Очистка шахтных вод шахты "Житомирская" ш/у "Комсомольское" ГХК "Октябрьуголь"

Реферат
Пояснительная записка дипломногопроекта с., рис., таб., приложений, источников.
Объектом исследования являетсяшахтное поле шахты «Житомирская» ш/у «Комсомольское» ГХК«Октябрьуголь».
Цель работы — проект сооруженийдля очистки шахтных вод в системах оборотного водоснабжения иповторно-последовательное использование воды.
Методы исследования — методинженерного анализа, технико-экономических расчетов.
Разработана технология заменыприродных пресных вод, расходуемых на технологические нужды, очищеннымисточными водами и повторное их использование на технические нужды. Показанаметодика очистки сточных вод для повторного водопотребления.
ШАХТНЫЕ ВОДЫ, ВЗВЕШЕННЫЕВЕЩЕСТВА, ФИЛЬТРЫ, ОБОРОТНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ, ОСАДОК, УСРЕДНИТЕЛЬ, КОАГУЛЯНТ,ПРИТОК.

Содержание
Введение
1. Анализ и общая характеристика района расположениягорного предприятия
2. Характеристика геологической и гидрографической ситуацииместорождения
2.1 Геология месторождения и полезных ископаемых
2.2 Характеристика природных ресурсов горного предприятия
2.3 Гидрологические условия залегания полезных ископаемых
2.4 Граници и размеры шахтного поля. Запасы полезныхископаемых в принятых границах
3. Экологические технологии иоборудование, применяемое на горном предприятии
3.1 Анализ “узких” мест в работе горного предприятия и путиих устранения
3.2 Особенности разработки месторождения
3.2.1 Подготовка шахтного поля
3.2.2 Вскрытие шахтного поля
3.2.3 Капитальные и подготовительные горные выработки
3.2.4 Очистные работы
3.4 Транспорт
3.5 Поверхностный комплекс
3.6 Проветривание шахты
3.6.1 Способ проветривания и схема вентиляции
3.6.2 Характеристика выделений вредностей в атмосферугорных выработок шахты
3.6.3 Характеристикатепловлажностных условий в шахте
3.7 Охрана труда
4. Специальная часть
4.1 Состояние вопроса
4.1.1 Водопользование и водопотребление
4.1.2 Водопотребление производства
4.1.3 Оценка эффективности очистки шахтных вод шахты«Житомирская»
4.1.4 Требования к качеству очистки шахтных вод при ихиспользовании в технических целях и выпуске в водоем
4.1.5 Методы и способы очистки, применяемые впромышленности
4.2 Выбор и обоснование схемы очистки шахтных вод шахты«Житомирская»
4.2.1 Расчет основных сооружений технологической схемы
4.2.2 Потребители очищеннойшахтной воды
4.2.3 Автоматизация
5. Экономическая часть
Выводы
Перечень ссылок
Приложения
Введение
Горнодобывающая промышленностьявляется одной из важнейших отраслей производства в нашей стране. Онаобеспечивает все отрасли, как первичным сырьём, так и энергетическим.
Угольная промышленностьоказывает ощутимое отрицательное влияние на окружающую природную среду. Этовоздействие распространяется на природный ландшафт, атмосферу и поверхностныеводоёмы не только в непосредственной близости от угольных предприятий, но и назначительных от них расстояниях. Особенно напряжённая экологическая обстановкасложилась, в первую очередь, в областях, где сосредоточены крупные предприятияпо добыче и переработки угля, чёрной металлургии, машиностроения и химии.
Главной проблемойгорнодобывающей промышленности являются рациональные системы разработкиместорождения полезных ископаемых. На данном этапе потери полезного ископаемогопри добыче составляют 60%, а ещё мы потеряем при транспортировке и обогащении.
Кроме того, при отработкеподземных месторождений возможны повреждения окружающей среды, что влечёт засобой дополнительные убытки
Особенностью горных работявляется временный их характер, при истощении месторождения их производствопрекращают. В связи с этим горные работы целесообразно вести так, чтобыформируемые при этом новые ландшафты, выемки, отвалы, инженерные поверхностныеи подземные комплексы могли бы в последующем с максимальным эффектомиспользоваться для других народно-хозяйственных целей. Это обеспечит снижениевредного воздействия горных работ на окружающую среду и уменьшит затраты на еёвосстановление.
Природоохранные мероприятия,осуществляемые предприятием, должны полностью компенсировать отрицательноевоздействие производства на окружающую среду. Предприятие должно возмещатьущерб, причинённый загрязнением окружающей среды и нерациональнымиспользованием природных ресурсов, и нести материальную ответственность занесоблюдение законодательства об охране природы.
В соответствии со ст.11 Основ«Предприятия, организации и учреждения, разрабатывающие месторожденияполезных ископаемых открытым или подземным способом, проводящиегеологоразведочные, строительные и др. работы на предоставленных им вовременное пользование сельскохозяйственных землях или лесных угодьях, обязаныза свой счёт приводить эти земельные участки в состояние, пригодное дляиспользования их по назначению.
Решение всех этих проблемявляется первостепенной задачей, решение которой является предельно важной длядальнейшего развития производства.
1. Анализ и общая характеристика районарасположения горного предприятия
В административном отношенииполе шахты „Житомирская“ расположено на территории Шахтерского районаДонецкой области, Украина.
В геолого-структурном отношенииоцениваемая площадь приурочена к центральной части южного крыла Чистяковскойсинклинали. Недра принадлежат ГХК „Октябрьуголь“. Оцениваемая площадьрасположена в пределах участка, границы которого имеют координаты: 38° 24´-38º26´ восточнойдолготы и 48º09´-48º10´ северной широты.
Площадь поля шахты „Житомирская“составляет 7,4 км ² с длиной по простиранию 3,7 км и шириной вкрестпростирания 2 км.
Границами оцениваемой площадиявляются: на северо-западе — общая с шахтой „Енакиевская“ п/о „Орджоникидзеуголь“,на юго-западе — общая с шахтой №5-7 ш/у „Рассвет“, по падению — общаяс шахтой „Комсомолец Донбасса“, проходящая по изогипсе минус 60 м попласту m3; по восстанию — граница годного угля попласту m3.
Поверхность рассматриваемойплощади имеет сложный рельеф. Рельеф представлен возвышенностями и впадинамипересеченными в западной части балкой Кленовой, в восточной — балкой Харцызскойи балкой Берестовой, в северной — балкой Скелевой. Склоны балок пологие реже — крутые. Перечисленные балки, располагаясь параллельно друг другу, создаютместные водоразделы.
Наивысшие точки поверхностирасполагаются в северной части оцениваемой площади, максимальная абсолютнаяотметка составляет плюс 259,2 м, минимальная отметка плюс 156 м отмечена ууреза воды балки Харцызской.
В орфографическом отношенииучасток расположен на южном склоне Главного водораздела, с севера на юг площадьпересекают балки Кленовая и Харцызская. Поверхность участка представлена восновном пахотные земли совхоза „Прогресс“, лесные посадки, неудобья,крупные склоны, балки и овраги.
Климат района континентальный,характеризуется теплым летом и малоснежной, относительно холодной зимой.Среднегодовая температура воздуха составляет плюс 8,1º С, при колебанияхот плюс 34º С в июле, до минус 30,3º С в январе. Среднегодовоеколичество осадков составляет в среднем 250-670 мм, из которых до 65%приходятся на летний период. Максимальная глубина промерзания почвы составляет82 см, в среднем же не превышает 68 см. Господствующее направление ветров — восточное, а летом преобладают западные и северо-западные. Скорость их в зимнеевремя достигает 30 м/сек, а иногда и более.
2. Характеристика геологической и гидрографическойситуации месторождения2.1 Геология месторождения и полезных ископаемых
Углевмещающими породами являютсяпесчаники, сланцы песчаные, песчано-глинистые и глинистые.
Песчаники залегают в основнойкровле и почве пласта m3, в непосредственнойпочве распространены на 40% оцениваемой площади. Песчаники, в основном, мелко — и среднезернистые. Редко встречаются слои крупнозернистых разностей. Окраскапесчаников от светло-серой до темно-серой. В текстурном отношении в нихвыделены слоистые и массивные, в непосредственной почве — мелковатые разности.
Слоистость песчаниковобусловлена изменением гранулометрического состава, примесями глинистого иугольного материала, растительного детрита и скоплением чешуек слюды.
Песчаники преобладают крепкие иочень крепкие. Керн, как правило, поднимается столбиками по 0,3-0,5 м более,исключая зоны трещиноватости, где он был в виде кусочков.
Высокие прочностные показателипесчаников по микроскопическому описанию подтверждены данными, полученными прилабораторных испытаниях, и представлены в таблице 1.
 
Таблица 2.1 — Прочностная характеристика литотипов пород по данным лабораторных исследованийи АК. Наименование пород
Мехпрочность в естественном состоянии, (n·105)
Мехпрочность после водопоглощения, (n·105) Предел прочности пород по данным АК 1 2 3 4 Сланец глинистый 268 (1) - 180-440/350 (10) Сланец песчано-глинистый 439 (19) 163 (17) 360-590/480 (44) Сланец песчаный 529 (26) 241 (30) 330-960/685 (58) Песчаник 1339 (17) 693 (9) 370-1710/1190 (22) Сланец песчаный, переслоенный песчаником 1172 (6) 660 (9) 790-1060/330 (4) Сланец глинистый с илистыми включениями - - 140-180/165 (4)
Сланцы песчаные занимаютзначительные площади в непосредственной кровле и почве угольного пласта m3 (40 — 50%), достигая мощности до 17 м (преобладает5-9 м). Окраска их темно-серая, слоистость горизонтальная и пологоволнистая. Всланцах песчаных отмечены растительные отпечатки, чешуйки слюды по наслоению,кристаллы пирита и глинисто-карбонатные включения в виде конкреций.
В почве угольного пласта (0,3-0,9м) сланец комковатой текстуры (»кучерявчик"), с обилием растительногодетрита, часто углефицированного.
Сланцы песчаные средней крепостии крепкие, с преобладанием сильного межслоевого оцепления. Прочностныепоказатели их ниже, чем у песчаников.
Сланцы песчано-глинистые иглинистые близкие по микроскопическому описанию. Прочностные свойства ихзначительно ниже, чем у сланцев песчаных, тем более песчаников. По цвету — этотемно-серые, иногда черные, породы тонко-плиточные (1-4 см) с преобладаниемслабого межслоевого сцепления или вовсе отсутствующего.
При мощности слоя до 0,5 м ирезком контакте с вышележащим монолитным слоем, склонны к обрушению вслед завыемкой угля, образуя ложную кровлю.
В почве угольного пласта сланецкомковатой текстуры («кучерявчик» до 1 м) с обилием зеркалскольжения, слабые, склонные к пучению при увлажнении.
Прогноз устойчивостивмещающих пород в очистных выработках.
Непосредственная кровля пластасложена сланцами: песчаными (40%), песчано-глинистыми (35%), глинистыми (25%) (Таблица2).
 
Таблица 2.2 — Характеристика устойчивости вмещающих пород угольного пласта m3Наименова-ние пород
Мощ-ность, м
От-до/ преобл.
Предел прочности на сжатие, Па (n·105) от-до/среднее (количество определений) Выводы об устойчивости и обрушаемости
  По лабораторным данным По данным АК
  В естественном состоянии После водопо-глощения Коэфф. Размягчения 1 2 3 4 5 6 7 Основная кровля
  Сланец глинистый 3,17-6,25/3-4 - - - 440 (1) Среднеобру-шаемый 1 2 3 4 5 6 7 Сланец песчано-глинистый 1,0-10,3 /3-4 337-682/ 500 (9) 165-188/ 176 (2) 0,48-0,55/ 0,52 (2) 400-590/ 490 (17) Среднеобру-шаемый Сланец песчаный 1,39-14,08/6-9 302-732/ 496 (16) 154-427/ 253 (12) 0,22-0,93/ 0,58 (12) 400-960/ 660 (24) Среднеобру-шаемый до труднообру-шаемого Песчаник 1,99-11,88/ 3-6 743-1785/ 1386 (3) - - 960-1480/ 1200 (3) То же Непосредственная кровля Сланец глинистый с угольными включениями - - - - 140-180/ 165 (4) Весьма неустойчи-вый /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Сланец песчаный темно-серогоцвета, часто переслоен тонкими слойками песчаника, слоистость отгоризонтальной, пологоволнистой до прерывистой, линзовидной. По расслоению — слюда, углефицированные остатки и отпечатки растений, иногда пленки кальцита,слабо трещиноват (2 — 3 трещины на 1 погонный метр); иногда встречаютсяповерхности межслоевого скольжения, тонкие угольные прослойки в нижней частислоя, средней крепости до крепкого; малоустойчивые до среднеустойчивого.
Сланец песчано-глинистыйтемно-серого цвета, горизонтально-слоистый, по наслоению — отпечатки стеблей илистьев растений, в нижней части слоя линзовидные включения угля, аморфные икристаллические скопления пирита. Часто с зеркалами межслоевого скольжения.Расслоение происходит на плитки, образуя пластовую отдельность, мощностью 2 — 3см, за исключением площадей развития пластовой отдельности. Сцепление междуслоями сильное, трещиноватость слабая (2 — 3 трещины на 1 погонный метр). Вгорных выработках (вентиляционный ходок № 1) сланец песчано-глинистый среднейкрепости (f=4-5), малоустойчивый. В нижней части слояимеются плоскости наслоения с множеством прослоек угля, по которым возможноотслаивание «ложной» кровли от 0,3 до 0,6 м. При ведении очистныхработ лавами блоков №1,№2 происходит обрушение кровли высотой 0,1-0,3 м на 40%площади. В 3 и 4 западных лавах ложная кровля мощностью 0,3-0,4 м былараспространена на 35% отработанной площади. В 4 восточной лаве высота обрушениясоставила 0,1-0,6 м, площадью около 10%. В лавах №10, №11 обрушения мощностью0,08-0,5 м и до 0,8 м происходили на протяжении 50 — 100 м.
Сланец глинистый от темно-серогодо черного цвета, горизонтально-слоистый. По наслоению — отпечатки листьев истеблей растений, легко расслаивается на плитки по 1-4 см, с тонкими линзочкамиугля, скоплениями пирита и зеркалами межслоевого скольжения. Послойные связислабые или совсем отсутствуют. При ведении очистных работ лавами блоков №4, №5на 30% площади отмечалось обрушение кровли высотой 0,05-0,4 м и до 1,3 м.
Основная кровля сложена сланцамиглинистыми, песчано-глинистыми, песчаными, перекрытыми песчаником.
Песчаник от светло-серого дотемно-серого цвета, кварцевый, мелко — и среднезернистый, в большинстве своеммассивный, плотный, реже — слоистый за счет переслаивания песчаным сланцем. Понаслоению — слюдистый, иногда с обуглившимся детритом; слоистость волнистая,косая, реже прерывисто-линзовидная. Встречаются обломки разной степеникрупности сланца песчаного, глинистого, кремнистого материала; трещиноват (3-4трещины на 1 погонный метр), крепкий и очень крепкий, контакт от четкого дотпостепенного.
Непосредственная почва пластасложена сланцем песчаным (50%), песчаником (40%), сланцами песчано-глинистыми (7%)и глинистыми (2%), а также переслаиванием сланца песчаного с песчаником (1%).
Сланец песчаный темно-серогоцвета, в начале слоя (0,3-0,9 м) комковатой текстуры с остатками корней илистьев растений, перемят («кучерявчик»). Ниже по слоюгоризонтально-, реже полого-, волокнисто-слоистый, слабослюдистый, среднейкрепости, слабо трещиноватый (до 3 трещин на 1 погонный метр). Слоистостьобусловлена чередованием слоев сланца и песчаника мощностью 2-3 см.
Межслоевое сцепление сильное, нопо плоскостям наслоения — скопление чешуек слюды. В горизонтальных выработках,вентиляционном ходке № 1, бортовом ходке №5,4, сборном ходке № 4 сланецпесчаный, по макроскопическому описанию аналогичен, устойчивый.
Песчаник кварцевый,кварцево-полевошпатовый светло-серого и серого цвета, средне — имелкозернистый, слабо трещиноватый (2-3 тр. / п. м). Контакт с нижележащимслоем четкий, горными выработками не вскрывается.
Сланец песчано-глинистый оттемно-серого до черного цвета, трещиноват (5 тр. /п. м), контакт с нижележащимслоем песчаного сланца постепенный.
Сланец глинистый от темно-серогодо черного цвета, комковатой текстуры с остатками углефицированных корней икоры растений. Контакт с нижележащим слоем песчаника четкий.
Горными работами шахты «Житомирская»сланцы песчано-глинистые и глинистые в почве пласта m3не вскрывались ввиду незначительного распространения их на площади оценки,прочностные показатели их не изучены.
Основная почва пласта сложенасланцами глинистыми, песчано-глинистыми и песчаными, а также песчаниками исланцами песчаными переслоенными песчаниками.
В целом горно-геологическиеусловия разработки пласта m3 прогнозируютсякак относительно сложные из-за значительных площадей распространения весьманеустойчивой, «ложной» кровли и в меньшей мере — почвы. В центральнойчасти шахтного поля, у нижней технической границы шахты, где непосредственнаякровля и почва на одной и той же площади представлены неустойчивыми породами,горно-геологические условия разработки ожидаются сложными.
 2.2 Характеристика природных ресурсов горногопредприятия
В геологическом отношенииоцениваемая площадь принадлежит участку отложения свит С72и С62 среднего отдела карбона. Шахта имеет на балансетолько пласт m 3.Пласт m3 принадлежит свите С72.
Литографически угленосныеотложения представлены чередованием сланцев глинистых, песчаных, песчаников,включающих маломощные прослои известняков и углей.
Угленосные отложения почтиповсеместно перекрыты четвертичными образованиями, сложенными различнымигенетическими типами пород и почвенным слоем. Преобладают лессовидные глины исуглинки. Мощность четвертичных отложений составляет 1-10 м.
Корреляция отдельныхстратиграфических горизонтов проводится четко.
В тектоническом отношении полешахты «Житомирская» расположено в центральной части южного крылаЧистяковской синклинали. Простирание пород от юго-западного досеверо-восточного крыла по азимуту от 320º до 275º, углы паденияпород составляют 10-20º на верхних горизонтах, уменьшаясь до 4-6º сглубиной.
На крайнем северо-западе углыпадения пород на верхних горизонтах увеличиваются до 36-39º. Залеганиепород спокойное. Тектонические нарушения разведочными скважинами не выявлены.
Марка угля — Т, пласт угрожаемыйпо внезапным выбросам угля и газа с глубины 230 м, по пыли не опасен.
Оцениваемый пласт m3 является не выдержанным по мощности и относитсяк группе тонких. На значительной части площади шахтного поля мощность пластауменьшается до 0,58-0,42 м. В дальнейшем, при эксплуатации месторождения,возможно расширение выделенных площадей с забалансовыми запасами в результатеуточнения мощности пласта горными выработками.
Глубина залегания почвы пластана площади подсчета от 35 м до 278 м, горные работы производятся на глубине 180м, площадь отработки составляет 4,5 км2 (39%), площадьраспространения по отношению к оцениваемой площади: балансовая — 51%,забалансовая — 8%.
Пласт отработан шахтой «Житомирская»на значительной площади с мощностью 0,60-0,80 м, причем преобладающими былимощности 0,70-0,80 м. В северо-западной части оцениваемой площади пластотработан шахтой «Донецкая» до глубины 236 м с мощностью 0,64 — 0,90м. На неотработанной части площади пласт сохраняет преимущественно простоестроение, сложное строение (2 -пачечное) отмечено в единичных случаях вцентральной части шахтного поля (людской и вспомогательный уклон).
Мощность пласта до изогипсы плюс50 м составляет 0,60-0,80 м. Ниже указанной изогипсы, на значительной площадимощность пласта уменьшается до 0.58-0,54 м. Не исключена возможность расширенияэтих площадей в результате уточнения мощности пласта горными выработками.
В результате выполненных работустановлено, что основными газовыми компонентами углей являются: метан, азот,углекислый газ и другие.
Содержание метана изменяется взоне газового выветривания от 0 до 43,2%. В метановой зоне достигает 96,8%.
Содержание азота с 90,6% в зонегазового выветривания уменьшается до 1,7% в метановой зоне.
Водород присутствует в небольшомколичестве. Преобладают концентрации от 0,1 до 0,6%. Максимальное значение — 8,5%. Большие концентрации, как правило, отмечены в газосборнике, чтообусловлено, по-видимому, не герметичностью КГН, технологическими погрешностямипри отборе проб.
В свободно выделившемся газеводород присутствует в небольших количествах: от 0 до 2,8%.
Гелий присутствует в большинствепроб, где он определяется от следов до 0,015%.
Шахта «Житомирская» отнесенак сверхкатегорийным по метану. Первое проявление метана зафиксировано наглубине 83 м во 2 западной лаве. Относительная газообильность горных выработоксоставила 78,31м³/т с. д. Внезапные выбросы не отмечены. В целом для всехпластов свиты С72 и для оцениваемого пласта m3 характерна более высокая природная газоносностьв пологой приосевой части синклинали и ее южном крыле. В северном, крутом крылеприродная газоносность на сопоставимых глубинах на 5-7 м³/т с. д. ниже,что соответствует общим закономерностям распределения природных газов всинклинальных складках. Средний геотермический градиент составляет 2,2°C/100 м,а ступень — 47,8м/1°C. На максимальной глубине оценки запасов (абсолютнаяотметка минус 60м) ожидаемая средняя температура составляет 16,2°C.
Пласт m 3 не склонен к самовозгоранию.
2.3 Гидрологические условия залегания полезныхископаемых
В гидрографическом отношенииописываемая площадь приурочена к южному склону главного Донецкого водораздела кмеждуречью рек Крынка и Миус и является степной, сильно волнистой, равнинной,расчлененной густой овражно-балочной сетью.
Основными гидрографическимиэлементами на данной площади являются: балка Берестовая и реки Харцызская иКленовая. Балка Берестовая протягивается с востока на запад, а реки с севера наюг. Река Харцызская является левым притоком реки Кленовая, а последняя впадаетв Ольховское водохранилище на реке Ольховой.
Водотоки реки извилистые. Наравнинных и лесных участках берега балок пологие, они сложены современнымиаллювиальными отложениями, хотя нередко в берегах балок обнажаются коренныепороды, что делает склоны высокими и скалистыми.
Постоянные водотоки рекХарцызской и Кленовой питаются в основном за счет сбросовых вод шахт «Житомирская»,«Винницкая», №222 и «Комсомолец Донбасса». Расход рекиКленовой составляет порядка 900 м³/ч, а реки Харцызской — от 100 до 720м³/ч.
Гидрологические условия поляшахты «Житомирская» в целом отражают особенности района: пологоепадение пород (10-20°), количество одновременно отрабатываемых угольныхпластов, не более 1-2, развитие трещиноватости на глубину не более 700 м иснижение водообильности пород с глубиной.
Водоносные горизонтычетвертичных отложений.
Как правило, подземные воды,заключенные в четвертичных отложениях, приурочены к аллювиальным исупесчано-песчаным образованиям в поймах балок и рек. По данным исследований,дебиты родников и колодцев этих отложений не превышают 0,1-0,3 м³/ч, аскважин — 0,07-0,25 м³/ч (максимальное понижение 3 м). Среднее значениекоэффициента фильтрации при этом составляет 0,01м /ч.
Таким образом, выдержанноговодоносного горизонта в четвертичных отложениях нет. Водоотдача их невелика. Взасушливые периоды колодцы, сооружения в них, почти высыхают.
Питание описываемого горизонтаосуществляется в основном за счет атмосферных осадков и паводковых вод; реже,на отдельных площадях, — путем перетока из каменноугольных водоносныхгоризонтов.
В связи с неустойчивойводообильностью и малыми дебитами водоносных горизонтов четвертичных отложений,вода из них не будет принимать существенного участия в обводнении горныхвыработок шахты «Житомирская».
Водоносные горизонтыкаменноугольных отложений.
Подземные воды каменноугольныхотложений на поле шахты «Житомирская» заключены, главным образом, втрещиноватых песчаниках свиты С72 и С62и частично в известняках.
Водоносный комплекс разделяетсяна горизонт выветренной зоны, объединяющей все литологические разности доглубины 60-150 м, которые гидравлически связаны между собой за счет интенсивнойтрещиноватости пород в зоне активного выветривания (с глубины 100-150 м),представляющие разобщенные, приуроченные к отдельным литологическим слоям,различной мощностью и реже известняков.
Уровни подземных вод, отмеченныев процессе бурения разведочных скважин, колеблются в пределах 4-82 м, глубиныводопроявлений составляют 2-130м.
Водообильность основной толщикарбона, ниже основной зоны выветривания, неравномерная и зависит отинтенсивности трещиноватости, степени тектонической нарушенности пород и ихпористости. Пористость песчаников изменяется от 0,37 — 5,17% и с глубинойпрактически остается без изменений.
По условиям циркуляции подземныеводы являются трещинно-пластовыми, как правило, напорными. Высота напорадостигает в отдельных случаях сотен метров. На поле шахты «Житомирская»в основном напоры подземных вод невелики из-за значительной сдренированностигоризонтов горными выработками, поскольку глубина действующих горных работ попласту m3 — 220 м.
Шахтные воды.
В горные выработки шахты «Житомирская»поступают воды сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридные натриево-кальциево-магневыеили натриево-магниево-кальциевые с минерализацией 1,3 — 1,8 г/дм3.При дальнейшей отработке запасов оцениваемого угольного пласта в горныевыработки шахты «Житомирская» будут поступать в основномсульфатно-гидрокарбонатно-хлоридные, натриево-кальциево-магниевые воды сминерализацией в среднем 2 г/дм³. Соединение натрия в воде ожидается0,2-0,6 г/дм³, хлора — не больше 0,2 г/дм³, количество сульфата — впределах 0,5-1,0 г/дм³. По содержанию сульфатов воды останутся сильноагрессивными к бетонам и в основном средне-агрессивные к металлическимконструкциям.
Количество взвешенных веществ всбрасываемых водах при существующих очистных сооружениях шахты «Житомирская»составляет 60,80 мг/л.
Данная вода ограничено пригоднадля орошения, в целом качественный состав шахтных вод являетсянеудовлетворительным. Характеристика шахтных вод представлена в таблице 3.
 
