Технология отработки пласта выемочного участка шахты

Технология отработки пласта выемочного участка шахты

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

Краткая характеристика разрабатываемых пластов представлена в таблице 2.

Таблица 2 – Характеристика разрабатываемых пластов

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.

Вмещающие породы представлены преимущественно песчаниками и алевролиты, в меньшей степени аргиллитами и углистыми аргиллитами.

1.4 Вентиляция шахты

На шахте применяется нагнетательный способ проветривания. Система проветривания – единая. Схема проветривания – центрально-отнесенная. Проветривание осуществляется с помощью вентиляторов ВОД-40 (производительность составляет 21 тыс.м3/мин) – по одному рабочему и одному резервному на каждом стволе. Кроме того, имеется одна газоотсасывающая установка УВЦГ-15

Свежий воздух подается в выработки шахты по вертикальным стволам блоков №3, 4 и 5 в пластовые околоствольные дворы. Кроме того, основная часть воздуха на пласты 9, 10, 6-6а, 7-7а (в блоке №4) подается от вертикального ствола блока №4 по главному конвейерному квершлагу горизонта +70м. Свежий воздух подается по людским или конвейерным бремсбергам и, омыв очистные и подготовительные забои, выдается по путевым и фланговым бремсбергам на поверхность.

Выработки склада ВМ и зарядной камеры горизонта +70м проветриваются обособленной струей, поступающей с восточной клетевой ветви руддвора горизонта +70м. Свежий воздух по вентиляционной сбойке поступает в выработки склада ВМ и зарядной камеры, а исходящая струя по скважине выдается на поверхность.

Схема проветривания выемочных участков по шахте возвратноточная, восходящая с примыканием свежей струи воздуха и исходящей к целику.

Воздух, подаваемый на горизонт +75,6м, омыв выработки руддвора по западному полевому штреку, поступает на горизонт +70м блока №4, затем часть его по обходной выработке на восточный наклонный ствол и по нему

выдается на поверхность, а другая часть поступает на горизонт +80м блока №5 по восточному полевому штреку.

Воздух, подаваемый на горизонт +80м, омыв выработки руддвора горизонта +80м и по промежуточному и путевому бремсбергам поступает на пласт 6-6а блока №5, СПК, промежуточный путевой вентиляционный уклон 5-6, далее на поверхность. Подготовительные выработки, проводимые по всем пластам, проветриваются вентиляторами местного проветривания типа ВМ-6М, ВМ-8М ВМЦ-8, ВМЭ-8, ВМЭ-10А с доставкой воздуха прорезиненными трубами диаметром 800, 1000, 1200мм.

1.5 Технологический комплекс шахты

Технологический комплекс расположен на промплощадке шахты. Здесь расположены здания и сооружения промышленного, хозяйственного и административно-бытового назначения.

Для ремонта горношахтного оборудования имеется: механические мастерские, в состав которых входят несколько отделений и цехов; цеха по ремонту очистных и проходческих комбайнов; цех по ремонту механизированных крепей, цех по ремонту электрооборудования.

Для подачи воды в шахту, предназначенной для противопожарной защиты, а также для снабжения технической водой служит насосная станция на правом берегу Ольжерасс, где установлены 4 насоса ЦНС300/300. На промплощадке имеются склады материально-технической, горючесмазочных материалов.

На промплощадке расположены АБК, столовая и другие сооружения.

1.6 Охрана окружающей среды

Современное горное производство в его традиционных формах наносит огромный вред окружающей среде. Производственная деятельность шахт и обслуживающих их предприятий (автобазы, ремонтно-механические заводы, котельные и др.) наносят определенный ущерб окружающей среде. Этот ущерб проявляется в нарушении земельных отводов, лесных угодий, загрязнении поверхностных вод и воздушного бассейна.

Рациональное использование земель. Введение горных работ связанно с нарушением земель, общая площадь которых составляет 17180га. Ежегодно выводится из оборота около 400га земель. Только в Кузбассе горные предприятия уже нарушили более 70тыс. га земли, а с освоением новых районов потребуется еще около 40тыс. гектаров. В горном производстве остаются большими потери полезного ископаемого в недрах, угля теряется около 30%. Все угле добывающие предприятия закладывают в свои капитальные затраты определенные процентов на охрану окружающей среды и рекультивацию земель, которые должны использоваться в полной мере.

