СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Исходные данные для разработки проекта
1 Основные параметры шахты
1.1 Промышленные запасы шахтного поля
1.2 Проектная мощность шахты
1.3 Срок службы
2 Выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля
3 Выбор схемы и способа подготовки шахтного поля
4 Системы разработки
4.1 Выбор и обоснование системы разработки
4.2 Технические средства очистных работ
4.3 Размеры выемочных полей и очистного забоя
4.4 Нагрузка на очистной забой
4.5 Проверка нагрузки на забой по фактору проветривания
4.6 Определение числа действующих забоев
5 Горнотехнические показатели работ шахты
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на долю угля приходится 11,8% в потреблении топливно-энергетических ресурсов, что значительно ниже технических возможностей отрасли. По прогнозным оценкам добыча угля к 2010 году достигнет 280 млн. т. Важной составляющей частью общей стратегии развития отрасли является обеспечение экологической безопасности производства, жизненных условий для населения угольных регионов.
Данный курсовой проект выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения задач конструирования, проектирования и организации горных работ.
Задачами проекта являются: выбор рациональной схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, выбор системы разработки и расчет некоторых ее параметров.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТА
Таблица 1. Исходные данные
Н, км
S, км
α, град
H0, м
Мощность пластов (mi)
ƒy
γ, T/m2
Aо.з.м., тыс.т.
α i,
м
1
2
3
4
3
6
15
10
2
3
6
5
1,2
1,3
150
50
S, Н – размеры шахтного поля по простиранию и по падению, соответственно;
Н0 – верхняя граница шахтного поля;
α - угол залегания (угол падения) угольных пластов;
ƒy – коэффициент крепости угля;
γ - плотность угля (объёмный вес угольных пластов);
Ао.з.м. – нагрузка на очистной забой;
mi – мощность угольных пластов;
α i – мощность пород междупластья.
1 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШАХТЫ
1.1 Промышленные запасы шахтного поля
Промышленные запасы шахтного поля определяются по формуле:
Z = S·H·∑m· γ·c, млн. т.,
где С – коэффициент извлечения (0,8);
S – размеры шахтного поля по простиранию;
Н – размеры шахтного поля по падению;
γ - объёмный вес полезного ископаемого, т/м3.
Z = 3000·6000·16·1,3· 0,8 = 299520 тыс. т.
1.2 Проектная мощность шахты
Годовая проектная мощность шахты определяется по выражению:
,
где кпл – коэффициент, учитывающий влияние числа угольных пластов в шахтном поле и принятых к одновременной разработке;
,
кноз – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой на уровень проектной мощности шахты;
кгл – коэффициент, учитывающий влияние глубины разработки и угла падения угольных пластов.
,
где Ψ - коэффициент, отражающий степень влияния средней нагрузки на единичный забой, на годовую мощность шахты, учитывающий вместе с тем особенности угольных бассейнов (для Кузбасса Ψ = 0, 0016);
Аозм – месячная нагрузка на забой, для Кузбасса равна 150 000 т/мес;
mср – средняя мощность угольных пластов в шахтном поле, м;
mpi – мощность первого пласта, принятого к разработке, м (таблица 1);
mор – мощность всех пластов, принятых к одновременной обработке, м (таблица 1);
mсум – мощность всех рабочих пластов в рабочем поле, м.
;
;
где Нвг – глубина верхней границы шахтного поля, м (таблица 1);
Ннг – глубина нижней границы шахтного поля, м.
;
;
;
;
;
.
1.3 Срок службы шахты
Срок службы шахты определяется по формуле:
Тп = Т + t,
где Т – период стабильной работы шахт;
t – суммарное время на развитие и свёртывание добычи (принимаем 5 лет).
;
.
2. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ
Вскрытием месторождения или шахтного поля называется проходка горных выработок, открывающих доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивающих возможность проведения подготовительных выработок.
Схема вскрытия описывает пространственное расположение всех вскрывающих выработок. Различают вертикальную и горизонтальную схемы вскрытия. Вертикальное вскрытие – это обеспечение доступа с поверхности к разрабатываемому горизонту, горизонтальное – вскрытие угольных пластов в пределах горизонта.
Так как угол падения равен 15°, то выбираем горизонтальную схему вскрытия, которую выполняют, как правило, в плоскости главного транспортного горизонта.
На основании исходных данных для выполнения курсового проекта и норм технологического проектирования принята одногоризонтная, безуглубочная схема вскрытия.
3. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ
Подготовкой шахтного поля называют определённый порядок проведения выработок, осуществляемый после вскрытия шахтного поля и обеспечивающий возможность подготовки выемочных полей.
На основании исходных данных и норм технологического проектирования выбрана панельная схема подготовки шахтного поля, так как размеры шахтного поля по простиранию велики (S = 6000 м); размер по падению
Н = 3000 м (одногоризонтная безуглубочная схема).
По простиранию шахтное поле делится на 2 панели с размерами Sn´Hn=3000м´1500м каждая. Каждая панель делится в нисходящем порядке подготовительными штреками на ярусы с размерами Sя´Ня=3000м´200м, где Ня – длина лавы, лестницы, забоя при панельной подготовке; Sя=Sn.
Все подготовительные выработки проводятся по пласту, то есть применяется пластовый способ. Из свиты пластов в задании берётся один пласт. Остальные пласты свиты принимают участие при расчёте запасов.
4. СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ
4.1 Выбор и обоснование системы разработки
Система разработки должна обеспечивать безопасное ведение работ, экономичность разработки, минимальные потери полезного ископаемого.