Таблица 2.3 — Результаты анализа проб воды (по данным на 19.08.99) №п. п. Наименование показателя Значение 1. Температура воды,°C. 20 2. Прозрачность, см. 3,5 3. ВЗВ, мг/дм³. 98,5 4. РH. 8,2 5. Гидрокарбонаты, мг/дм³. 665,1 6. Жесткость, мг-экв/дм³. 67,6 7. Са, мг/дм³. 55,3 8. Mg, мг/дм³. 46,2 9. Окисляемость, мг/дм³. 8,7 10. Хлориды, мг/дм³. 98,8 11. Сульфаты, мг/дм³. 665,5 12. Нитриты, мг/дм³. 0,04 13. Нитраты, мг/дм³. 10,9
Характеристика и степеньобводнения выработок отрабатываемых пластов.
Средние многолетние притоки водыв шахту на сопоставимых глубинах изменяются от 122 до 346 м³/ч, амаксимальное — от 204 до 485 м³/ч. Притоки воды по шахте «Житомирская»за последние 7 лет практически не изменились и составляют в средне 202м³/ч. Вода, поступающая в шахту, откачивается на поверхность с помощьюсоответствующего водоотливного хозяйства, характеристика которого приведена втаблице 4.
 
Таблица 2.4 — Характеристикаводоотлива шахты «Житомирская»Горизонт расположения водосборника, глубина, м Данные о водосборнике Количество камер, шт Объем камеры, м³ Кол-во насосов в камере, шт Тип насосов 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
IV горизонт ЦПП,
133 м 1 585,0 2
ЦНС — 300-240
ЦНС — 180-255
Таким образом, водоприток вшахту «Житомирская» в технических границах ожидается: средний — 175м³/ч, максимальный — 265 м³/ч. Притоки воды в очистные выработкипласта следует ожидать по опыту работы невысокими, порядка 3-5 м³/ч.
Существенное влияние на величинуводопритока могут оказать затопленные выработки по пласту m3,расположенные между 4 и 5 восточными штреками шахты «Житомирская».
По сложности гидрогеологическихусловий описываемое месторождение технической воды относится ко второй группе.
В процессе эксплуатацииместорождения прорывы воды маловероятны.
Сброс шахтных вод вгидрографическую сеть при полной отработке запасов шахтой может увеличитьминерализацию в реке Харцызской на 0,1 г/дм³.
 2.4 Границы и размеры шахтного поля. Запасыполезных ископаемых в принятых границах
Оцениваемая площадь расположенав пределах участка, который имеет следующие географические координаты: 38°24¢ — 38°26¢восточной долготы и 48°09¢ — 48°10¢северной широты.
Площадь шахтного поля составляет7,4 км2 с длиной по простиранию 3,7 км и шириной вкрест простирания2 км.
Границами оцениваемой площадиявляются: на северо-западе — общая с шахтой ”Енакиевская” п/о“Орджоникидзеуголь”, на юго-востоке — общая с шахтой №5-7 ш/у “Рассвет"; попадению — общая с шахтой “Комсомолец Донбасса", проходящая по изогипсеминус 60 м по пласту m3; по восстанию — граница годного угля по пласту m3.
На 1 января 2000 года запасыугля в пределах горного отвода шахты по пласту m3 — балансовые — 5816 тыс. т; запасы нецелесообразные к отработке — 58 тыс. т;промышленные — 5117 тыс. т. в том числе вскрытые — 1990 тыс. т; подготовленные — 41 тыс. т; готовые к выемке — 1 тыс. т.
Данные о потерях и более полныеданные о запасах представлены в приложении А.
3. Экологические технологии и оборудование,применяемое на горном предприятии
 3.1 Анализ “узких” мест в работе горногопредприятия и пути их устранения
“Узким” местом на шахтесчитается применение экологических мероприятий.
В 2000 году предполагаетсяосуществить следующие экологические мероприятия:
Чистка водосборников, их объемсоставляет 600 м3, это мероприятие проводится с целью снижениявзвешенных веществ в выдаваемой на поверхность воде.
Эксплуатация и ремонтхлораторных установок шахтных и сточных вод, это позволит соблюдатьустановленные нормативами ПДС и производить качественное обеззараживаниешахтных и сточных вод.
Ремонт трубопровода питьевойводы диаметром 100 мм, его длина 800 м. Это мероприятие позволит уменьшитьпотери питьевой воды.
Чистка водоотливных канавок, ихсуммарная длина 1000 м, ее цель — уменьшение загрязнения воды взвешеннымивеществами.
Чистка дымоходов котельных — 1шт. При этом происходит уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу.
Профилактический ремонткотельной, тоже позволяет уменьшить выбросы вредных веществ.
Тушение горящего породногоотвала №2 шахты “Житомирская”, его объем составляет 10 тыс. м3, чтопозволит сократить выбросы в атмосферу вредных продуктов горения.
Закладка выработанногопространства, предполагается оставлять в шахте 4 тыс. м3 породы. Этопозволит сократить неэффективное использование земельных угодий ипредотвращение загрязнения земель.
Осуществление лабораторногоконтроля за качеством сточных вод по 20-ти ингридиентам в 2-х точках. Этопозволит своевременно заметить отклонения в показателях качества воды и принятьсоответствующие меры для поддержания их в пределах норм.
Осуществление лабораторногоконтроля за концентрацией вредных выбросов в атмосферу.
 3.2 Особенности разработки месторождения
 3.2.1 Подготовка шахтного поля
На шахте «Житомирская»применяется этажный способ подготовки шахтного поля, порядок отработки этажей — от центра к границам шахтного поля.
Система разработки — сплошная.
Вентиляционные штреки по лавампроходятся вслед за лавами при помощи БВР. Штреки проводятся с верхнейподрывкой пород кровли. Порода от прохождения штрека укладывается в бутовуюполосу длиной 7,0 м, так как ширина бутовой полосы невелика, то порода вбутовую полосу укладывается вручную.
Откаточный 5 штрек проводитсявпереди лавы при помощи БВР, погрузка породы производится при помощи скреперана скребковый конвейер и выдается на поверхность.
Остальные подготовительныевыработки, а именно: 4 восточный откаточный штрек лавы №16 и вентиляционныйштрек лавы №16, проходятся при помощи БВР с погрузкой породы при помощипородопогрузочной машины, вручную и при помощи скрепера.
Вентиляционные штреки в лавепроветриваются при помощи общешахтной депрессии, остальные при помощивентиляторов местного проветривания ВМ 6.
Отработка пласта безцеликовая,откаточные (конвейерные) штреки используются повторно как вентиляционные, чтопозволяет значительно сократить капитальные затраты на проведение выработок.
При работе лав восточного крыла(отдельная бремсберговая часть шахтного поля) порода от прохождениявентиляционных штреков оставляется в шахте, таким образом, из трехподготовительных забоев, порода только одного оставляется в шахте ивыкладывается в бутовую полосу, можно определить, что коэффициент использованияпороды приблизительно равняется 0,3.
Способ охраны выработок — крепление металлической арочной крепью КМП — 3/9,2, 11,2, КСП и сборнойжелезобетонной крепью. Плотность крепления — через каждый метр. Затяжка — металлическая сетка или деревянная затяжка.
 3.2.2 Вскрытие шахтного поля
Шахтное поле вскрыто: вцентральной части тремя наклонными стволами — главным, вспомогательным иконвейерным, пройденным до IV горизонта; на восточномкрыле — фланговым вентиляционным наклонным стволом, пройденным до III горизонта; на западном крыле до IIIгоризонта пройдено два наклонных ствола — главный и вспомогательный.
Способ проветривания — всасывающий.
Главный наклонный ствол пласта m3 пройден на западном крыле шахтного поля попласту с подрывкой пород кровли до III горизонта.
Вспомогательный наклонный стволпласта m3 пройден по пласту с подрывкойпород кровли до III горизонта. Длина ствола 640 м.Ствол закреплен металлической арочной крепью, сборной железобетонной крепью,бетонной крепью.
Главный наклонный ствол пласта m3 пройден в центре шахтного поля по пласту сподрывкой пород кровли. Ствол оборудован подъемной машиной БМ — 2500, служитдля выдачи угля и породы в скипах объемом 5 м3.
Вспомогательный наклонный стволпласта m3 пройден параллельно главномустволу по пласту с подрывкой пород кровли. Ствол оборудован подъемной машинойБМ — 3000, служит для спуска-подъема людей в людских вагонетках, доставкиматериалов, ствол по вентиляции — свежеподающий.
Вентиляционный наклонный стволпласта m3пройден в восточной части шахтного поля по пласту с подрывкой породкровли. Ствол оборудован подъемной машиной Ц — 1,6х1,2. Выработка служит длявывода исходящей струи воздуха, спуска материалов, передвижения людей.
Конвейерный ствол пласта m3 пройден в центре шахтного поля по пласту сподрывкой пород кровли. Ствол в дальнейшем будет оборудован ленточнымконвейером для выдачи угля. В настоящее время по вентиляции — воздухоподающий.
 3.2.3 Капитальные и подготовительные горныевыработки
Подготовительные работы.
Поле шахты вскрыто шестьюстволами. Главный наклонный ствол пласта m3пройден на западном крыле шахты по пласту с подрывкой пород кровли до III горизонта. Длина ствола 625 м. Ствол закреплен арочнойкрепью, монолитным железобетоном. Сечение выработки в свету 6,3 м2.Ствол законсервирован.
Вспомогательный наклонный стволпласта m3 пройден по пласту с подрывкойпород кровли до III горизонта. Длина ствола 640 м.Ствол закреплен металлической арочной крепью, сборной железобетонной крепью,бетонной крепью. Сечение выработки в свету 5,2 м2. Стволзаконсервирован.
Главный наклонный ствол пласта m3 пройден в центре шахтного поля по пласту сподрывкой пород кровли. Длина ствола 802 м. Ствол закреплен металлическойарочной крепью, сборной железобетонной крепью, монолитным бетоном. Сечениествола в свету 5,9 м2. Ствол оборудован подъемной машиной БМ — 2500,он служит для выдачи на поверхность угля и породы в скипах с V=5 м3. По вентиляции главный наклонный ствол пласта m3 — свежеподающий.
Вспомогательный наклонный стволпласта m3 пройден параллельно главномустволу по пласту с подрывкой пород кровли. Длина ствола 766 м. Ствол закрепленметаллической арочной крепью, монолитным бетоном. Сечение ствола в свету 5,1 м2.Ствол оборудован подъемной машиной БМ -3000 и служит для спуска — подъема людейв людских вагонетках, а также он служит для доставки материалов. По вентиляции — воздухоподающий.
Вентиляционный наклонный стволпласта m3 пройден в восточной части шахтногополя по пласту с подрывкой пород кровли. Длина ствола 1029 м. Ствол закрепленсборной железобетонной крепью КСП. Сечение ствола в свету 4,5 м2.Ствол оборудован подъемной машиной Ц-1,6*1,2. Выработка служит для вводаисходящей струи воздуха, спуска материалов, передвижения людей.
Конвейерный ствол пласта m3 пройден в центре шахтного поля по пласту сподрывкой пород кровли. Длина ствола 905 м. Закреплен ствол металлическойарочной крепью АП 3/13,8. Сечение ствола в свету 12,2м2. Ствол вдальнейшем будет оборудован ленточным конвейером для выдачи угля на поверхность.В настоящее время по вентиляции — воздухоподающий.
Состояние оборудования подъемовпредставлено в приложении Б.
Вентиляционный штрек лавы №16пласта m3 проходится вслед за подвиганиемлавы с подрывкой пород кровли пласта.
Подрывка пород кровли производитсяпри помощи БВР.
Уборка породы в бутовую полосуниже штрека производится вручную.
Крепление выработки производитсяметаллической арочной крепью КСП. Затяжка выработки производится всполшнуюдеревянными распилами.
Проветривание забояосуществляется за счет общешахтной депрессии.
Прохождение штрекаосуществляется бригадой проходчиков. Режим работы -двухсменный при пятидневнойрабочей неделе. В технологический цикл проведения входят следующие работы:
Подготовка рабочего места.
Подготовка бутовой полосы.
Буро-взрывные работы.
Уборка породы.
Крепление забоя.
Настилка рельсового пути.
Подготовка рабочего места.
Перед началом работ все рабочиеи надзор участка, занятые на производстве работ, должны быть ознакомлены спаспортом крепления и проведения штрека под роспись.
Придя на рабочее место, рабочиеобязаны осмотреть забой и привести его в безопасное состояние, остукать кровлю,обобрать нависшие куски породы, при необходимости, установить дополнительнуюкрепь.
Убедившись в безопасномсостоянии забоя и бутовой полосы, рабочие приступают к выполнению операцийтехнологического цикла.
Подготовка бутовой полосы.
При уборке породы вручнуюподготовка бутовой полосы включает в себя восстановление выбитой крепи, уборкупосторонних предметов в месте производства работ.
Ниже будущей бутовой полосывыкладывается костер из деревянных стоек и пробивается органка.
Закончив все подготовительныеработы, рабочие приступают к ведению буровзрывных работ.
Буровзрывные работы.
Выбор ВВ, способа взрывания исредств инициирования заряда производится с учетом горно-геологических условий(опасность шахты по пыли и газу, коэффициент крепости пород по шкале проф.Протодъяконова).
По данным условиям принимаем типВВ — аммонит Т — 19, с работоспособностью 270 см3, плотностьюпатронирования 1-1,2 кг/дм3, диаметром патрона 36 мм, массой патрона- 0,2-0,3 кг, длиной патрона 160-270 мм. Аммонит Т — 19 относится к IV классу ВВ. Взрывание зарядов предусматриваем электрическимспособом с помощью предохранительных электродетонаторов ЭДКЗ — ОПмгновенного действия для взрывания сосуда с водой и ЭДКЗ — ПМ 15короткозамедленного действия для взрывания зарядов в шпурах.
При условии, что Sвч=13,0 м2 и f=4 по табл.3 приложения 2 [5] принимаем lзах=2,0 м, при этом коэффициентиспользования шпуров будет равняться h=0,85.
Глубина шпуров определяется поформуле:
 
lш=lзах/h=2,0/0,85=2,35 м. (3.1)
Так как эта выработка пластовая,то в соответствии с ЕПБ для угольного и породного забоя применяем один и тот жетип ВВ, т.е. аммонит Т — 19.
Длину заходки принимаемодинаковой для угольного и породного забоев.
Для угольного забоя принимаемзначение коэффициента использования шпуров (КИШ) 0,8-0,85 (одна открытаяповерхность); для породного забоя — 0,8-0,9 (две открытые поверхности)
Удельный расход ВВ для угольногозабоя определяется по формуле М.М. Протодъяконова для забоя с одной открытойповерхностью:
 
q=0,4(0,2*f+1/Sвч(у))2*k*е-1,(3.2)
где f — коэффициент крепости по шкале М.М. Протодъяконова;
Sвч — площадь поперечного сечения выработки вчерне;
k — коэффициент увеличения расхода ВВ при машинной погрузкедля лучшего дробления породы, при расчетах принимают k=1,2;
е — коэффициентработоспособности принятого ВВ, е=Рх/Рэт,
где Рх — работоспособность принятого ВВ;
Рэт — 525 см3(работоспособность 93% динамита).
q=0,4 (0,2*2+1/3,34) 2*1,2*525/270=1,3 кг/м3.
По формуле Н.М. Покровского:
 
q=q1*s1*v1*e1,(3.3)
где — q1 — удельный расход ВВ при нормальном заряде, кг/м3, определяют поформуле: q1=0,1*f;
s1— коэффициент, учитывающий текстуру взрываемой породы, при расчетахпринимаем равным 2, так как уголь на шахте «Житомирская» упругие ивязкие;
v1— коэффициент, учитывающий зажим угля при одной открытой поверхности,принимают:
 
v1=3*lш/Sвч;е1=Рэт/Рх;
 