Очистка стоков. Шахтами бассейна потребляется около 160 млн. м3 воды. В том числе на хозяйственно-бытовые нужды - 51 млн. м3 воды. На производственные нужды -90 млн.м3 воды. Объем оборотной и последовательно используемой воды составляет 275 млн. м3/год. Предприятиями отводится в поверхностные водоемы 237 млн. м3/год стоков, в том числе нормативно чистые допускаемые к сбросу без очистки-6,9; згрязненные-64,9; нормативно-очищенные на очистных сооружениях-165,9; из них на биологических очистных сооружениях-18,5; станциях физико-химической очистки - 52,2. Сброс загрязненных сточных вод составляет около 76 млн. м3/год. Мощность очистных сооружений составляет 408млн. м3/год.

Очистка выбросов в атмосферу. В регионе насчитывается 1700 источников выделения загрязнений, из которых оборудованы очистными сооружениями около 1000. От всех источников загрязнения за год отводится 853тыс.т вредных веществ. Вредными веществами, выбрасываемыми в атмосферный воздух, являются твердые вещества, образующиеся от сжигания угля в котельных установках. Для эффективного улавливания тонкодисперсных взвесей и грубой фракции золы, котельных необходимо применять высокоэффективные технологии очистки отходящих газов от твердых веществ, которые позволяют улавливать до 99,5% твердых веществ и до 70% кислых газов.

2. Паспорт выемочного участка

2.1 Горно-геологическая характеристика отрабатываемого пласта

В стратиграфическом разрезе пласт 6-6а залегает ниже пласта 7-7а в 40,9-44,2м.

С поверхности угленосные отложения перекрываются юрскими конгломератами и песчаниками, характеризующимися повышенной обводненностью.

Гипсометрия пласта 6-6а пологоволнистая, углы падения составляют 6-10°. Угольный пласт сложного строения, содержит 1-4 породных прослоя мелкозернистых алевролитов суммарной средней мощностью 0,06м. Крепость алевролитов породных прослоев 2-3. Предел прочности угля на сжатие 13,5МПа. Полная мощность пласта изменяется от 4,16м до 4,51м, составляя в среднем 4,30м. Средняя суммарная мощность чистых угольных пачек 4,2м.

Уголь марки ГЖ, технологической группы 1ГВ. Крепость угля 0,8-1,0, влажность угля 4,0%, зольность чистых угольных пачек 8,9%, зольность общепластовая 13,8%, выход летучих компонентов 35,8%, толщина пластического слоя 19мм.

Уголь пласта склонен к самовозгоранию, угольная пыль взрывоопасна. Пласт угрожаемый по горным ударам с глубины 150м.

В непосредственной кровле пласта залегает алевролит серый. Мощность алевролитов от 5 до 8м. Коэффициент крепости пород 4-5, предел прочности пород на сжатие 40-50 МПа. Кровля средней устойчивости, допустимая площадь обнажения до 10м2, время обнажения до одного часа.

Породы основной кровли представлены песчаниками разнозернистыми, массивными, слоистыми, косослоистыми.

Мощность песчаников от 12 до 39м.

Шифр кровли 3.2.3 – трудноуправляемая, среднеустойчивая, тяжелая; в интервалах с неустойчивой непосредственной кровлей шифр кровли 3.3.3 - трудноуправляемая, неустойчивая, тяжелая.

Почва пласта представлена алевролитами, серыми, темно-серыми, крупнозернистыми, массивными крепкими, часто переходящими в тонкозернистые песчаники или переслаивающиеся с мелкозернистыми песчаниками. Мощность 2-12м. Коэффициент крепости пород почвы 5-7, предел прочности пород на сжатие 50-70 МПа.

Почва пласта средней несущей способности.

Тектонические нарушения. На площади две зоны дизъюнктивных нарушений надвигового характера.

Первая представляет собой два сближенных надвига с вертикальными амплитудами смещения 0,4 – 0,9м и 2,2 – 1,4м. Простирание сместителей субмеридиаональное, падение на восток под углами 15-25°.

