемочные ступени – бремсберговую – 1400м и уклонную - 1200м. стволы, располагаемые на одной общей промплощадке, проходя до отметки транспортного горизонта -360, а непосредственное вскрытие пластов осуществляется капитальными квершлагом, проведенным от околоствольного двора.

Сначала отрабатывают пласты бремсберговой части, затем – уклонной. Свежий воздух в шахту поступает по вспомогательному стволу в выработки транспортного горизонта. При отработке бремсберговой ступени он по ходкам бремсбергов поступает в ярусные конвейерные штреки, затем – в очистные забои, далее по цепи вентиляционных выработок – на поверхность. При отработке уклонной ступени воздух для проветривания поступает по одному из ходкой, далее, пройдя по цепи воздухопроводящих выработок, исходящая струя по другому ходку поднимается вверх, к транспортному горизонту. Для выдачи исходящей струи на поверхность необходимо иметь специальные вентиляционные выработки.

Доставка угля как с бремсберговой, так и с уклонной ступени осуществляется на общий транспортный горизонт. Капитальный квершлаг, пройденный на этом горизонте, служит весь срок отработки запасов шахтного поля.

2.2 Выбор схемы вскрытия шахтного поля

Схема вскрытия шахтного поля – это пространственное расположение сети вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля.

Схемы вскрытия классифицируются по 3 признакам:

I. По числу транспортных горизонтов.

I.I.Одногоризонтные

I.II.Многогоризонтные

I.I.Одногоризонтная схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом применяется при угле падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению не более 2,5 км. Её отличают относительно большой объём наклонных капитальных выработок, снижающий эффективность производства из-за использования малопроизводительной канатной откатки, а также значительной утечки воздуха, возникающие при движении его по наклонным выработкам в противоположных направлениях.