Рэт=380 см3 — работоспособность 62% трудно замерзающего динамита.
q=0,1*2*(3*2,35/1,83) * (380/270) =1,08 кг/м3.
По табличным данным q=0,92 кг/м3, окончательный расход принимаемсреднеарифметическое значение величин:
q= (1,3+1,08+0,92)/3=1,1 кг/м3.
Определение объема взрываемогоугля за заходку:
 
Vзах=lзах*Sвч=2,0*3,34=6,68м3 (3.4)
Определение расчетного расходаВВ на заходку:
 
Qрасч=q*Vзах=1,1*6,68=7,35кг. (3.5)
Определение шпуров на заходку:
 
N=(1,27*q*Sвч*h) / (rп*dп2*Кзап),(3.6)
где rп — плотность патронирования выбранногоВВ;
dп — диаметр патрона, м;
Кзап — средневзвешенный для забоя коэффициент заполнения шпуров, принимается равным0,4 для пород с крепостью менее 5.
N= (1,27*1,1*3,34*0,85)/ (1000*0,0013*0,4) =9,04 шт.,
принимаем 10 шпуров.
Определение массы шпуровогозаряда
 
q=Qрасч/N=7,35/10=0,735,(3.7)
принимаем 0,7, тогда:
N=7,35/0,6=12,25,принимаем 13.
Учитывая практический опыт приведении БВР на шахте и следуя рекомендациям, принимаем по углю 15 шпуров.
Определение длины забойки:
 
lзаб=l-lп*nп, (3.8)
где — l — длина шпура, м;
lп — длина патрона, м;
nп — количество патронов, формирующее заряд шпура;
lзаб=2,35-0,16*3=1,87м.
Удельный расход ВВ для породногозабоя определяется по формулам М.М. Протодъяконова, Н.М. Покровского для забоевс двумя поверхностями или определяют по справочнику.
По данным М.М. Протодъяконова:
 
q=0,15*f(0,2*f+1/В)*к*е-1, (3.9)
где В — ширина породногозабоя по средней линии, параллельной открытой поверхности, в сторону которойнаправлено действие взрыва, м;
Остальные показатели такие же,как и в расчетах по угольному забою.
q=0,15*4(0,2*4+1/3,9) *1,2*525/270=0,8 кг/ м3.
По формуле Н.М. Покровского:
 
q=q1*s1*v1*e1.(3.10)
Величины q1,s1, e1принимаются, как и для забояс одной открытой поверхностью.
Значение коэффициента зажимавзрывной породы принимают v1=1,2 — для породкровли.
q=0,4*1,4*1,2*380/270=0,95кг/м3.
По справочнику принимаем 1,2.
Окончательный удельный расходравен:
q= (0,8+0,95+1,2)/3=0,98 кг/м3.
Определяем количество шпуров:
 
N=1,27*q*Sвч*h/rп*dп2*Кзап.(3.11)
В этом выражении коэффициентзаполнения шпуров принимают от 0,6 до 0,7 (две открытые поверхности, нетврубовых шпуров).
Определяем объем взрываемойпороды за заходку:
 
Vзахп=lзах*Sвч,(3.12)
Vзахп=2,0*9,26=18,32м3.
Определение расчетного расходаВВ на заходку:
 
Qрасч=q*Vзах,(3.13)
Qрасч=0,98*18,32=17,95кг.
Определение количества шпуров назаходку:
 
N=1,27*q*Sвч*h*/rп*dп2*Кзап,(3.14)
N=1,27*0,98*9,16*0,95/1000*0,0013*0,6=13,9,принимаем 14 шпуров.
Определение массы шпуровогозаряда:
 
qш=Qрасч/N,(3.15)
qш=17,95/14=1,28,
принимаем 1,2, тогда N=17,95/1,2=14,9, принимаем 15 шпуров непосредственно в забоеподготовительной выработки и 1 шпур для проведения водоотливной канавки, итогопринимаем по породе 16 шпуров.
Определение длины забойки:
 
lзаб=l-ln*nn, (3.16)
lзаб=2,35-0,16*6=1,39м.
Для составления графикаорганизации работ необходимо рассчитать норму выработки по каждому изпроцессов.
Для этого составим таблицу:
 
Таблица 3.2 — Расчет нормывыработки по процессамРаботы цикла Объем работ на цикл Расчет нормы выработки Количество чел. — см, n¢ по сборн. К1 К2 Принятая 1 2 3 4 5 6 7 1. Бурение шпуров по углю
Vбур. у=N*lш,
Vбур. у=15*2,35=35,25 47 1,1 1,1
Нб. у=52 35,25/=52 =0,68 2. Бурение шпуров по породе
Vбур. п. =N*lш,
Vбур. п. =16*2,35=37,6 27,3 1,1 1,1
Нб. п=30 37,6/30= =1,2 3. Объем работ по погрузке угля
Vп. у. =Sвчу*lзах,
Vп. у. =3,34*2,0=6,68 40 1,0 1,2
Нп. у=48 6,68/48= =0,14 4. Объем работ по погрузке породы
Vп. п. =Sвчп*lзах,
Vп. п. =9,16*2,0=18,32 13,6 1,0 1,2
Нп. п= =16,3 18,32/16,3 =1,12 5. Крепление
Vк=lзах/L,
Vк=2,0/0,8=2,5 0,98 1,0 1,0
Нк= =0,98 2,5/0,98= =2,55 1 2 3 4 5 6 7 6. Настилка пути
Vн. п. =lзах=2,0 2,67 1,0 1,0
Нн. п= =2,67 2,0/2,67= =0,75 7. Проложение канавки
Vкан=lзах=2,0 7,07 1,0 1,0
Нкан= =7,07 2,0/7,07= =0,28
Итого количество чел. — см.равняется сумме чел. — см по процессам, т.е.
n¢о=0,68+1,2+0,14+1,12+2,55+0,75+0,28=6,72,принимаем 6 чел. — см.
Коэффициент перевыполнения:
 
Кпер. =Wрасч/Wприн.=6,72/6=1,12. (3.17)
Далее необходимо определитьвремя выполнения каждого процесса:
1. Время, необходимое на бурение,ч:
 
tбур=n¢б*tсм*a/n¢о*Кпер.,(3.18)
где a— коэффициент, учитывающий выполнениевспомогательных процессов, a=(Тц-Т) /Тц,
где Т=tприем. +tзар+tпров. +tрезерв.,
 
tприем. — время приема и сдачи смены, принимаем 10 мин.
tзар — время заряжания шпуров. Рассчитывается по формуле:
tзар.=N*tзар.¢/n*60=30*3/2*60=0,75 час. или 45 мин,
где N — количество шпуров всего по углю и по породе,
tзар.¢ — времязаряжания одного шпура, принимаем 2-3 мин,
n — количество людей для заряжания шпуров, принимается равным2-3 человека,
tрезв — резервное время, принимается 10-15 мин,
tпров. — время проветривания забоя после взрывания, по правилам безопасностипринимается £ 30 мин.
Т=10+45+30+10=95 мин или 1 час35 мин.
a=(360-12-15-30-15-30-30) /360=0,63.
tбур.=1,85*6*0,63/8*1,12=0,83 часа или 50 мин.
Время бурения по углю:
 
tб.у. =nб. у. ¢*Тсм*a/nб.у. *Кпер (3.19)
tбу.=0,68*6*0,63/3*1,12=0,4 часа или 24 мин.
Время бурения по породе:
 
tб.п. =nб. п. ¢*Тсм*a/nб.п. *Кпер (3.20)
tб.п. =1,2*6*0,63/3*1,12=1,39 часов или 1 час 23 мин.
Время погрузки угля:
tп.у. =0,14*6*0,63/6*1,12=0,08 часа или 5 мин.
Время погрузки породы:
tп.п. =2,91*6*0,63/6*1,12=1,73 часа или 1 час 44 мин.
Время настилки пути:
tнп=0,75*6*0,63/3*1,12=0,89часа или 53 мин
Время устройства канавки:
tу.к. =0,28*6*0,63/3*1,12=0,33 часа или 20 мин.
Необходимое количество чел. — см. на крепление рассчитывается по формуле:
 
tкр¢=nкр¢*Тсм*a/Кпер (3.21)
tкр¢= 2,55*6*0,63/1,12=8,60 чел. — см.
При работе следует учитывать,что возможно совмещение некоторых процессов. При совмещении следуетпридерживаться требований ПБ:
Заряжание и взрывание несовмещается ни с какими процессами;
можно совмещать крепление иустройство канавки, крепление и настилка рельсового пути, бурение шпуров икрепление выработки;
в вертикальном сечении всегдадолжно быть принятое количество людей.
Необходимо рассчитатькомплексную норму выработки — физическая возможность человека. Комплекснаянорма выработки рассчитывается по формуле:
 
Кнв=lзах/Wрасч=2,0/6,72=0,29м /чел. — см. (3.22)
Также необходимо рассчитатьпроизводительность труда:
 
ПТ= lзах/Wприн. =2,0/6=0,33 м /чел. — см. (3.23)
 
Уборка породы.
После проветривания забоя,проверки его и допуска людей в забой рабочие приступают к уборке породы.
Первоначально проверяется и, принеобходимости, зачищается и подкрепляется запасной выход из лавы.Устанавливается предохранительное крепление.
Уборка породы в бутовую полосуначинается с выкладки стенки, ограждающей бутовую полосу с забойной стороны, изкрупных кусков породы. Затем производится уборка породы в бутовую полосу.
Крепление на участке бутовойполосы не извлекается.
По мере забучивания бутовойполосы производится наращивание стенки. В последнюю очередь забучиваетсяпредыдущая бутовая полоса в месте, являющимся ранее запасным выходом. Особокрупные куски породы раскалываются вручную.
Убрав всю породу рабочиеприступают к креплению забоя.
Расчет длины бутовой полосыпроизводится из условия размещения всей породы от проведения штрека, согласно«Руководству по управлению кровлей и креплению очистных забоев синдивидуальной крепью на пластах с углом падения до 35°», в бутовую полосу.
 
lбут=V*Kp/m*k, (3.24)
где V -объем подрываемой породы в плотном теле на 1 м подвиганиязабоя, м3, V= 4,1;
Кр — коэффициент разрыхления породы — 1,6;
k — коэффициент, учитывающий плотность закладки — 0,85
m — вынимаемая мощность пласта, м — 1,1.
lбут=4,1*1,6/1,1*0,85=7,0м.
 
5. Крепление выработки.
Крепление выработки производитсяметаллической рамной крепью КСП.
Крепь КСП обязательно должнарасклиниваться в соединении звеньев рам. В целях облегчения монтажа рам ипредотвращения их перекосов вдоль выработки при их установке должны применятсяраспорки и межрамные стяжки.
Металлическая трапециевиднаяподатливая крепь КСП состоит из верхняка и двух стоек, каждая их которыхсостоит из двух или трех частей.
Соединение частей стоекпроизводится внахлестку посредством соединительных хомутов. На нижнем концекаждой части стоек профиль перекрыт наклонной диафрагмой, приваренной к боковымстенкам профиля.
На верхняке у мест егосоединения со стойками приварены две планки, ограничивающие перемещение стойкив верхняке в сторону его середины.
Каждый соединительный хомутсостоит из скобы, планки и двух гаек. На рамах КСП устанавливается двемежрамные стяжки из уголка, закрепляемые на стойки в 40 см от верхняка.
В целях предотвращениярасширения профиля и разрыва его по днищу на верхних концах нижних частейстоек, при косонаправленной нагрузке, необходимо закладывать, при установкекрепи между днищами профилей в замках, деревянные прокладки из хвойных породлеса, размером 120х40х25 мм.
Болтовые соединения звеньев,применяемые на податливых крепях из спец. профиля несовершенны, при работе ониперекашиваются, в результате надо периодически выравнивать соединительныехомуты и подтягивать гайки.
Рамные крепи должны бытьрасклинены в замках деревянными распорками, имеющими на концах зарубки.
Соединение звеньев стоек крепидолжно осуществляется двумя хомутами. Соединение одним хомутом категорическизапрещается. Затяжка гаек производится ключом с рукояткой длиной 0,45 м доначала изгиба планок. Хомуты, ослабленные в результате перекоса и податливостикрепи должны периодически подтягиваться этим ключом.
Не допускается относительноесмещение стоек в раме и наклон рам крепи вдоль выработки. С целью недопущенияперекосов и наклонов применяются межрамные стяжки.
Установка рам крепи КСПпроизводится в следующей последовательности:
осматривается забой и кровля,опускаются нависшие куски породы;
расчищается место установкистоек крепи, и задалбливаются лунки;
собираются стойки рамы,устанавливаются в лунки и скрепляются с ранее установленной предыдущей рамойкрепи металлическими стяжками;
производится установка верхнякасо специально устраиваемых полков;
производится затяжка кровливыработки. Пустоты закладываются лесом, при необходимости, выкладываются кострынад рамами;
на крепежных рамах,расположенных в 10 — 20 м от забоя, проходческая бригада должна подтянуть гайкисоединительных хомутов. В дальнейшем они должны подтягивать по мере ихослабления.
Сборка крепежной рамы из звеньевразных типоразмеров, а также применение несоответствующих типу и размеру спец.профиля соединительных хомутов не допускается. Во время навески верхняка и привсех такелажных работах, выполняемых с элементами крепи, необходимо четкосогласовывать свои действия.
6. Настилка рельсового пути.
При прохождении вентиляционногоштрека лавы № 16 пласта m3 укладываетсярельсовый путь из рельс Р-33.
Для настилки рельсового путитрое рабочих готовят место для шпал с таким расчетом, чтобы расстояние междуцентрами шпал было 0,7 м, а расстояние от стыка рельс до стыковой шпалы было0,2 м.
Канавки для шпал делаются кайломи очищаются лопатой. Рельсовый путь настилается с подъемом +0,003. Послераскладки шпал рабочие подносят два рельса, один из которых прикрепляют кшпалам костылями, потом укладывают второй рельс и по шаблону (600 мм)прикрепляют его, предварительно уложив на металлические подкладки. Стыки рельссоединяют двумя накладками. Стягивают их при помощи 4 болтов. Зазор междустыками рельс должен быть не более 5 мм. После настилки звена рельсового пути,профиль пути проверяется ватерпасом и, в случае необходимости, рихтуется доуклона +0,003. Все изгибы рельсового пути должны быть выпрессованы.
Укрепление пород (тампонаж)при проведении выработок для предотвращения вывалов.
Для применения тампонажа на 4восточном откаточном штреке имеются все основания, а именно: глубина разработкив этом месте составляет 40 м, что обуславливает ведение работ в сложныхгорно-геологических условиях: весьма трещиноватые породы кровли, в том числе,крупные вертикальные трещины, обводненность, постоянное образование завалов узабоя и обрушения кровли в призабойное пространство.
В подготовительных выработкахкровля представлена песчано-глинистыми сланцами с крепостью по шкале проф.Протодъяконова f=4-5 — среднеустойчивые породы.
Одними из причиннеудовлетворительного состояния подготовительных выработок является отсутствиеплотного контакта крепи с породными обнажениями по всему периметру инедостаточная ее несущая способность. Это приводит к расслоению вмещающих породвыработки, к росту зон неупругих деформаций, как следствие, к значительнымсдвижениям пород. Существующая технология проведения выработок с использованиемБВР предопределяют значительные переборы породы [1].
В период проведениемподготовительных выработок происходят вывалы породы, высота которых нередкопревышает 2-3 м. Образование при этом купола остаются незабученными, чтоприводит к проявлению динамических и неравномерных нагрузок на крепь выработки.
Контакт крепи с массивом влучшем случае обеспечивается при помощи клиньев, забиваемых у замков арки,примерно в одной четверти ширины выработки и забутовки закрепного пространства.Такой способ распора при некачественной забутовке приводит к ослаблениюпородного массива и не препятствует деформации крепи [2].
Исследование влияния состояниязакрепного пространства на устойчивость выработки позволило сформулироватьтребования к забутовочному материалу и технологии его укладки на крепь. Крепьдолжна сразу вступать в работу, предотвращая образование зон неупругихдеформаций больших размеров. Нагрузка на крепь должна передаваться равномерно,пустоты за крепью должны отсутствовать во избежание динамических нагрузок,процесс забутовки должен быть максимально механизированным.
Тщательная забутовка,способствуя перераспределению напряжений в приконтурной зоне выработки,препятствуя расслоению пород, что уменьшает интенсивность проявления горногодавления.
Существует два способазаполнения закрепного пространства: пневматический и гидромеханический.
При пневматическом способе сухойматериал подается по трубопроводу в потоке воздуха и у разгрузочного концатрубопровода затворяется водой. Материал в закрепное пространство подается восевом направлении.
Достоинствами пневматическогоспособа являются быстрое схватывание, не требуется изоляции участка заполненияот забоя, возможность транспортировки смеси на значительные расстояния.
Недостатками этого методаявляются: сложность использования любого материала и выполнения параллельнодругих проходческих работ из-за пылеобразования, износ трубопровода при транспортировкесухих смесей.
Значительным преимуществомгидромеханического способа является возможность параллельного выполнения другихпроходческих работ в забое выработки.
Недостатками этого методаявляются: необходимость размещения в забое дополнительного оборудования,перемещаемого вслед за подвиганием забоя, необходимость отшивки со сторонызабоя заполняемого участка, высокое давление подаваемого материала в закрепноепространство и продолжительные сроки схватывания, что требует принятияспециальных мер по укреплению затяжки
Таким образом, гидромеханическийспособ более технологичен для сохранения высоких темпов проведения выработки, апневматический обеспечивает лучшие условия работы крепи [1].
При производстве тампонажазакрепного пространства песчано-цементным раствором или другими твердеющимиматериалами крепь будет деформироваться совместно с породным контуром. Приэтом, образованная тампонажным раствором, оболочка будет воспринимать какнормальные, так и котельные усилия, причем последние существенно уменьшаютвеличину изгибающих моментов в оболочке.
Упрочненные при тампонаже породыи образованная жесткая оболочка в закрепном пространстве предотвращаютдальнейшее сдвижение пород и, полностью воспринимая горное давление, являютсяодним из несущих элементов крепи. Несущая способность образованнойбетоно-породной крепи зависит от прочности пород, их трещиноватости, величиныраскрытия трещин, а также от прочности тампонажного камня, заполнившего их.
Анализ применения тампонажазакрепного пространства позволяет сделать вывод о его существенном влиянии наустойчивость горных выработок. При этом в подавляющем большинстве случаевтампонаж закрепного пространства приводил к стабилизации смещения породногоконтура выработки [2].
Установлено, что при тампонаже нарасстоянии 0,3-0,5 м от контура выработки происходит заполнение открытых трещинцементным раствором, а на расстоянии до 1 м в мелкие трещины проникает вода снебольшим содержанием цемента. Проникновение раствора в эти трещины являетсярезультатом отжима цементного молока при нагнетании раствора на крепь,протекающем при максимальном в этом случае давлении нагнетания, достигающем0,2-0,3 МПа, а нередко 0,6 МПа. О наличии небольшого содержания цемента вотжатом цементном растворе свидетельствуют слабые железненные поверхноститрещин в породном массиве. Интенсивность проникновения тампонажного раствора судалением вглубь массива снижается, и на расстоянии более 1,5 м лишь вотдельных местах наблюдались следы железнения трещин цементным молоком [1]. Наосновании исследования можно заключить, что вокруг выработки вследствиепроникновения раствора в приконтурный массив при тампонаже образуетсяпородобетонная оболочка, ширина которой достигает 0,8-1 м.
Необходимая глубина укреплениярассчитывается по формуле:
 
hу=r*Kt (0,2+1,6*Ux) +0,2, (3.25)
где r — полупролет выработки (вчерне) в направлениипредполагаемого тампонажа, м. Равна половине ширины выработки.
Ux — смещение пород в выработку в направлении тампонажа, м Ux=0,25 м.
Kt — коэффициент времени тампонажа относительно проходческихработ, Kt=0,2.
hу=0,5*4,52*0,2 (0,2+1,6*0,25)+0,2=0,47, принимаем 0,5 м.
Коэффициент укрепления:
 