Вторая зона является оперяющей по отношению к первой и выделяется как зона повышенной трещиноватости кровли по отношению к первой и выделяется как зона повышенной трещиноватости кровли пласта с несколькими очень мелкими надвигами северо-восточного простирания с амплитудами от 0,2 до 0,3м, которые постепенно затухают. Преимущественные углы падения тектонических трещин 15-30° в юго-восточном направлении.

В зонах тектонических нарушений уголь пласта кливажистый, неустойчивый.

Развиты пликативные деформации пласта, особенно восточнее первой зоны надвигов, где пласт имеет синклинальные и антиклинальные формы перегиба с пологими крыльями. В местах перегибов угольный пласт часто имеет проявление кливажа послойного и крутопадающего (70-80°) в северо-западном направлении.

Ожидаемый водоприток: 50-110 м3/час, в паводок – до 100-180 м3/час.

Природная газоносность: 7,5 – 8 м3/т.

Характеристики пласта и боковых пород сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Геологическая характеристика пласта 6-6а и вмещающих пород

2.2 Вскрытие и подготовка пласта

2.2.1 Вскрытие пласта

Способ вскрытия шахты блоковый, вертикальными и наклонными стволами. В настоящее время вскрытие шахты произведено в пределах блоков № 3, 4, 5, 5а.

В блоке № 4, с поверхности до гор. +70м под углом 11°20' по породе пройдены 2 наклонных ствола сечением 15,4 кв.м. Стволы оборудованы ленточными конвейерами 2ЛУ-120В для выдачи угля из шахты. Крепление стволов – бетон.

На горизонте +70м в оба крыла шахтного поля пройден полевой штрек, оборудованный конвейерами 2ЛУ-120В и рельсовыми путями. В каждом блоке с поверхности пройдены вертикальные вспомогательные стволы диаметром 8,5м. Стволы оборудованы спиральными углеспусками и клетьевыми подъемами для вспомогательных операций, лестничными и трубными отделениями. Подача свежего воздуха на пласты производится по вспомогательным стволам.

В районе пересечения стволов с пластами и на горизонте +70м у каждого блочного вспомогательного ствола пройдены околоствольные дворы.

Для прирезки запасов в блоке № 4 с поверхности до горизонта +70м пройден наклонный квершлаг, вскрывающий пласты 12, 11, 10, 9 и служащий для подачи на эти пласты свежего воздуха и транспортировки угля конвейером 2ЛБ-120.

Для проветривания отрабатываемых пластов, централизации водоотлива, транспортировки угля с полевого штрека гор. +70м, также с целью возможности подготовки уклонных полей ниже гор. +70м пройдены главный конвейерный и путевой квершлаги, которыми подсечены пласты 3-3а, 5, 6-6а, 7-7а, 9, 10, 11, 12.

Для осуществления вышеназванных технологических процессов в блоке № 5 пройдены Северные и Южные конвейерный и путевой квершлаги. Данными квершлагами вскрыты пласты 3-3а, 4-5, 6-6а, 7-7а, 9-10, 11.

2.2.2 Подготовка пласта

Для принятия схемы подготовки выбирается способ подготовки, при этом решают вопросы о целесообразности применения способов подготовки. По расположению подготовительных выработок различают: пластовой, полевой, пластово-полевой способ.

На шахте применяют пластовый способ поднотови. Пластовый способ – это способ, при котором весь комплекс работ производится по пласту.

Достоинства способа:

дополнительная информация об элементах залегания пласта;

попутная добыча угля;

высокая скорость проведения выработок и небольшая продолжительность.

Недостатки:

сложность поддержания горных выработок;

невозможность проведения выработок по пластам, склонным к самовозгоранию.

При подготовке пластов к выемке в свиты различают два способа: индивидуальный и групповой. [1]

Индивидуальная подготовка – это способ, при котором весь комплекс подготовительных выработок проводится для каждого пласта. В данном случае индивидуальная подготовка пластовая, при этом данная отработка пласта проводится как отдельно, так и совместно.

Подготовка выемочного участка панельная. Сущность панельной схемы подготовки заключается в том, что на уровне околоствольного двора проводится главный откаточный штрек. Затем в пределах каждой панели проводят панельные уклоны с ходками. Каждая панель отрабатывается частями по простиранию, называемыми ярусами. Отработка ярусов в панели осуществляется в нисходящем порядке. Проветривание очистных и подготовительных выработок в панелях осуществляется через центро-сдвоенные стволы или через один ствол и шурф, пройденные для каждой панели.