На основании исходных данных и технических характеристик механизмов для очистной выемки принята система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Так как пласт имеет простое строение и малый угол падения, то данная схема разработки наиболее целесообразна.
Поскольку для разработки принят только один пласт т1=4 м, то принят механизированный комплекс КМ-138 с размером проходного сечения для струи воздуха 10 м2.
4.2 Технические средства очистных работ
· Механизированный комплекс – 2КМ–138;
· Комбайн – КСВ – 460 Н;
· Вынимаемая мощность m=2 м;
· Ширина захвата r = 0,8 м;
· Рабочая скорость Vp=5 м/мин;
· Маневровая скорость Vm=10 м/мин.
4.3 Размеры выемочных полей и очистного забоя
На основании «раскройки» шахтного пласта m1 по принятой панельной схеме размеры выемочных горизонтов равны S´H=6000·1500=9000 м2 – размер выемочного поля. Остаток, то есть нижняя часть пласта отрабатывается как уклонный горизонт с минимальными размерами.
Длина лавы с комплексами КМ в настоящее время по возможности гипсометрии принимается равной 200 м.
Принятые следующие размеры очистного забоя:
· Длина лавы – 200 м;
· Длина ниши – 10 м;
· Длина вынимаемого столба – 1500 м.
4.4 Нагрузка на очистной забой
Нагрузка на очистной забой с механизированным комплексом определяется из выражения:
,
где n – число смен по добыче угля в сутки (n=4);
Т – длительность смены, мин (360 мин при шестичасовой смене);
Тпз – время на подготовительно-заключительные операции в смену (15 мин);
Тп – суммарное время учитываемых технологических перерывов и организационно-технологических простоев в смену (10 мин);
То – время на отдых (15 мин в смену);
Кн – коэффициент надёжности механизированного комплекса и средств транспорта на выемочном штреке (поле);
L – длина лавы (200 м);
r – ширина захвата исполнительного органа выемочной машины (0,8 м);
m – вынимаемая мощность пласта, м (4 м);
γ - средняя плотность угля, т/м3;
С – коэффициент извлечения угля в лаве (0,98);
Lм – длина машинной части лавы (190 м);
Vp – рабочая скорость подачи комбайна (5 м/мин);
Vм – маневровая скорость подачи комбайна при зачистке лавы (10 м/мин);
tв – время на вспомогательные операции, отнесённые к 1 м длины машинной части лавы (0,1 мин);
t – продолжительность концевых операций для подготовки лавы к следующему циклу (15 мин).
Коэффициент эксплуатационной надёжности:
,
где Кк – коэффициент готовности комбайна (0,94);
Км.к. – коэффициент готовности механизированной крепи (0,90);
Кк.л. – коэффициент готовности конвейера лавы (0,94);
Кп – коэффициент готовности крепи сопряжения с перегружателем (0,94);
Кл.к. – коэффициент готовности ленточного конвейера на транспортной выработке (0,95);
n – число конвейеров в транспортной цепи (n=4).
;
.
4.5 Проверка нагрузки на очистной забой по фактору проветривания
Определив нагрузки на очистной забой, произведём её проверку по фактору проветривания:
,
где Fл – проходное сечение для струи воздуха при минимальной ширине призабойного пространства (10 м2);
Vmax – допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве (для мехкомплексов 6 м/с);
d – допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе (не более 1%);
k – коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству за крепью выработки (1,2);
q – метановыделение из лавы в исходящую струю воздуха (10 м3/т суточной добычи);
Кн – коэффициент неравномерности газовыделения в лаве (при абсолютном газовыделении, равном 5 м3/мин, Кн = 1,46);
Кд – коэффициент дегазации (0,6).
4.6 Определение числа действующих забоев
Число действующих забоев целесообразно определить через нагрузку на очистной забой. При разработке одного пласта число лав определяется по выражению:
,
К0 = 0,95 – коэффициент, показывающий удельный вес добычи очистных забоев;
где Ашс – суточная добыча по шахте.
;
;
Определим число циклов, выполняемых за сутки в очистном забое из выражения:
,
где Тсм – длительность смен;
tпз – время на подготовительно-заключительные операции;
n – число смен;
L – длина лавы;
tв – время на вспомогательные операции, отнесённые к 1 метру длины машинной части;
tко – продолжительность концевых операций для подготовки лавы к следующему циклу.
циклов.
5. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ШАХТЫ
Наименование показателей
Единицы измерения
Значения показателей
Производственная мощность шахты (суточная добыча по шахте Ашс)
т/сут.
21363
Запасы шахтного поля (Z)
млн. т
299,5
Размеры шахтного поля (Н´S)
м
3000х6000
Срок службы шахты (Tn)
лет
52
Количество пластов
шт.
4
Мощность пластов (m)
м
2
3
6
5
Угол падения пластов (α)
град.
15
Нагрузка на забой (Amax)
т/сут.
10 652
Число забоев (n)
шт.
3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране, характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений бурых и каменных углей расположенных в различных природно-климатических зонах. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом создания необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспортирование полезного ископаемого и грузов, на проветривание и создание удовлетворительных условий труда горнорабочих.
На основании исходных данных для выполнения курсового проекта и норм технологического проектирования принята: одногоризонтная, безуглубочная схема вскрытия; панельная схема подготовки шахтного поля; система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли.
ЛИТЕРАТУРА
1 Ванжа Ю.П. Технология горного производства. Методические указания к выполнению курсовой работы. – Новокузнецк: СибГИУ, 1998.
2 Килячков А.П. Технология горного производства. – М.: «Недра», 1971.
3 Бурачков А.С. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. – М.: «Недра», 1983.