Ку= (2*g*Н/m*dсж) — 0,6, (3.26)
где g — объемная масса пород почвы, g=0,025 МН/м3. Н — фактическая глубина веденияочистных работ, Н=40 м. m — коэффициент стойкости пород, m=0,95. dсж — среднее значениесопротивления пород сжатию, dсж=10*f =10*5=50 МПа.
Ку= (2*0,025*40/0,95*50)- 0,6=0,04.
Прочность на сжатие укрепленныхпород:
 
dсж (у) = (1+Ку) dсж= (1+0,04) *50=52МПа. (3.27)
Необходимое количество растворадля производства тампонажа:
 
V=0,3*hу(r+hу/r)=0,3*0,5 (2,26+0,5/2,26) =0,37, принимаем 0,4 м3.
Тампонажные шпуры располагаютсяв шахматном порядке со средней плотностью — один шпур на 2 -2,5 м2поверхности породных обнажений. Водоцементное отношение тампонажных растворов0,5…1,0.
Для цементного ицементно-песчаного раствора состава Ц: П=1: 1 необходимо применять цементымарки 400 и более.
 3.2.4 Очистные работы
Данные о запасах по пласту m3 представлены в приложенииБ.
Коэффициент извлечения:
 
Кизв. =Зпр. /Збал.,(3.28)
где Збал. — балансовые запасы, тыс. т, Зпр. — промышленные запасы, тыс.т.
Кизв. =5117/5816=0,89.
Производственная мощность шахтыгодовая равна 180 тыс. т/год,
рассчитаем ориентировочный срокдоработки запасов шахтного поля:
 
Тр=Зпр. /Аг.,(3.29)
Тр=5117/180=28 лет
Выемка угля из лавы №16производится при помощи механизированного комплекса КД-80, в состав котороговходят: механизированная посадочная крепь «Донбасс-80», очистнойкомбайн КА-80.
Комплекс КД-80 применяется натонких пластах при угле падения пласта до 35 °.
В состав комплекса входят:узкозахватный комбайн КА-80 с вынесенной системой подачи ВСП, механизированнаякрепь «Донбасс-80», передвижной скребковый конвейер СП-202.
Крепь «Донбасс-80» — оградительно-поддерживающего типа состоит из однотипных секций, соединенных сзабойным конвейером. Секции состоят из четырех гидростоек, жесткого основания,верхнего и оградительного перекрытий [3].
Вслед за проходом комбайнагидростойки секции крепи, готовой для передвижки, разгружаются, после чегосекции с активным подпором передней пары гидростоек подтягиваются механизмомпередвижения к конвейерному ставу, гидростойки распираются и обнаженная кровляподпирается верхняками с козырьками. Подтягивание секций крепи производитсяпоследовательно, в результате чего передвигаемая секция всегда находится междусоседними распертыми секциями крепи. Корректировка положения секций выдвижениембоковых щитов производится специальными гидроблоками.
Оградительное перекрытиезащищает рабочее пространство лавы с боковых сторон и со стороны выработанногопространства от обрушающейся породы кровли и осуществляет неизменную вплоскости пласта шарнирную связь основания и перекрытия, чем обеспечиваетнаправленное перемещение секции крепи при передвижке.
С отставанием на 15 м откомбайна производится передвижка конвейера с изгибом става.
Выемка угля производится почелноковой схеме. Выемка угля в нишах производится буровзрывным способом. Бурениешпуров производится ручным сверлом СЭР-19Д.
Буровзрывные работы производятсяв соответствии с требованиями ПБ при взрывных работах и паспортом БВР. Допускрабочих к месту ведения работ разрешается лицом технического надзора толькопосле того, как будет установлено, что работа в месте взрыва безопасна. Получивразрешение горного мастера на возобновление работ по выемке ниш послепроизводства взрывных работ рабочие, занятые на этих работах, начинают уборкуугля и крепление ниш в следующей последовательности: производят зачистку угляна неработающий конвейер с завальной стороны конвейера, причем рабочийпроизводит уборку угля находясь при этом все время в закрепном пространстве;убрав уголь на протяжении 1 м (расстояние между стойками вдоль лавы), рабочийдолжен убедиться в надежности распора впереди стоящих стоек, и, если крепь ненарушена ВР, то работы по уборке угля могут продолжаться до следующего рядакрепления.
Таким образом, уборка угля ивосстановление крепи производится с завальной стороны конвейера до головкиконвейера.
На головках конвейера рабочийдолжен убедиться в надежности ее крепления и, если необходимо, закрепить.Убедившись в надежности крепления головки конвейера, рабочий дает сигнал навключение конвейера.
После прокачки конвейера рабочие,убедившись в безопасности рабочего места, начинают уборку угля в нише сзабойной стороны конвейера. Причем, сначала убирается и производится креплениевдоль конвейера на ширину 0,8 м. Таким образом, уборка угля в нише и еекрепление производится полосами шириной 0,8 м вдоль конвейера.
При работе лавы возникаетнеобходимость в удлинении (сокращении) конвейера лавы в случае изменения длинылавы, необходимости улучшения пересыпа. Возникает необходимость и в заменедеформированных или изношенных рештаков конвейера в лаве, на сборном штреке.
Все материалы и оборудование,необходимые для работы лавы №16 пласта m3,доставляются в вагонетках ВГ-1,6 или площадках, изготовленных на их основе, споверхности по вспомогательному стволу и 4 восточному откаточному штреку пластаm3 к заезду на бремсберг №7 согласносуществующих паспортов на доставку материалов и откатку грузов.
По заезду и бремсбергу №7материалы доставляются при помощи лебедок ЛШВ-1 и ЛВ-25 до сопряжения сосборным штреком №4.
По сборному штреку №4 материалылебедкой ЛШВ-1 доставляются до сопряжения лавы №16 со штреком, где выгружаютсяи складируются с соблюдением необходимых по ПБ зазоров к подвижному составу.
При доставке материалов навентиляционный штрек лавы №16 материалы лебедками доставляются по бремсбергу №7до сопряжения с вентиляционным штреком, далее лебедкойЛШВ-1 они доставляются повентиляционному штреку до сопряжения с лавой, где разгружаются и складируются ссоблюдением необходимых по ПБ зазоров.
По лаве материалы доставляются спомощью конвейера.
С целью достижения устойчивойбезаварийной и долговечной работы механизмов и оборудования необходимо строгособлюдать регламент осмотров и профилактических работ, установленныйсоответствующими инструкциями по эксплуатации всех работающих машин имеханизмов.
Все работы по осмотру ипрофилактике забойных машин необходимо производить в специально выделеннуюсмену (ремонтную), в конце которой необходимо производить опробование поднагрузкой механизмов.
Охрана подготовительныхвыработок производится при помощи выкладки костров из деревянных стоек. Передвыкладкой костров из деревянных стоек, место должно быть приведено в безопасноесостояние.
Костры выкладываются тремярабочими, которые совместно приготавливают материалы для их выкладки.
После подготовки материаловприступают к выкладке костров: две стойки кладутся на почву пластаперпендикулярно забою. Расстояние между стойками принимается на 0,5 м меньше ихдлины. Перпендикулярно этим стойкам укладываются следующие, и так процессукладки повторяется до выкладки костров до кровли.
В это время один из рабочихизготавливает клинья длиной 0,4 м с наклоном плоскостей 15-20°. Рабочий, выкладывающий костер, удерживаетруками верхнюю стойку, другой — забивает клинья между стойками и кровлей противлинии их торцов по четырем углам костра.
Клинья со стороны призабойногопространства забиваются перпендикулярно линии забоя и должны выступать застойками.
Для удержания бровки на сборномштреке №4 применяется химическое анкерование.
Суточная нагрузка на очистнойзабой, оборудованный узкозахватным комбайном, работающим по челноковой схеме,определяется по технологическим затратам времени на выполнение отдельныхопераций производственного цикла по формуле:
/> = т/сут, (3.30)
 
где nсм.- число смен в сутки по добыче угля;
Тсм. -продолжительностьсмены, мин;
tп.з. — время, затрачиваемое на подготовительно-заключительные операциии личные надобности, принимается равным 25 мин;
tп. — суммарное время технологических перерывов, мин;
kм — коэффициент машинного времени, принимается равным 0,43 — 0,68;
lл — общая длина лавы, м;
r — ширина захвата комбайна, м;
m — вынимаемая мощность пласта, м;
g — средняя плотность угля, т/м3;
с — коэффициентизвлечения угля в лаве, принимается в пределах от 0,95 до 0,97;
ålн. — суммарная длина ниш в лаве, м;
Vр— рабочая скорость подачи комбайна, м/мин;
tв — удельные затраты времени на вспомогательные операции, принимается равным0,2-0,3 мин/м;
tк.о. — продолжительность концевых операций цикла, мин.
/> />
Далее необходимо рассчитатьнагрузку на очистной забой по газовому фактору, она рассчитывается по формуле:
/>, (3.31)
 
где Акл — расчетная суточная нагрузка на очистной забой, т/сут;
/> -относительное газовыделение в выработку, м3/т;
Кс. р. — коэффициент изменения системы разработки. В данном случае система разработки неизменяется, поэтому коэффициент равен 1.
Кг — коэффициент изменения газовыделения с увеличением глубины. Так как лаванаходится в зоне метанового выветривания, то изменения газовыделения непроисходит, коэффициент равен 1.
Qр— расход воздуха, подаваемого в выработку, м3/сут;
с — максимальнодопустимая концентрация метана в исходящей струе воздуха, по ПБ допускаетсяс=1%;
с0 — максимально допустимая концентрация метана в поступающей струе, по ПБдопускается с0=0,05%.
Агmax=1070*0,2-1,67* [294 (1-0,05) /194] -1,93=31772,7т/сут.
Агmax>Акл,на основании этого можно сделать вывод, что нагрузка на очистной забой неограничивается по газовому фактору.
Расчет трудоемкости работ вочистном забое производится согласно УКНВ. Расчет приведен в таблице 3.3
Рассчитаем объемы работ,проводимых в очистной выработке:
1. Добыча угля с одного цикла:
Q=l*m*g*r, (3.32)
 
где l — длина лавы, м;
m — вынимаемая мощность пласта, м;
g — средняя плотность угля, т/м3;
r — подвигание забоя за цикл, м, определяем по формуле:
r=А/l*m*g*Kизв.,(3.33)
 
где А — добыча угля зацикл, т;
l — длина лавы, м;
m — вынимаемая мощность пласта, м;
g— плотность угля, т/м3;
Кизв. — коэффициент извлечения угля, принимается Кизв. =0,95;
r=250/120*0,9*1,36*0,95=1,8м.
Q=120*0,9*1,36*1,8=264,4т.
2 Выемка угля комбайном:
 
Qк=(lл-lн) *m*g*r,т, (3.34)
где lн — суммарная длина ниш, м;
Qк=(120-12) *0,9*1,36*1,8=238 т;
3 Выемка угля из нишопределяется как разность добычи с одного цикла и выемки угля комбайном:
 
Qн=Q-Qк=264,4-238=26,4 т; (3.35)
4 Коэффициент цикличности:
 
Кц=НВвыем.комб. /Qк, (3.36)
где НВвыем. комб. — норма выработки выемки угля комбайном в соответствии с УКНВ и с учетомкоэффициента, т;
Кц=324,45/238=1,36.
Трудоемкость работ для МГВМсоставляет:
1,234/1,36=0,9 чел. /см.
Для ГРОЗов: 5,04-0,9=4,14 чел./см.
4 Выкладка костров; по паспортунеобходимо 0,94 костра на 1 метр, за цикл:
0,94*1,8=1,7 костра.
5 Выкладка бутовой полосы зацикл:
 
Qб.п. =lб. п. *r*m, (3.37)
где lб.п. — ширина бутовой полосы, м;
Qб.п. =7*1,8*0,9=11,34 м3.
6 Выкладка органной крепи:
1,8/0,2=9 шт.
7 Выкладка двух рядов БЖБТ:
2*1,8*2,5=9 шт.
Расчет трудоемкости на циклпредставлен в таблице 3.3
Себестоимость одной тонны угля:296,25/264,4=1,12 грн/т.
Шахтный водоотлив.
Главная водоотливная установкарасположена в околоствольном дворе 4-го горизонта пласта m3.Вода откачивается на поверхность при помощи двух трубопроводов диаметром 150 ммкаждый, которые проложены по вспомогательному стволу. Водоотливная установкаоборудована тремя насосами: ЦНС — 300х240 в количестве двух штук и ЦНС — 180х255 с электродвигателем мощностью 200 кВт, с частотой оборотов 1500 об/мин,6 кВ, автоматизирована при помощи аппаратуры ВАВ. Состояние участковых ицентральных водосборников удовлетворительное, емкость водосборника 4-гогоризонта пласта m3 — 300 м3.
Чистка водосборниковпроизводится шламовыми насосами типа НШ.
Для расчета главной водоотливнойустановки необходимы следующие данные:
нормальный суточный приток водыв шахту, Qн=4560 м3/сут;
глубина шахты, Нш=150м;
угол наклона шахтного ствола кгоризонту, a=15 °;
определяется необходимаяминимальная подача насоса:
 
Qmin=Qн/20=4560/20=228 м3/ч. (3.38)
Определяется необходимый напор насоса:
 
Н¢=Нш +0,1Z, м, (3.39)
где Z= (Нш/sina) +l1+l2+l3, м — длина водоотливноготрубопровода
l1=20м — длина труб в насосной камере;
l2=15м — длина труб в наклонном ходке;
l3=100м — длина труб на поверхности от ствола до места слива.
Н¢=150+64,54=214,5м.
По графикам зон промышленногоиспользования насосов шахтного водоотлива, по значениям Qminи Н¢ выбирается насос типа ЦНС — 300-600 с частотой вращения 1450 об/мин.
По индивидуальной характеристикепринятого насоса при минимальной подаче определяется значение напора на одноколесо: Нк=64,3 м и КПД= 0,69
Определяется необходимое числорабочих колес насоса:
 
Z¢=Нш/Нк=150/64,3=2,33,принимаем 3. (3.40)
Определяем мощность по валунасоса:
 
N=r*gН¢*Q¢/3600*1000*h= (3.41)
=1020*9,81*228*214,5/3600*1000*0,69=197кВт. — ч.
По значениям N и n принимаетсяэлектродвигатель типа ВА02-450-4, мощностью 200 кВт, напряжением 6000 В.
Индивидуальная характеристика принятогонасоса ЦНС-300-600 представлена в приложении В, гидравлическая схема установкипредставлена в приложении В.1.
 3.4 Транспорт
Шахта «Житомирская» отнесенак сверх категорийным по газу. Это наряду с другими показателями, а именно:мощность пласта 0,9м и крепость угля по шкале проф. Протодъяконова f=1,5, принимаем скорость подвигания комбайна Vподв=3 м/мин.
Для выбора транспорта дляоткатки и транспортировки грузов и материалов от лавы № 16 выемочного участка №1 необходимо рассчитать грузопоток из лавы №16 выемочного участка №1.
Qmax=60*m*r*Vподв*gуг, (3.42)
 
где m — мощность пласта, м — 0,9;
r — ширина захвата исполнительного органа комбайна, м — 0,8;
Vподв— скорость подвигания комбайна;
gуг — плотность угля.
Qmax=60*0,9*0,8*3*1,35=175т/см.
Отбитый шнеками комбайна угольпри помощи лемеха и щитка, устанавливаемых на комбайне, грузится на конвейерСП-202 лавы, по которому доставляется до пересыпа на СП-202 сборного штрека №4.
Таким образом, длятранспортировки угля из лавы используется скребковый конвейер СП-202. Применяемэтот конвейер, так как он соответствует всем условиям, а именно: применяется влавах, оборудованных крепью «Спутник», его технологическая производительностьсоставляет 600 т/ч, скорость движения скребковой цепи — 1,4 м/с, тип тяговогооргана — цепь крупнозвенная 18х64-8 (ГОСТ 25996-83Е), число цепей — 2, шагскребков — 2024 мм, два электродвигателя типа ЭДКОФВ-54/4УБ, мощностью 110 кВт[3].
Применение данного конвейерацелесообразно еще и с точки зрения уменьшения запыленности воздуха, т.е.скорость движения скребков небольшая, поэтому и пылеобразование не сильное.
Далее уголь движется по сборномуштреку №4, который оборудован таким же конвейером СП-202, что позволяетзаменять секции одного конвейера и другого. Длина сборного штрека №4 составляет510 м. Скребковым конвейером СП-202 уголь доставляется на ленточныйконвейер1Л-80 бремсберга №7. Длина бремсберга — 807 м, угол наклона 5°. Конвейер 1Л-80 предназначен длятранспортировки угля с размерами до 300 мм по горизонтальным и слабонаклоннымпрямолинейным в плане горным выработкам в шахтах опасных по газу или пыли.
Конвейеры типа 1Л-80устанавливаются без фундамента в горной выработке, конвейеры состоят изпривода, натяжной секции, загрузочного устройства, линейных и концевых секций,ленты [4].
Конвейером 1Л-80 угольдоставляется до сопряжения с 4 восточным откаточным штреком, где грузится ввагонетки ВГ-1,6.
Доставка порожних вагонеток подпогрузочный пункт и откатка груженых вагонеток по 4 восточному откаточномуштреку пласта m3 осуществляется электровозом АМ-8Д.
На выработках,которые имеют много изгибов, применение конвейеров нежелательно, так какувеличивается вероятность схода ленты.
Электровоз АМ-8Д предназначендля откатки составов вагонеток по рельсовым путям в шахтах, опасных по газу ипыли. Изготавливается в рудничном исполнении повышенной надежности (РП) [4].
Грузопоток для локомотивноготранспорта составит:
Qл=Lmax*m*r*nст*f, (3.43)
 