Панельная схема подготовки шахтных полей, как правило, применяется при разработке горизонтальных пластов и пластов с углами падения до 35° и позволяет при полной конвейеризации шахты и других благоприятных условиях создать очень крупные по мощности предприятия с годовой добычей угля 6 млн. т. и более.

Достоинства панельной схемой подготовки являются:

- возможность создания крупных по мощности шахт за счёт одновременной работы в нескольких панелях и обеспечения благоприятных условий для применения наиболее эффективного конвейерного транспорта;

- использование откаточных выработок одного горизонта для подготовки и отработки значительных по объёму запасов уменьшает их удельную стоимость и сокращает число углубок стволов;

- сравнительно малый объём постоянно поддерживаемых выработок;

- большая нагрузка на отдельный пласт и панель, способствующая высокой концентрации горных работ.

Недостатки панельной схемы подготовки:

- сложность в обеспечении надёжного проветривания длинных бремсберговых и особенно уклонных полей, имеющих одновременно в работе несколько подготовительных и очистных забоев;

- трудности эксплуатации длинных наклонных выработок. [1, 2]

2.3 Выбор системы разработки и ее параметров

2.3.1 Обоснованный выбор системы разработки

Система разработки – это определенный порядок, проведения подготовительных и очистных выработок в пределах выемочного поля, увязанный во времени и пространстве.

Система разработки может быть различна в зависимости от различных факторов:

форма месторождения и наличие геологических нарушений;

мощность разрабатываемых пластов;

угол падения (залегания) угольных пластов;

строение пластов;

крепость и вязкость угля;

обводненность месторождений и т.д.

Системой разработки данного выемочного поля является технология отработки пласта по простиранию длинными столбами. Система разработки длинными столбами отличается независимым ведением подготовительных и очистных работ. К началу очистной выемки все подготовительные выемки в пределах выемочного поля проводятся на всю его длину, не испытывая влияния очистного забоя. Поддерживаемые участки подготовительных выработок при ведении очистных работ также находятся в нетронутом массиве. Столбовые системы разработки применяются при любых способах подготовки. Направления движения очистного забоя может быть ориентированно по простиранию, падению и восстанию, а также под любым, другим углом к элементам залегания. Забой имеет прямоугольную форму.

Столбовые системы разработки являются наиболее прогрессивными при разработке мощных и средней мощности пластов.

Достоинства столбовых систем:

- наличие условия для поддержания выработок при ведении очистных работ так как они находятся в массиве угля, или в зоне лившегося горного давления;

- полное разделение подготовительных и очистных работ во времени и пространстве, что создает условия для применения наиболее производительной и дорогостоящей техники;

- детальная разведка пласта в период подготовки столба;

- возможность своевременной профилактической подготовки столба к выемке (дегазация, ослабление трудно оборудуемых кровель, снижение взрывоопасности);

- возможность погашения выработок в след за подвиганием очистного забоя, что обеспечивает регулярность извлечения металлокрепи;

- возможность изоляции возникшего пожара путем возведения герметичных перемычек, что позволяет сократить перерывы в ведении работ до минимума;

- оконтуривания выемочного столба лавы произведено таким образом что контур лавы располагается диагонально простиранию пласта с перспективой отработки запасов угля очистными забоем по восстанию с углами подъема 2-4°. Это позволяет избежать постоянного водопритока в действующие выработки лавы.

Недостатки столбовых систем:

- проведение большого объема подготовительных выработок до начала очистных работ;

- наличие тупиковых подготовительных забоев в период проведения выработок;

- трудности проветривания участка на сопряжении очистного забоя с вентиляционным штреком, что ограничивает нагрузку на очистной забой при разработке высокозапасных пластов;

- большие затраты на поддержание выработок при наличии пород склонных к пучению.

Выемочные столбы подготавливаются параллельно существующим столбам путем проведения выемочных штреков спаренными забоями. Выемочные штреки проводятся параллельно и через 300-500м сбиваются. Длина выемочных столбов колеблется от 1500м до 3000м, длина лавы 150-300м. Выемка угля в столбах предусматривается с оставлением целиков, с полным обрушением кровли.