где Lmax — максимальная длина лавы, м;
nст— количество стружек за смену;
f — коэффициент.
Qл=120*0,9*0,8*1,36*1*0,97=114 т/смену.
Подземных бункеров на шахте нет.Поэтому грузопоток будет прерываться для погрузки каждой вагонетки
4 восточный откаточный штрекдолжен иметь заезды для размещения 1 состава порожних и 1 состава груженыхвагонеток. Для откатки груза используются вагонетки типа ВГ-1,6. ВагонеткиВГ-1,6 с глухим кузовом, которые предназначены для доставки горной массы поподземным откаточным выработкам и на промышленных площадках шахт. Вместимостькузова вагонетки — 1,6 м3, грузоподъемность — 3 т, длина по буферам — 2700 мм, ширина кузова — 850 мм, высота от головки рельса — 1200 мм. Этивагонетки удобны в эксплуатации для данных условий.
Для откатки порожних и груженыхвагонеток на погрузочном пункте под лавой используется лебедка типа ЛВД — 24,оборудованная пневмодвигателем ВАОЛ — 552 -4, мощностью 13 кВт, с частотойвращения 1500 об/мин. Габариты лебедки: длина 920 мм, ширина 1100 мм, высота820 мм [3]. Подземные погрузочные пункты оборудованы опрокидом типа ОК-2, онпредназначен для автоматизации и механизации загрузки шахтных грузовыхвагонеток (ВГ-1,3, ВГ-1,4, ВГ-1,6 и т.д.) и секционных поездов на погрузочныхпунктах угольных шахт, опасных по газу и пыли, расположенных в горныхвыработках с путевым развитием, обеспечивающим одностороннее движение вагонетокна участке пути, примыкающем к точке погрузки [5]. Толкатели вагонеток цепныепредназначены для перемещения шахтных вагонеток типа ВГ по горизонтальнымвыработкам при размещении их на прямолинейном участке рельсового пути подземныхстационарных и полустационарных погрузочных станций с одностороннем движением вточке погрузки, а также могут использоваться на разгрузочных и обменных пунктах[4]. Далее состав груженых вагонеток движется до опрокида, который расположенпод главным стволом. Далее по главному стволу уголь выдается на поверхность,главный ствол оборудован одноконцевой откаткой. Емкость скипов V=5 м3.3.5 Поверхностный комплекс
Поверхность шахты — это комплексзданий, сооружений и оборудования, расположенных вблизи шахтных стволов иобразующих промышленную площадку шахты. Его назначение — выдача угля из шахтына поверхность, переработка и отправка его потребителям; прием и складированиепороды; спуск и подъем людей, материалов и оборудования; подача воздуха в шахтудля проветривания горных выработок; обеспечение горных работ электро- илипневмо-энергией; производственно-бытовое обслуживание трудящихся; очисткашахтных вод, а также выполнение других производственных процессов,обеспечивающих бесперебойную работу горного предприятия.
В состав поверхностногокомплекса входят: технологические узлы и линии по приему, обработке и погрузкеугля, а также по приему и погрузке породы; стационарные установки (вентиляторные,компрессорные, котельные и другие); комплекс обмена и откатки вагонеток внадшахтных зданиях; службы ремонта оборудования; сооружения складскогохозяйства; здания административно-вспомогательного назначения и др.
Основные требования к шахтнойповерхности — рациональная планировка зданий и сооружений, обеспечивающая:
необходимую пропускнуюспособность;
минимальный объем зданий исооружений и минимальные затраты на ее сооружение;
минимальный штат рабочих по ееобслуживанию.
В основу типового проектаповерхности шахт положен принцип технологического блокирования зданий исооружений с использованием типовых секций различного технологическогоназначения, позволяющих практически для любых условий привязки сравнительнолегко скомпоновать проект шахтной поверхности.
Почти все здания основного ивспомогательного назначения сведены в три крупных блока: главного ствола, вспомогательногоствола и административно-бытового комбината [6].
Блок главного (скипового) стволавключает: копер скипового подъема; сооружения и помещения технологическогокомплекса для приема выдаваемого на поверхность из шахты угля, переработки егои транспортирования до места погрузки и отправки потребителям; сооружение дляприемки и погрузки породы, выдаваемой из шахты; помещения подъемных установок икотельную.
Блок вспомогательного стволавключает: копер клетьевого подъема для спуска и подъема людей, материалов иоборудования; комплекс по обмену вагонеток; помещения ремонтных мастерских;материальные склады; калориферную и компрессорную, если на шахте используетсяэнергия сжатого воздуха; склады противопожарных и смазочных материалов и др.
Блок административно-бытовогокомбината (АБК) представляет собой комплекс помещений вспомогательногоназначения и состоит из трех основных частей: административно-конторской частис диспетчерской и АТС; производственной части с нарядной и залом собраний иучебным пунктом; банной части, включающей душевые, гардеробные, ламповую,питьевую станцию, прачечную. Блок АБК соединяется с блоком вспомогательногоствола утепленным переходом (галереей или тоннелем).
Некоторые здания и сооружениявспомогательного назначения из-за своей спецификации и особых требований к нимне могут быть сблокированы. Это, прежде всего, здание вентиляторной установки,которое сооружается около скипового ствола и соединяется с ним специальнымиподземными каналами. На отдельных площадках располагаются открытыеэлектроподстанция, резервуары для воды, градирня оборотного водоснабжения,эстокады и др.
При разработке генеральногоплана поверхности шахты должны соблюдаться определенныеархитектурно-планировочные принципы. Производственные здания и сооружениягруппируются в определенные зоны по принципу единства производственногопроцесса с учетом санитарных и противопожарных требований, вида обслуживающеготранспорта и однородности инженерного обслуживания. С точки зренияфункциональности на территории промплощадки выделяют следующие зоны:социальная, производственная, подсобная и складская [6].
Социальную зону образуютвспомогательные здания и сооружения общешахтного назначения — АБК, столовая,медпункт, пожарное депо, стоянка транспорта и др., располагаемые со стороныосновных проходов и въездов на промышленную площадку.
Производственная зона включаетобъекты основного технологического комплекса.
Подсобную зону составляют зданияи сооружения, обслуживающие основное производство, — группа сооруженийэнергетического назначения (ТЭЦ, котельные, калориферные, вентиляторные,компрессорные, электроподстанции), располагаемые по возможности ближе косновным потребителям и источникам топлива и воды; ремонтно-механическиемастерские; блоки сооружений водопровода и канализации (насосные станции,резервуары, отстойники, градирни) и т.д.
Зона складского и транспортногохозяйства шахты включает угольные склады, материальные склады (например,крепежных материалов), бункера, пункты перегрузки угля и породы и т.д. Эта зонарасполагается вдоль подъездных транспортных путей — железнодорожных иавтомобильных внутриплощадочных дорог.
Расстояния между зданиямипринимают минимально возможные с точки зрения технологических, транспортных идругих условий, но не менее тех, которые устанавливаются в соответствии спротивопожарными и санитарно — гигиеническими требованиями.
Ориентировка зданий и сооруженийотносительно сторон света и направления господствующих ветров должнаобеспечивать наилучшее освещение и проветривание с учетом недопустимостивозможного задымления от соседних сооружений. Нельзя располагать с наветреннойстороны зданий установки с производственными процессами, выделяющими ватмосферу газ, дым, пыль, а также взрыво- и пожароопасные объекты.
Склады угля, породопогрузочныепункты и другие объекты с интенсивным пылеобразованием должны располагаться нарасстоянии не менее 100 м от воздухозаборных сооружений шахты с подветреннойстороны. Склады лесных материалов размещаются на расстоянии не менее 80 м отвоздухоподающих стволов.
В связи с экологическимипроблемами, возникающими в горнодобывающих районах, на шахте должен бытьпредусмотрен комплекс мероприятий по охране окружающей среды. Откачиваемые наповерхность загрязненные минеральные и кислые шахтные воды перед сбросом их в водоемдолжны подвергаться соответствующей обработке: чистке, опреснению,нейтрализации. Выбрасываемый шахтными вентиляторами воздух, содержащий угольнуюи породную пыль, а также примеси вредных газов, тоже подлежат соответствующейочистке.
Для всех объектов поверхностногокомплекса рассчитываются санитарно-защитные зоны. В таблице 3.3 представленрасчет санитарно-защитных зон (СЗЗ).
 
Таблица 3.3 — Расчет санитарно-защитных зон зданий и сооружений поверхностного комплексашахты «Житомирская»Наименование объекта Класс СЗЗ Размер СЗЗ, м Нарушение Загрязнение Опасность для ОС механич. энергетич 1 2 3 4 5 6 7 1. Котельная 4 100 Аэродинамическое, биоморфо-логическое, геомехани-ческое атмо-сферное выделение теплоты 2. Автогараж 3 300 -*- атмо-сферное, биоцено-тическое Горюче-смазочные масла, нефтепро-дукты, выхлоп-ные газы тепловые выбросы, шум 3. Электро-подстанция 5 50 Геомехани-ческое, аэродинамическое Лито-сферное вибрации шум, магнитное поле 4. Склад оборудования 4 100 Геомехани-ческое, биоморфо-логическое лито-сферное 5. Насосная 5 50 Аэродина-мическое, геомехани-ческое, биоморфо-логическое лито-сферное Загрязне-ние воды вредными вещества-ми шум, вибрации 6. Скиповой ствол 5 50 то же атмосферное то же то же 7. Здание подъема скипового ствола 5 50 то же Лито-сферное Угольная и породная пыль шум 8. Склад ГСМ 3 300 то же то же 9. Пром-комбинат 5 50 Биоморфо-логическое лито-сферное, биоце-ноти-ческое 10. Здание под клетевой ствол 5 50 Геомехани-ческое, биоморфо-логическое лито-сферное, биоце-ноти-ческое Отработанный воздух шахты шум, вибрации 1 2 3 4 5 6 7 11 Пилорама 5 50 то же лито-сферное, атмо-сферное опилки, отходы лесома-териалов шум 12. Склад оборудова-ния 4 100 то же то же 13. Пород-ный отвал 1 1000 то же лито-сферное, атмо-сферное, гидро-сферное 14. Быт-комбмнат 5 50 Биоморфо-логическое гидро-сферное Моющие средства тепловые выбросы 15 Угольный склад 5 50 Атмо-сферное атмо-сферное Угольная пыль тв. отходы 16. ППП 5 50 Биоморфо-логическое, морфологи-ческое атмо-сферное пыль, тв. Вещества шум, вибрации 17. Хлораторная 5 50 Биоморфо-логическое то же Загрязне-ние Cl 18. Отстойник 5 50 то же гидро-логиче-ское, лито-сферное, запах, загрязнение воды и ОС ВЗВ и металлами 1 2 3 4 5 6 7 19. Компрес-сорная 5 50 Геомеханичес-кое, аэродинами-ческое Лито-сферное Выброс тепла шум 20. Адми-нистративный комбинат 5 50 Геомеханичес-кое, биоморфоло-гическое Мусор Пыль, световое излучение от ЭВМ
Так как санитарно-защитная зона1 класса (породный отвал) имеет самый большой размер, который равен 1000 м, тоона будет перекрывать все остальные ССЗ, и на схеме промышленной площадкиуказана только ССЗ породного отвала, которая и будет ССЗ промышленной площадки.3.6 Проветривание шахты3.6.1 Способ проветривания и схема вентиляции
3.6.1.1 Общие сведения одействующей шахте
Схема проветривания шахты «Житомирская»- комбинированная (способ проветривания всасывающий). Свежий воздух подается вшахту «Житомирская» по главному стволу пласта m3и конвейерному стволу пласта m3, исходящаяпо вспомогательному и вентиляционному стволам. Для проветривания используютсявентиляторные установки ВОКР — 1,8 и ВОД — 21, соответственно.
Вениляторная установкавспомогательного ствола пласта m3 (ВОКР — 1,8) работает с производительностью 2520 м3/мин при депрессии 177 ммвод. ст. Утечки через надшахтное здание составляют 250 м3/мин.
Вентиляторная установкавентиляционного ствола пласта m3 (ВОД — 21)работает с производительностью 3100 м3/ мин при депрессии 223 ммвод. ст. Утечки через надшахтное здание составляют 300 м3/ мин.
3.6.1.2 Анализ проветриваниядействующей шахты
Распределение воздуха по шахтедано в таблице 3.5
 
Таблица 3.5 — Распределениевоздуха по объектам шахтыПоказатели Расход воздуха
в м3/с в% к расходу воздуха В% к подаче вентилятора
1. Производительность вентиляторов/ внешние подсосы, в том числе:
ВОКР -1,8 вспом. ств. пл. m3
ВОД — 21 вент. ств. пл. m3
2. Количество воздуха, поступающего в шахту:
На проветривание выемочного участка
На обособленное проветривание подготовительных забоев
На обособленное проветривание камер
На проветривание поддерживаемых выработок
3. Утечки за пределами выемочных участков
100/ 34,5
45,6/12,5
55/22
65,5
5,5
10,5
24,5
25
-
100
8,4
16
37,4
38,2
34,5
27,8
40
Данные о режимах работы главныхвентиляторов, их место установки представлены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 — Характеристика вентиляторов главного проветривания№ п/п Тип вентилятора
Место
установки Параметры рабочего режима Депрессия, Па
Подача м3/с Угол установки лопаток
Частота вращения
колеса мин-1 1 2 3 4 5 6 7 1 ВОКР-1,8
Вспомага-тельный ст. пл. m3 80,0+5,6 45,0 22° 1000 2 ВОД-21
вент. ст. пл. m3 165,5+5,3 55,0 23° 750
/>Покаждому из вентиляторов имеются следующие данные:
по вентилятору ВОКР — 1,8:
сеть подземных выработок:депрессия — 60,0+5,6 Па; подача — 32,5 м3/с при общем сопротивлении m=62,1;
внешние подсосы: депрессия — 69,подача — 12,5, сопротивление 441,6;
через устье ствола: депрессия — 60,0, подача — 6,0, сопротивление — 166,7;
в районе вентиляционнойустановки: депрессия — 69,0, подача — 6,5; при сопротивлении — 1633,1;
по вентилятору ВОД — 21:
сеть подземных выработок:депрессия — 130,0+5,3, подача — 33,0, сопротивление — 124,2;
внешние подсосы: депрессия — 139,5, подача — 22,0, сопротивление — 288,2;
устье стволов: депрессия — 130,0, подача — 9,0, сопротивление — 1604,9;
в районе вентиляторнойустановки: депрессия — 139,5, подача — 13,0, сопротивление — 825,4.
Характеристика состоянияпроветривания шахты представлена в таблице 3.7.
 
Таблица 3.7 — Состояниепроветривания шахты «Житомирская»Объекты проветривания
Расход воздуха, м3/с Обеспеченность воздухом,% Факт. Расч.
1. Выемочные участки.
2. Камеры:
— склад ВМ
-      электровозный гараж 4-го горизонта
-      ЦПП и насосные камеры 4- го горизонта
3. Поддерживаемые выработки:
-      Вент ходок 5-го горизонта
-      3-й зап. конв. Штрек пл. m3
-      вент. ходок склада ВМ
-      вспомогат. ств. M3 
-      вент. штрек лавы №13
-      лава № 14
-      разрезная печь лавы № 14
-      разрезная печь лавы № 15
-      сборочный штрек лав № 14 и 15
-      сбойка 3-го горизонта
4. Внутренние утечки, в т. ч. через бетонированные перемычки в:
-      сбойке 1 –го горизонта
-      сбойке 2-го горизонта
-      обходной 2-го горизонта
-      панельном бремсберге
-      вент. ст.
-      бремсберге №5
-      через изолированные участки отработанных 10 и 13 лав
5. Внешние подсосы:
-      через устье вспомогательного ствола
-      в районе вент. Установки ВОКР-1,8
-      через устье вент. ст.
-      в районе вент. Установки ВОД-21
5,5
10,5
2,0
4,5
4,0
24,5
3,5
3,0
2,0
1,0
3,0
2,5
1,0
3,5
2,0
3,0
25,0
0,5
0,5
3,0
5,0
4,0
5,0
7,0
34,5
6,0
6,5
9,0
13,0
4,9
5,9
1,8
2,1
2,0
17,4
2,3
2,3
1,4
0,8
1,6
2,0
2,0
2,0
1,8
1,3
2,5
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,2
0,8
12,5
1,8
3,4
2,6
4,7
112,2
178,0
111,1
214,3
200,0
140,8
152,2
187,5
50,0
175,0
230,8
22,5
2,7
4,7
3,7
4,7
6,2
22,0
4,2
3,1
6,4
8,3
Сравнивая настоящие данные спредыдущей съемкой, можно сделать следующий вывод: поступление воздуха в шахтупрактически не изменилось. Поступало 67,0м3/с, сейчас поступает 65,5м3/с хотя производительность вентилятора ВОД — 21 вентиляторногоствола пласта m3 снижена путем уменьшенияугла установки лопаток рабочего колеса с 33°до 23°, в результате выполнениярекомендаций предыдущей депресионной съемки.
Суммарные внешние подсосыуменьшились с 46,0 м3/с по прошлой съемке до 34,5 м3/с понастоящей и соответственно произошло снижение потребляемой мощностиэлектродвигателя с 250кВт до 210 кВт, экономия электроэнергии составляет 0,44млн кВт-час/год.
По-прежнему высокие внутренниеутечки, превышающие расчетную величину в 10 раз (QФ=25,0м3/с, Qр=2,5 м3/с).
Также из недостатков отмечены:перерасход воздуха на проветривание камер, поддерживаемых выработок.
Одним из основных недостатков впроветривании по результатам настоящей съемки является неустойчивое,практически неуправляемое проветривание углубки трех уклонов — людского,вспомогательного, конвейерного.
В период проведения депрессионнойсъемки в шахту поступало 65,5 м3/с воздуха, расчетное количество33,8 м3/с, обеспеченность воздухом 193%.
Для оценки обеспеченностирасчетным количеством воздуха обособленного проветриваемых объектов выполненосравнение фактического и расчетного количества воздуха в сетях вентиляторовглавного проветривания.
Результаты проветривания погруппам объектов проветривания и внутренние утечки воздуха представлены втаблице 3.8.
Таблица 3.8 — Обеспеченностьобъектов проветривания воздухомГруппы объектов Вспомогат. ст. ВОКР-1,8 Вент. ст. ВОД-21 Факт. Расч. Факт. Расч. 1 2 3 4 5
Выемочные участки
Подготовительные забои
Камеры
Поддерживаемые выработки
Внутренние утечки
Итого
5,5
10,5
12,5
4,0
32,0
4,9
5,9
8,0
0,9
17,9
-
12,0
21,0
33,0
-
9,4
1,6
11,0
Используя данные таблицы 3.8производим расчет обеспеченности объектов проветривания расчетным количествомвоздуха в сетях вентиляторов главного проветривания.
Сеть вентилятора ВОКР-1,8вспомогательного ствола:
(åQф1/1,1åQр1) *100= (32,5/1,1*19,7) *100=150%
Сеть вентилятора ВОД-21вентиляционного ствола:
(åQф2/1,1åQр2) *100= (33,0/1,1*11,0) *100=272,7%.
Результаты расчетов показали,что для проветривания горных выработок шахты поступает достаточное количествовоздуха, а в отдельные выработки — избыточное.
Более загружена сеть вентилятораВОКР-1,8, вспомогательного ствола пласта m3,в котором воздух полезно используется на проветривание одного выемочногоучастка и трех камер. Менее загружена сеть вентилятора ВОД-21 вентиляционногоствола пласта m3, в котором 12,0 м3/своздуха поступает на проветривание двух разрезных печей лав № 14 и 15 ипримыкающих поддерживаемых выработок, а остальной воздух — 21,0 м3/срасходуется на непроизвольные внутренние утечки.
3.6.1.3 Оценка состоянияпроветривания шахты
В целом, по результатам съемкипри существующей сети выявлен перерасход воздуха на проветривание камер,поддерживаемых выработок и на внутренние утечки:
электровозного гаража 4горизонта — Qф=4,5 м3/с; Qр=2,1 м3/с;
ЦПП и насосной станции — Qф=4,0 м3/с; Qр=2,0м3/с.
Распределение депрессий поосновным вентиляционным маршрутам приведено на рисунке 3.1
Из депрессиограммы видно, что ихнаиболее крутые участки приходятся на каналы вентиляторов и стволы — какподающие, так и воздуховыдающие. Это вызвано недостаточным сечением каналоввентиляторов и значительным перерасходом воздуха на внутренние утечки и внешниеподсосы в сетях общих вентиляторов главного проветривания.
Распределение депрессиипроизводится по двум маршрутам через выемочные участки №1 и №2.
Выемочный участок №1проветривается вентилятором главного проветривания ВОД-21, протяженностьмаршрута — 5320 м. Выемочный участок №2 проветривается при помощи вентилятораглавного проветривания ВОКР-1,8, протяженность маршрута — 3100 м.
Удельная средняя депрессия помаршрутам рассчитывается по формуле:
 