Число одновременно работающих очистных забоев на пласте - 1. Направление отработки столбов обратное - от флангов к уклонам.

В связи с угрожаемостью пластов по горным ударам с глубины 150 и опасностью по внезапным выбросам угля, породы и газа с глубины 215м, очистные и подготовительные работы при достижении указанных глубин необходимо вести с соблюдение мер по предупреждению горных ударов и внезапных выбросов угля газа и породы. [1, 3]

2.3.2 Расчет параметров системы разработки

Для принятой системы разработки выбираем следующие параметры. Вынимаемая мощность пласта m=4,46м.

Длина выемочного столба L=3120м.

Длина очистного забоя (лавы) Lз=250м.

Длина конвейерного штрека Lк = 3070м.

Длина вентиляционного штрека Lв = 3070м.

Длина монтажной камеры Lм = 250м.

Отрабатываемая часть выемочного участка по простиранию определяется по формуле:

L=Lуч-hц1-hц2 , м, (1)

где hц1 – ширина целика по простиранию между лавой и

конвейерным уклоном, hц1 = 70м;

hц2 – ширина барьерного целика за монтажной камерой, hц2 = 50м.

L = 3120 – 70 – 50= 3000 м

Отрабатываемая часть выемочного участка по падению, определяется по формуле:

Н=Нуч-hц , м, (2)

где hц - ширина целика по падению, hц = 22м.

Н=283- 22=260м.

2.3.3 Подсчет запасов и потерь на выемочном участоке

Балансовые запасы угля.

Zб = L ∙ Н ∙ m ∙ γ, т, (3)

где γ – объемный вес угля, γ = 1,35м3/т.

Zб = 3120 ∙ 283 ∙ 4,46 ∙ 1,29 = 5080022т

Добыча из подготовительных выработок.

Zпод = S ∙ Ln ∙ γ, т, (4)

где S – сечение подготовительной выработки, м2;

Ln – длина подготовительной выработки, м.

Из конвейерного штрека:

Z1 = 3070 ∙ 22 ∙ 1,29 = 87126,6 т.

Из вентиляционного штрека:

Z2 = 3070 ∙ 22 ∙ 1,29 = 87126,6 т.

Из монтажной камеры:

Z3 = 250 ∙ 36,1 ∙ 1,29 = 11642,25т,

Zпод.об = Z1 + Z2 + Z3, т, (5)

Zпод.об = 87126,6 + 87126,6 + 11642,25 = 185895,45т.

Определяем запасы вынимаемые из очистного забоя по формуле:

 (6)

Определяем процент потерь:

П% = Zп / Zб ·100 = 575100/5080022 · 100 = 11,2%.

Таблица 4 - Потери угля на выемочном участке

2.3.4 Подготовка выемочного участка

Подготовка выемочных столбов предусматривается спаренными штреками – конвейерным и вентиляционным, закрепленными анкерной крепью. Подготовку пластов на участке планируется производить уклонами (конвейерным и путевым). Подготовка выемочного столба будет производиться следующим образом:

по простиранию – проведение конвейерного и вентиляционного штреков;

по падению (восстанию) – проведение монтажной камеры.

Проходка уклонов, штреков и монтажных камер будет производиться проходческим комплексом типа АБМ-20. Крепление уклонов, штреков и монтажных камер – анкерное (АСП). Порядок отработки выемочного участка – прямой.

2.3.5 Расчет объема подготовки

Количество подготовительных выработок и их основные параметры представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Объем подготовительных и нарезных выработок

Определить объем подготовительных выработок, приходящихся на

1000 т промышленных запасов по формуле:

L1000 = (∑Lвыр × 1000) / Zпром, м, (7)

где ∑Lвыр – суммарная длина подготовительных выработок в пределах выемочного участка, м.

L1000 = (6390 × 1000)/ 4353750= 1,4м.