hср.уд. марш. =100åhмарш. /åLмарш.(3.44)
hср.уд. марш. =100 (86+150) / (3100+5320) =2,8 Па/100 м.
Удельная депрессия по свежейструе составляет:
hуд.св. =100* (26+63) /1500+3400=1,8 Па/100м,
Удельная депрессия по исходящейструе:
hуд.исх. =100* (60+87) /1480+1816=4,46 Па/100 м.
Удельная депрессия по выработкам(вент. ходок — В1, вент. ствол — В2, в районе вент. установки ВОД-21 — В3,вспомогательный ствол — В4, в устье вспомогательного ствола — В5, в районевент. установки ВОКР-1,8 — В6 (см. рисунок 3.1)) составляет:
hуд.В1=100*26,5/410=6,46 Па/100 м,
hуд.В2=100*16/300=5,33 Па/100 м,
hуд.В3=100*15/20=75 Па/100 м,
hуд.В4=100*25/590=4,23 Па/100 м,
hуд.В5=100*10/5=200 Па/100 м,
hуд.В6=100*11/15=73,3 Па/100 м.
В этих выработках удельнаядепрессия превышает среднюю.
Удельная мощность, затрачиваемаяна подачу 1 м3/с полезно используемого воздуха, кВт. с/м3:
nуд=__________åQвi*hвi __________= 45*80+55*165________ = 0,06
100* (åQуч+åQпв+åQпод. в+åQк)100 (622+348+905+348)
Так как nуд
3.6.1.4 Меры по улучшениюпроветривания действующей шахты на текущий период
На основании анализа состоянияпроветривания и результатов расчетов вентиляционной сети шахты необходимо:
Осуществить устойчивоеуправляемое проветривание, а также углубку трех уклонов — людского, вспомогательного,конвейерного, для чего:
а) установить вентиляционныедвери в устье людского уклона с расходом воздуха не более 1,6 м3/;
б) закрыть разгрузочную яму с 3западного конвейерного штрека на людской уклон с расходом воздуха не более 0,5м3/;
в) установить вентиляционныедвери в 5 западном откаточном штреке между людским и вспомогательным уклонами срасходом воздуха не более 1,5 м3/с;
г) провести качественнуюгерметизацию имеющихся, а при необходимости, установку дополнительныхвентиляционных сооружений в сети вентилятора ВОКР-1,8 вспомогательного ствола:
вентиляционных дверей ввентиляционном ходке 5 горизонта — до 2,3 м3/с;
в 3 западном конвейерном штрекедо 2,2 м3/с;
электровозном гараже 4 горизонтадо 2,2 м 3/с;
вентиляционном ходке склада ВМ — до 1,8 м3/с;
насосной камере и ЦПП 4горизонта — до 2,0 м3/с;
сбойке 3 горизонта — до 1,3 м3/с;
бетонных перемычках в обходнойвыработке 2 горизонта — до 0,3 м3/с;
д) сократить внешние подсосывоздуха на вентиляционной установке ВОКР-1,8, суммарно до величины непревышающей 5,2 м3/с.
с целью более экономногопроветривания объектов сети вентилятора ВОД-21 вентиляционного ствола пласта m3.
а) произвести качественнуюгерметизацию бетонитовых перемычек в:
панельном бремсберге — до 0,3 м3/с;
вентиляционном стволе пласта m3 — до 0,3 м3/с;
бремсберге №5 — до 0,2 м3/с;
через изолированные участкиотработанных 10-13 лав — суммарно до величины не превышающей 0,8 м3/с;
б) сократить внешние подсосывоздуха на вентиляторной установке ВОД-21 вентиляционного ствола пласта m3 — суммарно до величины не превышающей 7,3 м3/с;
После выполнения вышепредложенных рекомендаций в полном объеме, сократить производительность обоихвентиляторов до минимальной, т.е. Перевести углы установок лопаток рабочихколес обоих вентиляторов на 15°.
Выполнение рекомендаций,выданных на основании депрессионной съемки и расчета вентиляционной сети шахты,позволит упорядочить воздухораспределение в объектах проветривания, повысить ихустойчивость. А уменьшение производительность вентиляторов главногопроветривания, позволит получить экономию электроэнергии порядка 0,8 млн. кВт.- час/год.
 3.6.2 Характеристика выделений вредностей ватмосферу горных выработок шахты
3.6.2.1 Общая характеристика.
В результате выполнения работустановлено, что основными газовыми компонентами углей являются: метан, азот,углекислый газ и другие.
Содержание метана изменяется взоне метанового выветривания от 0 до 43,2%. В метановой зоне достигает 96,8%.Содержание азота с 90,6%, в зоне газового выветривания, уменьшается до 1,7% вметановой зоне.
Водород присутствует в небольшихколичествах; преобладают концентрации от 0,1 до 0,6%, максимальное значение8,5%. Большие концентрации водорода, как правило, отмечены в газосборнике, чтообусловлено, по-видимому, не герметичностью КГН, техническими погрешностями приотборе проб.
В свободно выделившемся газеводород присутствует только в небольших количествах: от 0 до 2,8%.
Гелий присутствует в большинствегазовых проб, где он определяется с содержанием от следов до 0,015%
Шахта «Житомирская» отнесенак сверхкатегорийным по метану. Первое проявление метана зафиксировано наглубине 83 м во второй западной лаве. Относительная газообильность горныхвыработок составила 78,31 м3/т сут. добычи. Внезапные выбросы неотмечены.
В целом для всех пластов свиты С72и для оцениваемого пласта m3, характернаболее высокая природная газоносность.
Пласт m3не склонен к самовозгоранию.
3.6.2.2 Интенсивностьгазовыделения в горные выработки
В таблице 3.9 приведены данные огазовыделении в лаву №16 выемочного участка №1.
 
Таблица 3.9 — Характеристика газовыделений в выемочный участок
Газообильность, м3/мин
Составные части газообильности выемочного участка, м3/мин (м3/т)
Природная метаноносность пласта, Х, м3/т
Выход летучих веществ Vdaf,% Суточная добыча угля, А, т/сут
% СН4 на исходящих струях Схема проветривания выемочного участка
уч. Iуч. ф qуч
Лавы Iоч. ф, qоч
Iпл (qпл)
Iвп (qвп) лавы уч. 0,21 2,45 0,2 2,34 8-12 250 0,2 0,1 Прямо-точная с подсве-жением
В таблице 3.10 приведенахарактеристика газовыделения в проходимые пластовые выработки, данные даны побортовому штреку лавы №17.
 
Таблица 3.10 — Характеристика газовыделения в бортовой штрек лавы №17Наимено-вание выработки
Абсолютное газовыделение, м3/мин Скорость подвигания забоя
Площадь сечения выработки в свету, S, м2 Способ проведения
В призабойное пространство, Iз. п. В подготови-тельную выработку Борт. Шт. л. №17 0,24 0,37 3,0 7,0 БВР
На шахте не проводитсядегазация, однако, при отсутствии дегазации на выемочных участках газовых шахттретьей категории и выше следует определить необходимость применения дегазациипо формуле:
 
Iуч£(Qуч*С/194)1,163, (3.45)
где Iуч — среднее фактическое метановыделение на действующем выемочном участке, м3/мин,принимается по результатам замера (табл.3.8);
Qуч— расход воздуха на участке, м3/мин (табл.3.7);
С — предельно допустимаяПБ концентрация метана для действующего выемочного участка
Iуч=0,21,(Qуч*С/194) 1,163= (330*1/194) 1,163=1,8.
0,21
3.6.2.3 Запыленность воздухана рабочих местах при основных производственных процессах и в исходящей струешахты. Величины пылевых нагрузок на шахтеров
 
Таблица 3.11 — Выписка из «Журнала учета концентраций пыли в горных выработках шахты»Житомирская" ГХК «Октябрьуголь»Дата замера Наименование выработки, место замера Работы выполняемые, во время замера Тип и число работающих машин и механизмов Способы и средства борьбы с пылью Скорость движения воздуха в месте замера, м/с
Концентрация пыли среднесменная, мг/м3 1 2 3 4 5 6 7
10.99
11.99
12.99 Забой лавы №16 выемка угля 1К — 101 1 шт. ФФС
1,0
1,0
1,0
630
540
580
В таблице 3.12 представленыданные о запыленности в горных выработках и на исходящих из шахты струяхвоздуха.
 
Таблица 3.12 — Выписка из «Извещения о результатах замеров концентраций пыли в горныхвыработкахДата замеров Номер акта-наряда Наименование выработки Место замера Работы, выполняемые при замере
Концентрация пыли, мг/м3 1 2 3 4 5 6
10.99
11.99
12.99
45
46
47 борт. шт. лавы №17 в забое Бурение шпуров
46
45,8
46
Технически допустимая нормаостаточной запыленности воздуха для всех выработок соответствует 10 мг/м3.
Для лавы №16 имеются следующиеданные о запыленности воздуха. Замер производился в 10 м выше комбайна привыемке верхней ниши, при этом запыленность 351 мг/м3 и при бурениишпуров — 29 мг/м3.
При замере в бортовом штрекелавы №17 получены следующие данные:
при погрузке породы вручнуюзапыленность составляет 21 мг/м3;
при бурении шпуров с помощьюсверла СЭР — 19 — 46 мг/м3
Также проводились замеры в зонеработы машиниста опрокида на опрокиде IV горизонта.Запыленность здесь составила 24 мг/м3.
Выбор мероприятий пообеспыливанию шахтного воздуха.
Для того чтобы запыленностьвоздуха не превышала предельно допустимые по ПБ (10 мг/м3 — дляугля) необходимо применять дополнительные мероприятия по обеспыливанию илиповышать эффективность существующих, если фактические параметры несоответствуют проектным [7].
С этой целью рекомендуетсяприменять следующие общие мероприятия:
схемы проветривания выемочногоучастка третьего типа;
односторонняя работа комбайна понаправлению движения воздушной струи;
безнишевая выемка;
применение струговой выемки;
применение безлюдной выемки.
Для выбора комплексногообеспыливающих мероприятий при различных технологических процессах производятрасчет величины удельного пылевыделения по формуле:
 
q=240*a*К1*К2*К3*К4,г/т (3.46)
столько пыли выделяется придобыче 1 т угля.
В этой формуле: а — содержание пыли в разрушенном угле,%. Принимается в зависимости отразрабатываемого пласта и марки угля, а=3,78%, К1 — коэффициент, учитывающий влияние влажности горной массы на удельноепылевыделение, принимается по таблице в зависимости от влажности горной массыот 1 до 0,24 при влажности горной массы от 1 до 14%. Принимаем при влажности 3%К1=0,71. К2 — коэффициент, учитывающий влияниемощности пласта на удельное пылевыделение, принимается при мощности m=0,95 м К2=0,81.т К3 — коэффициент, учитывающий влияние скорости движения воздуха в выработке наудельное пылевыделение. Для очистных выработок принимается при скоростидвижения воздуха v=2 м/с К3=1. К4 — коэффициент, учитывающий влияние производственного процесса на удельноепылевыделение. Принимается в зависимости от вида производственного процесса иусловий залегания пласта и вида отбиваемого ископаемого. Принимается по таблице3.13.

Таблица 3.13 — Значение коэффициента К4 при пологом залегании пласта при выемкеугля из лавыПроизводственный процесс
К4 1. Выемка угля комбайном 1 2. Выемка ниш 0,4 3. Погрузка угля под лавой 0,5
Определяем величину удельногопылевыделения по каждому процессу:
q1=240*3,78*0,71*0,81*0,96*1=500,86г/т;
q2=240*3,78*0,71*0,81*0,96*0,4=200,34г/т;
При расчете значения удельногопылевыделения для погрузочного пункта очистной выработки и последующих местперегрузки угля, значение коэффициента К1 принимается для влажностиугля, рассчитываемой для очистных выработок по формуле:
 
Wпог.очвыр. =WВ+0,12*Rн* (1-10-2*WВ) +0,1*R(1-10-2*WВ)(1-10-2*Rн),(3.47)
где WВ — содержание внешней влаги в пласте (природная влажность),%;
Rн — удельный расход жидкости при увлажнении угля, л/т;
R— удельный расход жидкости при орошении, л/т.
Wпог.оч. выр. =3+0,12*25 (1-10-2*3) +0,1*30 (1-10-2*3) (1-10-2*25)=8,75%.
Для данного значения влажностикоэффициент
К1=0,43,q3=240*3,78*0,43*0,81*0,96*0,5=150,8 г/т.
В зависимости от величиныудельного пылевыделения все производственные процессы разделяются на 8категорий по пылевому фактору.
Выемка угля комбайном относитсяк VI категории по пылевому фактору.
Выемка ниш — к IVкатегории.
Погрузка угля под лавой — к IV категории.
Выбор обеспыливающих мероприятийдля различных процессов в очистных выработках производится в зависимости откатегории производственного процесса по пылевому фактору. Выбор мероприятийпредставлен в таблице 3.14.
 
Таблица 3.14 — Выборобеспыливающих мероприятийНаименование выработки Производст-венный процесс Источник пылевыделения Категория по пылевому фактору Рекомендуемые обеспыливающие мероприятия Лава №16 Выемка угля комбайном Выемка угля в забое VI 1, 15, 11
Перечень наименованийобеспыливающих мероприятий представлен в „Руководстве по проектированиюобеспыливающих мероприятий на угольных шахтах“ [8].
Для уменьшения пылевыделения нашахте „Житомирская“ применяется нагнетание воды в пласт,технологическая схема нагнетания воды в пласт представлена в приложении В.Также для целей пылеподавления на комбайне предусмотрена система орошения,схема орошения комбайном представлена в приложении В.1.
3.6.3 Характеристика тепловлажностных условий вшахте
Учитывая, что глубина ведениягорных работ составляет 40 м от поверхности, то естественная температура горныхпород не превышает установленную правилами безопасности ведения горных работ,которая составляет 26°С.
Поэтому можно сделать вывод, чтотепловлажностные характеристики шахты соответствуют норме.
 3.7 Охрана труда
Мероприятия, применяемые нашахте для пылеподавления можно разделить на мероприятия в проходческом забое имероприятия общешахтные.
Для пылеподавления впроходческом забое применяется связывание пыли водой для этого используется1,2-1,5 л на 1 м2 поверхности выработки с добавлением 1% ДБ, а такжеее смыв по периметру выработки перед взрыванием, для этого используется 1,2-2,0л на 1 м2 поверхности выработки. Водяная забивка (гидрозабойка)шпуров при проведении взрывных работ — 1,0-1,3 л на 1 м отбитой горной массы;водяные завесы, создаваемые взрыванием зарядов ВВ в полиэтиленовых сосудах сводой в количестве 5, л/м2 площади поперечного сечения забоя.
Перед уборкой взорванной массыприменяется орошение, для этого необходимо 50 л/м3 горной массы.Орошение может производиться с породопогрузочной машины, оборудованнойоросителем типа ПФ-2,2-125, с расходом воды 10 л/мин.; с оросителей нагорнопроходческом комбайне типа КФ — -0,4 — 15 или ПФ — 2,2 — 125с расходомводы 100 л/мин; с помощью ручных оросителей (интервал орошения 15-20 минпогрузки горной массы), расход воды при этом 50 л/м3 горной массы.
Высокое пылеобразованиенаблюдается в местах погрузки с конвейера в вагонетки и перегрузки с конвейерана конвейер, поэтому в этих местах применяется орошение при помощи ПФ — 5,0 — 125 с расходом воды 15 л/мин. Для очистки вентиляционного потока применяетсяводяная завеса. Она создается при помощи оросителей типа ПФ — 5,0 -125 вколичестве 3-х штук и с расходом воды 50 л/мин на 0,1 л/м3проходящего воздуха.
Кроме того, для увлажнения угляв массиве в лаве №16 применяется нагнетание воды в пласт.
Нагнетание воды в пластпроизводится с помощью высоконапорных насосов типа НВЭ, гидрозатвора ивысоконапорного рукава диаметром 16 мм.
Глубина шпуров зависит отгорнотехнических условий (способность пласта к увлажнению, техники бурения,затрат времени на бурение и обработку забоя), и при условиях, характерных дляшахты „Житомирская“, составляет 2,0 м.
Шпуры располагаютсяперпендикулярно плоскости пласта в один ряд, расстояние между шпурами в ряду2,0 м. Указанное расположение шпуров определено опытным путем.
Для бурения шпуров используетсявоздушное сверло с частотой оборота шпинделя — 500-550 об/мин.
Давление воды при нагнетании еев пласт составляет 40-80 атм или 0,54-1,01 МПа, при этом происходитмаксимальное насыщение угольного массива водой, оно составляет 30 л на однутонну.
Для общешахтного пылеподавленияиспользуется пожарооросительный трубопровод и пожарные краны, которыерасположены: в количестве 14 штук через каждые 50 м по бремсбергу; упогрузочного пункта лавы, в количестве 1 шт; в горизонтальных выработках вколичестве 10 шт через каждые 200 м. Расчет пожарооросительного трубопроводапредставлен в приложении В.
Кроме мероприятий по пылеподавлениюв шахте должны применятся мероприятия по противопожарной защите. Мероприятия попротивопожарной защите представлены в таблице 3.4
 
Таблица 3.4 — СредствапожаротушенияМеста расположения Ручные огнетушители, шт.
Количество песка или породной пыли, м3 Число лопат, щт. Порошковые с V корпуса 10л Пен-ные 1  2 3 4 5 Надшахтные здания и копры на каждом этаже (площадке) 5 2 - - Околоствольный двор — у сопряжения ствола с выработками горизонта 5 2 - - Верхние и нижние площадки наклонных стволов, шурфов, уклонов и бремсбергов, а также их сопряжения с ярусными и этажными откаточными штреками 1 1 - - 1 2 3 4 5 Центральные электроподстанции и зарядные камеры 4 - 0,2 1 Электровозные гаражи 5 2 0,2 1 Камеры подземных ремонтных мастерских 2 2 0,2 1 Подземные инструментальные камеры и здравпункты 1 1 - - Участковые трансформаторные камеры, камеры водоотлива 4 - 0,2 1 Склады ВМ 2 2 - - Лебедочные камеры 5 2 0,2 1 Электромеханизмы, находящиеся вне камер 2 - - - Оборудование с гидромуфтами, работающими на масле 2 1 0,3 - Сопряжения вентиляционных штреков с лавами 1 1 - - Погрузочные пункты лав — на расстоянии 3-5 м со стороны поступления свежей струи воздуха 1 1 - - Забои подготовительных выработок — не далее 20 м от места работы 1 1 - - 1 2 3 4 5 Выработки с горючей крепью через 300 м 1 1 - - Тупиковые выработки через 50 м 2 - - - Передвижные электроподстанции 2 - 0,2 1 Проходческие комбайны, породопогрузочные машины 2 - - -
Для противопожарной защитыповерхностного комплекса и горных выработок на промышленных площадках имеютсярезервуары для хранения противопожарного запаса воды. В 35 м от главного стволаи вспомогательного ствола пласта m3 шахты»Житомирская" — резервуар емкостью 300 м3. В 10 м от устьявентиляционного ствола пласта m3 шахты«Житомирская» — резервуар емкостью 300 м3. Заполнение этихрезервуаров производится питьевой водой. Подача воды в шахту осуществляетсясамотеком по противопожарному оросительному трубопроводу диаметром 150 мм.
4. Специальная часть
На нынешнем этапе развитиятехносферы, когда все в большей степени возрастает воздействие человека набиосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитныесвойства, очевидно, необходимы новые подходы во взаимодействии человека иприроды. Одной из наиболее важных проблем является загрязнение и истощениеповерхностных и подземных вод.
Серьезная экологическая проблема- восстановление водности и чистоты малых рек, наиболее восприимчивых кантропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водныхресурсов вызвало их истощение, обмеление и загрязнение [12].
В питьевом водоснабжениинаселения в настоящее время все большее значение начинают приобретать подземныеисточники. Практически вся вода, поступающая в магистрали питьевоговодоснабжения, нуждается в специальной водоподготовке, так как во многихслучаях трудности возникают не столько из-за недостаточного объема воды,сколько из-за ее низкого потребительского качества. Проблема качества водысвязана в основном со значительным техногенным загрязнением поверхностных иподземных природных вод.
 4.1 Состояние вопроса
 4.1.1 Водопользование и водопотребление
Охрана поверхностных и подземныхвод от загрязнений сточными водами давно стала проблемой государственнойважности. Особую важность проблема охраны водных ресурсов от загрязнениянеочищенными стоками приобретает в угольной промышленности, предприятия которойхарактеризуются большим объемом сбрасываемых шахтных вод. Помимо загрязнениймеханическими и органическими примесями, шахтные воды характеризуютсяповышенным солесодержанием, что ограничивает их комплексное использование внародном хозяйстве без надлежащей очистки, а также представляет реальнуюопасность загрязнения поверхностных и подземных вод.
В связи с нарастающим дефицитомсвежей воды и увеличения количества сбрасываемых промышленных сточных водбольшое значение приобретает вопрос очистки и использования последних длятехнического водоснабжения. Это позволит, с одной стороны, снизитьиспользование питьевой воды для нужд, не связанных с питьевым и бытовымводоснабжением, и, с другой — улучшить санитарное состояние поверхностных иподземных вод.
Несмотря на возросшие научные итехнические возможности, проблема охраны поверхностных вод и, в частности,санитарной охраны водоемов от загрязнения шахтными водами остается актуальной.Степень влияния шахтных вод на водоемы зависит от их количества, значимостиводоема и т.п. Во многих случаях качество воды водоемов ухудшается, чтообусловливает ограничение их использования для питьевых,производственно-технических и рыбо-хозяйственных нужд, а также сельскогохозяйства. Поэтому нормирование количества различных загрязняющих веществ,которые могут быть сброшены в естественные водоемы, является одной из мерсанитарной защиты водоемов.
Реализация этой меры взначительной степени зависит от изученности методов очистки шахтных вод,рациональной привязки очистных сооружений и правильной их эксплуатации [9].
Количество сбрасываемых шахтныхвод может быть значительно снижено в результате их использования после очисткидля нужд комплексного обеспыливания в шахтах, технического водоснабженияуглеобогатительных фабрик, для котельных и охлаждения компрессорных установок.
Имеется большое количество шахт,водоприток которых не превышает объема воды, необходимой для обеспыливания, вэтом случае представляется возможным исключить какой-либо сброс в природу приосуществлении оборотного водоснабжения.
В зависимости от состава шахтныхвод применяются различные методы и технологические схемы их очистки. Наибольшеераспространение получила схема двуступенчатой очистки (реагентная передотстаиванием и фильтрованием). Для исключения санитарной опасности шахтных вод,особенно при использовании в технических целях, производят их обеззараживание,которое осуществляется различными способами (хлорирование, азонирование,излучение).
 4.1.2 Водопотребление производства
Шахтные воды формируются врезультате вскрытия водоносных горизонтов подземными горными выработками впроцессе ведения очистных и подготовительных работ и проникновенияповерхностных вод в выработанное пространство. Водообильность шахт определяетсягидрогеологическим условиями месторождения, глубиной разработки, схемойвскрытия и отработки шахтного поля, системой разработки, способом управлениякровлей и другими горно-геологическими и горно-техническими факторами.
Водоприток в шахту «Житомирская»составляет 2058,7 тыс. м3/год или 235 м3/ч.
Главная водоотливная установкашахты «Житомирская» расположена в околоствольном дворе четвертогогоризонта пласта m3. Вода откачивается на поверхность по двумтрубопроводам, диаметром 150 мм каждый, которые проложены по вспомогательномустволу. Водоотливная установка оборудована тремя насосами: ЦНС-300*240 в количестве 2 штук и ЦНС-180*255 с электродвигателем мощностью 200 кВт,1500 об. /мин, 6 кВ, автоматизирована при помощи аппаратуры ВАВ. Состояниеучастковых и центральных водосборников — удовлетворительное, емкостьводосборника четвертого горизонта пласта m3 — 300 м3.Чистка водосборников производится шламовыми насосами типа НШ.
По данным водопотребления шахты«Житомирская» на 184,8 тыс. т/год добытого угля объем забора шахтныхвод составляет 2058,7 тыс. м3/год. Питьевой воды на шахтепотребляется 291,8 тыс. м3/год, из них на технологические нужды, аименно: на пылеподавление — 70,2 тыс. м3/год, на вспомогательныенужды (котельная) — в количестве 29,2 тыс. м3/год, оставшийся объемпитьевой воды в количестве 200,4 тыс. м3/год используется нахозяйственно-бытовые нужды. Шахтная вода, поднимаемая из подземных горизонтовна поверхность, частично используется на цели пылеподавления. На шахте «Житомирская»для очистки шахтных вод применяется процесс отстаивания. Водоотведение шахтныхвод и хозяйственно-бытовых стоков шахты «Житомирская» осуществляетсяпо схеме, представленной на рисунке 4.1 Шахтные воды подаются на поверхностьводоотливной установкой в пруды — осветлители №1 и №2 для очистки от взвешенныхвеществ, откуда затем по балке Харцызской сбрасываются в групповойпруд-отстойник шахты имени Чапаева. Сброс хозяйственно-бытовых стоков (от бани,прачечной и столовой) шахты «Житомирская» осуществляется черезхлораторную в ручей, длиной 30 м, далее стоки фильтруются под породным отваломпласта m3 и попадают в пруд-отстойник шахтных вод №2.
Не используемая натехнологические нужды шахтная вода с добавлением 70 м3/годхозяйственно-бытовых стоков шахты «Житомирская» сбрасывается в общемобъеме 5869 тыс. м3/год по двум выпускам: в реку Кленовая (выпуск №1в объеме 3504,0 тыс. м3/год) и балка Харцызская (выпуск №2 в объеме2365,0 тыс. м3/год). Последующая схема сброса: р. Харцызская, р.Ольховая, р. Крынка.
4.1.3 Оценка эффективности очистки шахтных водшахты «Житомирская»
Физико-химический состав шахтныхвод весьма разнообразен, что обусловлено различием состава подземных водоносныхгоризонтов в пределах угольных бассейнов и месторождений, которые в большинствеслучаев играют решающую роль в формировании шахтных вод. Состав шахтных вод дои после пруда-осветлителя представлен в следующей таблице.
 
Таблица 4.1 — Результаты анализа проб шахтной воды шахты «Житомирская»  Наименование показателя Ед. Измерения До пруда После пруда Факт ПДК 1 Температура °С 20 21 - - 2 Прозрачность См 8,0 15,5 - - 3 Взвешенные вещества
Мг/дм3 77,0 98,0 60,8 25,0 4 РН - 7,36 7,8 - - 5 Гидрокарбонаты
Мг/дм3 10,72 10,98 - - 6 Жесткость
Мг-экв/дм3 6,624 6,624 - - 7 Кальций
Мг/дм3 53,47 20,28 - - 8 Магний  - * - 48,1 68,24 - - 9 ХПК - - - - - 10
БПК5 -*- 76,8 10,1 2,80 2,80 11 Нефтепродукты -*- 0,35 0,25 0,55 0,30 12 Фенолы -*- 0,003 0,002 0,0089 0,001 13 Хлориды -*- 97,0 95, 20 71,50 121,5 14 Сульфаты -*- 714,33 716,80 600,60 500,0 15 Сухой остаток -*- 1849,5 1768,5 1617,70 1500,0 16 Железо общее -*- 1,6 0,86 0,288 0,29 17 Азот аммиака -*- 2,8 0,28 0,40 - 18 Нитриты -*- 0,04 0,036 - 3,3 19 Нитраты -*- 10,9 7,9 - 45 20 Растворенный кислород -*- 6,24 5,28 - 0,31 21 Аммоний -*- - - - 0,31 22 Ртуть -*- - - - 0,0005 23 Свинец -*- 0,30 24 Никель 1 25 Цинк 1 26 Кобальт 1 27 Хром 0,1 28 Медь 5 29 Марганец 1 30 Кадмий 0,001
Шахтные воды отличаются большимразнообразием химического состава, непригодны для питья и обладают свойствами,исключающими их использование в технических целях без предварительной очистки.Загрязнения шахтных вод делятся на минеральные, органические и бактериальные. Кминеральным загрязнениям относятся песчаные и глинистые частицы, минеральныевключения углей (кварц, пирит, карбонаты), инертная пыль, а также содержащиесяв шахтных водах растворенные соли, щелочи и кислоты. Преобладающими ионамиявляются кальций, магний, натрий, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, карбонаты.
Степень кислотности шахтных водобуславливается присутствием свободной серной кислоты и характеризуетсяконцентрацией свободных ионов (рН). По величине рН шахтные воды условно делятсяна 3 класса:
нейтральные (рН=6,5 — 8,5);
кислые (рН менее 6,5);
щелочные (рН более 8,5). [10].
Шахтные воды шахты “Житомирская”относятся к нейтральным.
Рассмотренные ранеефизико-химические показатели состава шахтных вод обусловлены природой техподземных или поверхностных вод, которые имеют решающее значение в формированииводопритоков; на величину этих показателей горные работы влияния практически неоказывают.
К числу основных загрязнений,наличие которых в шахтных водах непосредственно связаны с горными работами,относятся взвешенные вещества (ВЗВ), нефтепродукты, бактериальные примеси.Обогащение этими загрязняющими веществами происходит в процессе движения их погорным выработкам и выработанному пространству шахты. [9].
Органические загрязненияпредставлены частицами чистого угля, минеральными маслами, применяемыми длясмазки горных машин и механизмов, продуктами жизнедеятельности живыхорганизмов, разложения древесины и др., основной составляющей частью которыхявляется углерод органический.
Бактериальные загрязненияшахтных вод представлены различными микроорганизмами, среди которых наиболеераспространены плесневые грибы, микробы кишечной группы.
Шахтные воды обычно не имеютзапаха, однако иногда затхлый, неприятный запах придает ей растворенный сероводородили разлагающиеся органические вещества.
Цвет воде придают растворенные ивзвешенные вещества. Например, железистые соединения придают воде буруюокраску, если же твердая фаза представлена преимущественно дисперснымичастицами угля — шахтные воды приобретают черный цвет. При значительномколичестве породных включений цвет воды становится серым.
Привкус шахтной воде придают восновном растворенные минеральные соединения, газы и другие вещества.Распространенный солоноватый привкус объясняется присутствием хлористогонатрия. При наличии в воде сульфатов натрия и кальция она приобретает горькийпривкус, ионы железа придают воде неприятный вкус, а органические вещества — сладковатый.
Органические загрязнения шахтныхвод можно охарактеризовать пермангонатом бихроматной окисляемостью (ХПК), атакже биохимической потребностью в кислороде (БПК).
Окисляемость являетсяпоказателем загрязненности воды органическими веществами и выражаетсяколичеством кислорода в миллиграммах, затрачиваемого на окисление этих веществв 1 л воды в определенных условиях [9].
Биохимическая потребность вкислороде (БПК) шахтных вод определяется количеством кислорода, расходуемым наокисление нестойких органических веществ за определенный промежуток времени ивыражается в мг/л О2. Обычно определяют БПК5, БПК20(пяти — и двадцати суточную).
Наличие азота аммонийных,нитритных и нитратных ионов в шахтной воде указывает на загрязнение водыпродуктами распада растительного и животного происхождения. При биохимическомраспаде азоторганических соединений регенерирует в минеральные формы. Конечнымпродуктом распада являются ионы аммония, которые могут быть окислены в нитритыи нитраты. Наличие нитратов в очищенной воде указывает на достаточно полную ееочистку от органических загрязнений.
Бактериальные загрязненияшахтных вод обусловлено наличием в них большого количества микроорганизмов, чтоявляется следствием попадания в воду продуктов гниения древесины и живыхорганизмов. Это создает благоприятную среду для развития бактерий, средикоторых могут быть патогенные — вредные для человека, — возбуждающие различныежелудочно-кишечные заболевания (брюшной тиф, дизентерия). Особенно следуетвыделить бактерии кишечной палочки Eschericia Colli, количество которых служитпоказателем фекального загрязнения воды [13].
Степень загрязнения шахтных водоценивается микробиологическими показателями:
1. Коли-титром — количествомводы (в миллилитрах), в котором обнаружена одна кишечная палочка (определяетсясогласно ГОСТ 18963-73).
2. Коли-индексом — количествомкишечных палочек в 1 л исследуемой воды.
3. Микробным числом — общимчислом микробов в 1 мл воды.
Степень загрязнения взвешеннымивеществами зависит от гидрогеологических условий шахтного поля,физико-механических свойств угля и вмещающих пород, технологии и интенсивностиведения очистных работ и подготовительных работ и др. факторов.
Наиболее крупные фракциивзвешенных веществ оседают в подземных водосборниках. Крупность и количествоосевших частиц определяются размерами и емкостью подземных водосборников, степеньюзаполнения их осадком и режимом работы водоотлива. В зависимости от этихфакторов концентрация взвешенных веществ в выдаваемых на поверхность шахтныхводах варьирует по отдельным шахтам от 30 до 2000 мг/л. Однако на большинствешахт средняя концентрация взвешенных веществ не превышает 1000 мг/л.Относительно меньшей степенью загрязненности характеризуются шахты,разрабатывающие высокометаморфизованные угли (антрациты и полуантрациты).
Взвешенные вещества в шахтныхводах представлены частицами угля и вмещающих пород различной крупности. Обычнов воде преобладают угольные частицы, реже породные, однако их соотношениенепостоянно и может меняется с изменением условий разработки.
С точки зрения дисперсногосостава взвешенные вещества представляют собой полидисперсную систему.
Содержание нефтепродуктов вшахтных водах определяется в основном уровнем механизации горных работ.
 4.1.4 Требования к качеству очистки шахтных вод приих использовании в технических целях и выпуске в водоем
Во многих угольных бассейнахстраны и за рубежом снижение расхода дефицитной и дорогостоящей питьевой водыдля нужд, связанных с питьевым и бытовым водоснабжением, осуществляется за счетиспользования шахтных вод. Очищенные шахтные воды используются в процессеугледобычи для нужд комплексного обеспыливания, включающее нагнетание воды впласт с целью дегазации и предотвращения внезапных выбросов газа и пыли, атакже интенсивного пылеподавления в процессе разработки; устройства водяныхзаслонов на входящей и исходящей струях забоев, пластов или крыльев шахт; дляорошения забоя при работе очистных и подготовительных комбайнов, а такжетранспортных средств; при бурении дегазационных скважин и шпуров с промывкой;на обмывку стенок основных и вспомогательных выработок для предупреждения илокализации взрыва угольной и породной пыли. Кроме того, значительный объемшахтной воды необходим поверхностным комплексам шахт и обогатительным фабрикам[9].
Возможность и объемиспользования шахтных вод определяются:
наличием потребителейнеочищенной и очищенной шахтной воды и их потребностью в воде;
требованиями этих потребителей ккачеству воды;
притоком и физико-химическимсоставом шахтных вод;
технической возможностью истоимостью очистки шахтных вод до требуемых кондиций.
Основными потребителями шахтныхвод являются:
технологические процессы наобогатительных фабриках и установках с мокрым обогащением угля;
профилактическое заиливание игидрозакладка выработанного пространства;
котельные;
бани и прачечные;
борьба с пылью в подземныхвыработках, на технологических комплексах поверхности шахт и на обогатительныхфабриках.
Общие требования к воде,предназначенной для использования на технические нужды, сводятся к следующим:
быть безвредной дляобслуживающего персонала;
не обладать отрицательнымиорганолептическими свойствами; не вызывать коррозии оборудования, аппаратуры,трубопроводов и сооружений;
не давать солевых отложений и неспособствовать развитию биологических обрастаний;
не снижать технико-экономическихпоказателей производственного процесса и не создавать аварийных режимов.
Кроме того, каждый потребительпредъявляет к воде свои специфические требования. Сопоставление перечисленныхвыше общих и специфических требований потребителей к качеству воды с физико-химическимсоставом шахтных вод с учетом объемов возможного потребления позволяетприменительно к конкретным условиям шахты оценить целесообразностьиспользования шахтных вод с технической и экономической точек зрения.
Особые требования предъявляютсяк воде, используемой для борьбы с пылью. Спецификой горных работ обусловленоприсутствие машиниста комбайна и его помощников непосредственно в зонеповышенного пылеобразования. Вдыхание рабочими аэрозоли, включающей связанныечастицы твердого при обеспыливании, неизбежно, если они не пользуютсясредствами индивидуальной защиты. Поэтому, естественно, что при использованиидля пылеподавления шахтных вод, содержащих взвешенные вещества, ухудшаютсясанитарные условия, так как к исходной загрязненности воздуха прибавляются изагрязнения, содержащиеся в воде.
В 1975 году введены санитарныеправила, по которым вода, используемая для нужд пылеподавления и комплексногообеспыливания, должна отвечать питьевому стандарту ГОСТ 2874-73. Для районов сдефицитом питьевой воды разрешается по согласованию с органами государственногосанитарного надзора использовать шахтную воду, при условии ее предварительнойочистки до норм питьевого качества. Последнее требование ставит перед угольнойпромышленностью важные задачи, связанные с необходимостью обессоливаниянекоторого объема шахтных вод перед их использованием для отдельных объектовводопотребления, особенно в условиях шахт Донбасса.
Таким образом, опреснениешахтных вод в промышленном масштабе — вопрос перспективы, хотя работы в этомнаправлении ведутся. Отказ от использования минерализованных шахтных вод длянужд технического водоснабжения в угольной промышленности может вызвать, содной стороны, ухудшение санитарного состояния поверхностных и подземных вод всвязи с необходимостью отвода сточных вод с территории шахт, и с другой — кдальнейшему повышению дефицита питьевой воды, обусловленному необходимостью еедля технических нужд.
В связи с дефицитом питьевойводы по согласованию с государственными санитарными органами шахтные водыиспользуются для нужд технического водоснабжения угольных предприятий. Подачапитьевой воды при этом полностью исключается. Для удовлетворения питьевых нуждподземных рабочих на шахтах организованы фляговые хозяйства.
Сброс шахтных вод в водоемырегламентируется «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнениясточными водами».
В условия шахты «Житомирская»предполагается использовать шахтную воду в технологических целях, на целивспомогательного производства, на хозяйственно-бытовые нужды работающих напредприятии. 4.1.5 Методы и способы очистки, применяемые впромышленности
Методы очистки шахтных водобусловливаются их физико-химическими и технологическими свойствами, а такжеклиматическими условиями угольных месторождений. В отечественной и зарубежнойпрактике применяются механическая (безреагентная) очистка шахтных вод,физико-химическая, химическая (реагентная), электро-химическая и другие;наибольшее распространение получили безреагентная и реагентная очистки. [10].
Исходя из требований,предъявляемых к качеству воды, безреагентная очистка осуществляется методамиотстаивания в отстойниках и прудах-осветлителях, фильтрования через слойзернистого материала, сетки и ткани.
Реагентную очистку применяют принеобходимости более полного удаления взвешенных веществ из шахтной воды, еестабилизации и т.п. Она осуществляется с помощью различных химическихсоединений или путем использования электрохимических процессов. Для достижениятребуемой степени осветления шахтные воды перед отстаиванием и фильтрованиемобрабатываются коагулянтами — солями алюминия или железа. Для интенсификациипроцесса очистки шахтных вод широко применяют высокомолекулярные флокулянты.Осветление воды, наступающее после осаждения скоагулировавших примесей, сопровождаетсяобычно ее обесцвечиванием и частично обеззараживанием.
В настоящее время признаноцелесообразным осуществлять очистку шахтных вод на обособленных очистныхсооружениях, так как в отличие от сточных вод других производств они, какправило, не содержат в значительных количествах вредных и трудно растворимыхпримесей. Совместно с шахтными водами могут очищаться такие производственныесточные воды, которые загрязнены взвешенными веществами и не содержаткаких-либо специфических загрязнений.
Основными методами очисткишахтных вод от взвешенных веществ являются отстаивание, осветление вовзвешенном слое осадка и фильтрование. Первый из них применяется как безобработки, так и с предварительной обработкой воды реагентами, а два вторыхметода — преимущественно с предварительной обработкой воды реагентами. Вкачестве сооружений для реализации этих методов нашли практическое применениепруды-отстойники, горизонтальные (земляные и железобетонные), вертикальные ирадиальные отстойники, осветлители со взвешенным слоем осадка, скорые напорныеи открытые однослойные и двухслойные фильтры и фильтры с восходящим потокомочищаемой воды (контактные осветлители). Наибольшее распространение на шахтахиз перечисленных выше типов сооружений получили пруды-отстойники, скорыеоткрытые однослойные фильтры. Исследовательские работы и практический опыточистки шахтных вод свидетельствует о том, что применяемые методы очистки иочистные сооружения имеют вполне определенную эффективность, котораядостигается при оптимальных технологических параметрах работы очистныхсооружений и их правильной эксплуатации.
Методы отстаивания могутприменятся в основном в качестве первой ступени очистки (предварительнойочистки) от взвешенных веществ перед фильтрованием и при благоприятных условиях(невысоких требованиях к качеству очищаемой воды и хорошей осаждаемостивзвешенных веществ или хорошей способности их к коагуляции под влияниемреагентов) в качестве самостоятельного метода очистки перед сбросом шахтных водв водоемы. Наиболее высокая эффективность очистки достигается при длительномбезреагентном отстаивании в прудах-отстойниках, рассчитанных на накоплениеосадка в течение длительного срока, и при отстаивании с предварительнойобработкой воды реагентами в горизонтальных отстойниках.
Фильтрование применяется дляглубокой одноступенчатой очистки шахтных вод (до 5 мг/л) с небольшим исходнымсодержанием взвешенных веществ или в качестве второй ступени очистки послеотстаивания или осветления в слое взвешенного осадка. Все известные типы фильтровобеспечивают практически одинаково высокое качество очистки, но отличаются другот друга по конструктивному исполнению, технологическим параметрам и предельнойвеличине концентрации взвешенных веществ в исходной воде. При сниженииконцентрации взвешенных веществ в воде, подаваемой на фильтры, эффективность иэкономичность их работы повышается.
Применение реагентов позволяетзначительно интенсифицировать процесс очистки и повысить его эффективность. Напрактике наиболее широко используется сернокислый алюминий и полиакриламид,возможно применение хлористого железа, извести и других реагентов. Болееэкономично применение реагентов при очистке шахтных вод методом фильтрования посравнению с методом осветления во взвешенном слое осадка и отстаивания за счетменьших доз.
Рассмотренные выше методыочистки шахтных вод от взвешенных веществ успешно прошли проверку и положены воснову предлагаемых для применения технологических схем.
Очистка шахтных вод отнефтепродуктов в связи с невысоким их содержанием производится одновременно сочисткой от взвешенных веществ теми же методами и на тех же очистныхсооружениях. С этой целью отстойники оборудуются устройствами дляпериодического удаления всплывающих нефтепродуктов. Высокие концентрациинефтепродуктов неблагоприятно отражаются на работе очистных сооружений,особенно фильтров с зернистой загрузкой, и даже могут вывести их из строя.Поэтому наиболее действенным мероприятием по достижению предельно допустимыхконцентраций (ПДК) нефтепродуктов в шахтных водах и предупреждению вредноговлияния на работу фильтров, является ликвидация потерь эмульсий и масел в шахтеи попадания их в шахтные воды.
Очистка шахтных вод отбактериальных примесей является завершающим этапом и производится на практикепутем хлорирования с использованием жидкого хлора, хлорной извести игипохлорида натрия или бактерицидного облучения. [9].
Обеззараживание водыбактерицидными лучами имеет ряд преимуществ перед хлорированием. Так, при егоиспользовании природные вкусовые качества и химические свойства воды неизменяются, а бактерицидное действие во много раз быстрее, чем хлора. Благодаряэтому воду можно сразу подавать потребителям. Бактерицидные лучи уничтожают нетолько вегетативные виды бактерий, но и спорообразующие. Эксплуатация установокдля обеззараживания бактерицидными лучами проще, чем эксплуатация хлорногохозяйства. На некоторых шахтах этот способ уже применяется.
Наибольшим бактерициднымдействием обладают лучи с длиной волны от 200 до 295 нм, излучаемыеаргонно-ртутными или ртутно-кварцевыми лампами. Наиболее распространенными извсех ламп являются ртутно-кварцевые лампы высокого давления ПРК иаргонно-ртутные лампы низкого давления РКС-2,5.
Процесс отмирания бактерийподчиняется уравнению:
 