2.4 Проведение, крепление и ремонт подготовительной выработки

2.4.1 Назначение выработок и их характеристика

Конвейерный штрек 5а-6-18 предназначен для транспортировки угля из лавы, доставки материалов и оборудования, выдачи исходящей струи воздуха, движения людей. На конвейерном штреке монтируются перегружатель, энергопоезд, дробильная установка, ленточный конвейер. По штреку прокладывается противопожарно-оросительный трубопровод и трубопровод сжатого воздуха, трубопровод чистой воды, трубопровод нагнетания и слива эмульсии. Длина штрека 3070м, Sсв =22м2. Закреплен анкерной крепью АСП.

Вентиляционный штрек 5а-6-18 предназначен для доставки материалов и оборудования в лаву, выдачи исходящей струи воздуха из лавы. По штреку прокладывается пожарно-оросительный трубопровод и трубопровод сжатого воздуха. Длина штрека 3070м, Sсв =22м2. Закреплен штрек анкерной крепью АСП.

Монтажная камера предназначена для монтажа механизированного комплекса “Joy” и лавного скребкового конвейера. Длина монтажная камера 250м, Sсв =36,1м2.

2.4.2 Выбор способа проходки и механизации

Проведение выработок производится комбайнами АБМ-20 «Alpine» с отгрузкой отбитой горной массы на электрический самоходный вагон типа 10SC32 «Joy» с дальнейшей отгрузкой на скребковый конвейер 2СР-70 и далее на ленточный конвейер 2ЛТ-100.

Бурение шпуров под анкера в кровле выработок и борта выработок производится гидравлическими навесными бурильными установками: 4 бурильных установки для установки анкеров в кровлю и 2 навесных бурильных установки для установки анкеров в борта выработки, слева и справа.

Проветривание выработок производится вентиляторами местного проветривания. Воздух в забой подается по вентиляционным трубам.

По выработкам прокладывается пожарно-оросительный трубопровод диаметром 114 мм с отводами. Комбайн АБМ-20 с встроенным пылеотсосом мокрого типа.

Комбайн АБМ-20 имеет высоту около 3,6м и может использоваться для проходки выработок от 3,8 до 4,5м и шириной 5,5м. Для того, чтобы можно было анкеровать зоны вывалов, превышающие по высоте 4,5м, навесные бурильные установки сделаны в расчете на высоту 4,8м.

Глубина шпуров в кровлю составляет от 2 до 2,4м. Глубина шпуров в борта составляет максимум 1,6м. При необходимости бурить более глубокие шпуры, необходима смена буровых штанг.

Таблица 6 - Техническая характеристика комбайна АБМ-20

Таблица 7 – Техническая характеристика шахтного самоходного вагона10SC32

Таблица 8 - Техническая характеристика 2СР – 70

2.4.3 Выбор формы и размеров сечения

Проведем выбор необходимого сечения конвейерного штрека.

Определяется количество воздуха, которое должно проходить по штреку в период его эксплуатации

, м3/с (8)

где Кн - коэффициент, учитывающий неравномерность доставки воздуха;

Асут - добыча угля на участках, для проветривания которых подается воздух по данной выработке, т/сут.;

 - относительное газовыделение, м3/т;

Сд - допустимая концентрация метана в исходящей струе, %.

Qнв= 1,45 ∙ 10 ∙ 9120/ 648 ∙ 1= 173 м3/с.

Исходя из необходимого количества воздуха, которое надо пропустить по выработке и допустимой по ПБ максимальной скорости его движения по данной выработке, определяется минимальное сечение выработки в свету

, м2, (9)

где Vдоп - максимально допустимая скорость движения воздуха по выработке, 8 м2/с

Sсв = 175/8=21,8 м2.

, м/с. (10)

Ориентировочно высоту выработки Нв можно определить при известной ширине В и сечению, принятому по необходимому количеству воздуха по формуле:

, м (11)

H = 21,8 /5,5=3,9 м

Окончательно принимаем:

Ширина выработки – 5,5м;

Высота выработки – 4 м;

Сечение выработки в свету -22м2;

Сечение выработки в проходке – 22,2м2.

Проходка конвейерного штрека осуществляется сразу по форме проводимой выработки одной заходкой, что позволяет проводить выработку практически без остановок и обеспечивать высокие темпы проходки.

2.4.4 Расчет крепления выработки

Расчет производится согласно «Инструкцией по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России». [4]

Страницы: 1, 2, 3, 4