Р=Р0е(-Е*t/к),(4.1)
где Р — число бактерий в единицеобъема, которые остались живыми после бактерицидного облучения;
Р0 — начальноечисло бактерий в единице объема;
Е — интенсивность потокабактерицидных лучей;
t — продолжительностьоблучения;
к — коэффициентсопротивляемости бактерий.
При условиях: Р0=1000шт; Е=125 (для лампы РКС — 2,5); t=116 с и к=2500имеем:
Р=1000*е-5,8=3.
 
Таблица 4.2 — Характеристикибактерицидных лампТип Потребляемая мощность, Вт Бактерицидный поток лампы, Вт
Аргонно-ртутные:
БУВ-15
БУВ-30
БУВ-30П
БУВ-60П
19
36
38
72
1,2
3,2
2,5
6,0
Ртутно-кварцевые:
ПРК-7
РКС-2,5
1000
2500
50
125
Из уравнения видно, что эффектобеззараживания воды зависит от произведения интенсивности бактерицидногооблучения Е на продолжительность облучения t, то есть от количества затраченнойбактерицидной энергии. Это означает, что один и тот же эффект может бытьдостигнут при малой интенсивности облучения, но большой продолжительности егои, наоборот, при большой интенсивности облучения и при малой продолжительности.
При проектировании бактерициднойустановки рассчитывают по методике Соколова В.Ф. требуемую мощность потокабактерицидного облучения Fp, Вт:
/>
где q — расход воды, м3/ч;
a- коэффициент поглощения, см;
k = 2500 — коэффициентсопротивляемости бактерий, мкВт. с/см2;
Р0 — коли-индекс водыдо облучения;
Р£3- коли-индекс воды после облучения;
h0= 0,9 — коэффициент использования бактерицидного потока, учитывающий поглощениелучей в слое воды;
hn — коэффициент использования бактерицидного потока, учитывающий погруженность (непогруженность) ламп, который равен соответственно 0,9 и 0,75.
Fр= (50*24*2500*lg3/1000) /1563,4*0,9*0,9=2369 Вт.
Необходимое количествобактерицидных ламп:
 
n=Fp/Fл, (4.3)
где Fл — расчетныйбактерицидный поток каждой лампы.
n=2369/125=18,95,принимаем 19 ламп.
Расход электроэнергии (Вт. ч/м2)на обеззараживание воды вычисляется:
 
S=N*n/q,(4.4)
где N — потребляемая мощностьлампы, Вт;
S=2500*19/269,98=176Вт. ч/м2
В зависимости от способа размещениябактерицидных ламп (в воздухе над поверхностью воды или в ее объеме) установкидля обеззараживания воды ультрафиолетовым облучением делится на два типа: с непогруженными и погруженными источниками бактерицидного облучения. В зависимостиот давления, под которыми работают лампы, различают напорные и безнапорныебактерицидные установки.
Опыт эксплуатации установок дляобеззараживания воды бактерицидными лучами показывает, что этот методобеспечивает надежную дезинфикацию воды, однако только при обработкеосветленных и бесцветных вод. Расход электроэнергии на обеззараживание воды изподземных источников водоснабжения облучением не превышает 10-15 Вт. ч/м2,а из поверхностных источников (после осветления воды) до 30 Вт. ч/м2.
Недостатком метода являетсяотсутствие оперативного контроля за эффектом обеззараживания. [9].
Накопление осадка впрудах-отстойниках и илонакопителях является простым, удобным в эксплуатации идешевым методом его обработки, позволяющем избежать затрат на егообезвоживание. Однако эти сооружения занимают большие площади, а в паводковыепериоды представляют потенциальную опасность как источник загрязнения водоемов.Они рассчитываются на длительный срок службы, составляющий не менее 10 лет. Поистечении срока службы производится наращивание бортов сооружений дляобразования дополнительной емкости, или строятся новые сооружения, атерритории, занимаемые старыми сооружениями, рекультивируются.
 4.2 Выбор и обоснование схемы очистки шахтных водшахты «Житомирская»
Шахтные воды шахты «Житомирская»ГХК «Октябрьуголь» относятся к слабосолоноватым, сульфатно-хлоридногокласса. Имеют низкую минерализацию.
Слабосолоноватые воды могутиспользоваться в промышленном водоснабжении практически всех потребителей безснижения солесодержания.
Общие требования к технологииочистки и очистным сооружениям, которые сводятся к следующим:
технология очистки должнапредусматривать 3 основных стадии: удаление взвешенных веществ (илиосветление), обеззараживание воды, обработку (или складирование) осадка;
удаление взвешенных веществдолжно производиться в одну или две ступени в зависимости от их концентрации висходной шахтной воде;
технология очистки должнаобеспечивать получение необходимого качества очистки воды при изменении количестваи качества исходной шахтной воды по сезонам года, а также в результате вскрытияновых горизонтов и освоения новых участков шахтного поля;
качество очистки шахтных воддолжно обеспечивать возможность широкого использования очищенной воды напроизводственные нужды предприятий и удовлетворять условиям сброса избыточногообъема в водоемы;
очистные сооружения должны бытьнадежны в работе, экономичны, простыв строительстве и эксплуатации, повозможности компактны и не должны занимать больших площадей, пригодных дляиспользования в народном хозяйстве;
технологические процессы очисткиводы и обработки осадка должны максимально поддаваться механизации,дистанционному управлению и автоматизации;
совокупность технологическихсхем очистки должна охватывать весь диапазон изменения притоков, состава итехнологических свойств шахтных вод.
На основании анализа результатоввыполненных научных исследований, практического опыта применения различныхтехнологических схем очистки шахтных вод и выявления соответствия этих схем перечисленнымвыше общим требованиям выбраны 6 наиболее современных и эффективныхтехнологических схем. Для условий шахты «Житомирская» наиболееподходит технологическая схема с использованием прудов-отстойников и скорыхфильтров на весь приток.
Технологическая схема сприменением прудов-отстойников может эффективно использоваться для очисткишахтных вод, в которых взвешенные вещества обладают хорошими седиментационнымисвойствами, то есть кинетически неустойчивы и способны к коагуляции безвведения химических реагентов. При этом содержание взвешенных веществ висходной воде может быть различным и не оказывает существенного влияния накачество очистки.
Очистные сооружения по даннойтехнологической схеме предназначены для очистки от взвешенных веществ и обеззараживаниянейтральной шахтной воды с рН=6,5-8,5 с целью последующего ее использования напроизводственные нужды шахты и соседних с ней предприятий, а также дляпредотвращения загрязнения водоемов в результате сброса избыточного объемашахтных вод. Общая концентрация взвешенных веществ в исходной шахтной воде неограничивается, содержание тонкодисперсных частиц гидравлической крупностьюменее 0,05 мм/с не должно превышать 50 мг/л.
В данной технологической схемешахтная вода по трубопроводу поступает в пруд-отстойник, отстаивается в нем иподается насосом на скорые открытые фильтры. Для повышения качества очисткишахтной воды перед поступлением на фильтры она может обрабатываться растворомфлокулянта. Далее фильтрат попадает в бактерицидную установку, где обеззараживаетсяпутем облучения и направляется в резервуар очищенной воды.
 4.2.1 Расчет основных сооружений технологическойсхемы
Пруд-отстойник предназначен дляудаления взвешенных веществ их шахтных вод и промывной воды фильтров и длядлительного хранения и складирования образующегося при этом осадка. Кроме того,он обеспечивает улучшение органолептических, бактериологических и другихпоказателей свойств воды в результате естественного обогащения ее кислородом,частичного разложения органических веществ и других сложных физико-химическихпроцессов самоочищения.
Располагаются отстойникипреимущественно в балках, оврагах, на заболоченных участках и других неудобныхдля промышленного и сельскохозяйственного использования землях и имеютнеправильную форму в плане. В некоторых случаях они размещаются на равнинныхучастках и ограничиваются насыпными дамбами, имеют правильную прямоугольнуюформу. Очистка прудов-отстойников от осадка обычно не производится в связи сбольшим объемом и высокой его влажностью, необходимостью иметь специальныесооружения большой емкостью (илонакопители) при гидравлическом способе удаленияосадка или дополнительные площади для размещения осадка при механическомспособе его удаления после подсушивания. При заполнении пруда-отстойникаосадком до расчетного уровня производится наращивание его бортов (дамб) с цельюсоздания дополнительной емкости или строительство нового пруда-отстойника. Приблагоприятных условиях пруды-отстойники могут рассчитываться с учетом периодическойчистки их от осадка. В этом случае количество отстойников принимается не менеедвух, из которых один находится в работе, а другой в очистке. Периодичностьудаления осадка должна быть не более одного раза в два года.
Отстойник, имеющийся на шахте соответствуеттребования.
Скорые открытые фильтрыпредназначены для глубокой очистки от взвешенных веществ шахтных вод, прошедшихпредварительную очистку в пруде-отстойнике.
Для загрузки фильтровиспользуется кварцевый песок, удовлетворяющий требованиям по химическойстойкости и механической прочности (измельчаемость не более 4%, истираемость наболее 0,5%).
Восстановление фильтрующейспособности загрузки производится периодически восходящим потоком воды.Параметры промывки следующие.
Для обеспечения эффективной истабильной работы фильтров, особенно при большом содержании тонкодисперсныхпримесей, в поступающей на них воде используются флокулянты. Раствор флокулянтавводится непосредственно перед фильтрами с тем, чтобы процесс коагуляциипроисходил в толще фильтрующей загрузки. Основные параметры работы скорыхфильтров определяются на основании технологических исследований подлежащейочистке воды.
Скорые фильтры представляютсобой резервуары прямоугольной формы, выполненные из железобетона, нижняя частькоторых заполнена загрузкой, состоящей из фильтрующих слоев кварцевого песка иподдерживающего слоя гравия.
Фильтрация воды происходит внаправлении сверху вниз под действием гидростатического напора. Высота слояводы над поверхностью загрузки не должна быть менее 2 м.
Расчет скорых фильтров.
Полезная суточнаяпроизводительность фильтра должна соответствовать суточному водопритоку, такимобразом, полезная суточная производительность фильтра Q =1002,84 м3/сут.
Принятый тип фильтра — скорыеоднослойные песчаные, плотность зерен загрузки составляет rз=2,5 т/ м3,минимальный диаметр зерен dmin=0,5 мм, максимальный диаметрзерен dmax=1,2 мм, эквивалентный диаметр зерен dэ=0,8мм, коэффициент неоднородности кн=1,9, высотафильтрующего слоя Lф=0,8 м.
Скорость фильтрования принормальном режиме принимаем равным
 
vн=5,0 м/ч.
Допустимая скорость фильтрованияпри форсированном режиме:
 
vф=6,0 м/ч.
По п.6.97 [11] принимаем 2промывки в сутки, т.е. nпр=2.
По табл.23 [11] принимаемследующие параметры промывки:
интенсивность промывки — w=14 л/ (с*м2);
относительное расширениезагрузки — Е=45%;
По п.6.110,6.114 [11] принимаемпродолжительность промывки: tпр=10 мин.
Удельный расход промывной водына один фильтр рассчитывается по формуле:
 
q=0,06*tпр*w(4.5), q=0,06*10*14=8,4 м3/м2.
По п.6.98 [11] принимаем времяпростоя фильтра в связи с промывкой:
 
tпр=0,33 часа.
По формуле 18 [11] рассчитываемобщую площадь всех фильтров, F:
 
F=Q/ (24*vн-nпр*q-nпр*tпр*vн)(4.6)
F=1002,84/ (24*5,0-2*8,4-2*0,33*5,0)=10,04 м2.
Ориентировочное количествофильтров определяем по формуле:
 
N0=0,5*/> (4.7)
N0=0,5*/>/>=1,6,принимаем 2 шт.
Ориентировочная площадь одногофильтра определяется по формуле:
 
F1=F/N0,(4.8)
F1=10,04/2=5,02 м2.
Принимаем стандартную площадьфильтрования типового фильтра Fст — ближайшее значение к F1,Fст=6,7 м2. Принятые размеров фильтра:
а=3 м;
в=2,5 м.
Принятое количество фильтроврассчитывается по формуле:
 
N=F/Fст, (4.9)
N=10,04/6,7=1,5, принимаем 2 шт.
По п.6.95 [11] принимаем, что времонте будет резервный фильтр.
Действительная скоростьфильтрования в форсированном режиме определяется по формуле:
 
vф=vн*N/(N-Nр), (4.10)
vф=5,0*2/2=5 м/ч.
По таблице 22 [11] определяемсостав и высоту поддерживающих слоев: Lп=0,7 м,
крупность: 40-20 мм — толщина:0,35 м
20-10 мм 0,15 м
10-5 мм 0,1 м
5-2 мм 0,1 м
Итого всего: — 0,7 м
Расчет распределительной системыфильтра.
Выбираем тип распределительнойсистемы с дырчатыми трубами.
Расход воды при промывке одногофильтра определяется по формуле:
 
Qпр.1=Fст*w/1000, (4.11)
Qпр.1=6,7*14/1000=0,094м3/с.
По п.6.106 [11] принимаемскорость движения воды в коллекторе:
 
vк=1,2 м/с.
Площадь сечения коллектора:
 
fк=Qпр.1. /vк,(4.12), fк=0,094/1,2=0,075 м2.
Диаметр водораспределительногоколлектора:
Dк=/>p,
Dк=/>=0,309 м, принимаем Dк=300мм.
По п.6.105 [11] принимаемрасстояние между боковыми ответвлениями:
S=0,35 м.
Количество боковых ответвлений:
 
nбо=2* (b/S-1), (4.13)
nбо=2 (2,5/0,35-1)=12 боковых ответвлений.
Расход промывной воды на одноответвление:
 
Qбо=Qпр1/nбо,(4.13)
Qбо=0,094/12=7,5*10-3
Диаметр бокового ответвления:
 
Dбо=/>,
Dбо=/>=0,069 м, принимаем 75 мм.
Отверстия располагаются в 2 рядав шахматном прядке под углом 45° к низуот вертикали, и по п.6.105 [11] принимаем диаметротверстий d0=12 мм.
Площадь одного отверстиярассчитывается по формуле:
 
f0=p*d02/4,(4.14)
f0=3,14*122/4=113мм2.
По п.6.106 [11] коэффициентперфорации изменяется в пределах от 0,0025 до 0,005, принимаем коэффициентперфорации Кп=0,0025.
Суммарная площадь отверстийопределяется по формуле:
 
åf0=Кп*Fст,
åf0=0,0025*6,7=0,017м2.
Общее количество отверстий:
 
N0=åf0/f0*10-6,N0=0,017/113*10-3=150шт.
Количество отверстий на одномответвлении рассчитывается по формуле:
 
n0=N0/nбо,(4.15)
n0=150/12=12,5,принимаем 13 отверстий.
Шаг отверстий должен находитьсяв пределах от 0,15 до 0, 20, шаг отверстий рассчитывается по формуле:
 
е=b/(n0+1), (4.16)
е=2,5/ (13+1) =0,178 м, чтосоответствует п.6.105 [1].
По п.6.109. [11] предусматриваемстояки воздушники с установкой на них запорной арматуры или автоматическогоустройства для выпуска воздуха в качестве устройства для удаления воды израспределительной системы.
Скорые фильтры оборудованыустройством для сбора и отвода воды — желоба.
Расстояние между осями желобовпо п.6.111 [11] должно быть не более 2,2 м, поэтому принимаем расстояние междуосями желобов равное 1,0 м.
Для отвода промывной водыпринимаем количество желобов равное:
 
nж=а/Сж,(4.17)
nж=3/1,0=3 желоба.
Через один желоб расходуетсяводы:
 
qж=Qпр.1/nж,(4.18)
qж=0,094/3=0,031 м3/с.
По формуле (23) [11]рассчитываем ширину желоба:
 
Вж=2*/>, (4.19)
Вж=2*/>=0,33 м.
Высота желоба равна:
 
hж=0,6*Вж,(4.20)
hж=0,6*0,33=0,2 м.
Высота кромки желоба надповерхностью фильтрующей загрузки рассчитывается по формуле (25) [11]:
 
Нкр=Lф*Е/100+0,3, (4.21)
Нкр=0,8*45/100+0,3=0,66 м.
Ширина бокового канала равна 0,3м.
Расстояние от дна желоба до днасборного канала рассчитывается по формуле (24) [11]:
 
Нк=1,73*/>, (4.22), Нк=1,73*/>=0,4 м.
Скорость течения промывной водыв конце сборного канала определяется по формуле:
 
Vк=Qпр.1/(Нк-0,2) *Вк, (4.23), Vк=0,094/ (0,4-0,2)*0,3=1,57 м/с.
Принятая система промывкифильтров — от насосов, поэтому при промывке происходят потери напора,рассчитаем потери напора при промывке фильтров от насосов.
Суммарная площадь отверстий наодно боковое ответвление рассчитывается по формуле:
 
åfo1=åf0/n0,(4.24), åf01=0,017/12=0,00142м2.
Коэффициент перфорации боковогоответвления рассчитывается по формуле:
 
kбо=4*åf01/p*Dбо2, (4.25),kбо=4*0,00142/3,14*0,0752=0,32.
Коэффициент местногосопротивления бокового ответвления определяется по формуле:
xбо=2,2/kбо2+1,xбо=2.2/0,322+1=23.
Суммарная площадь сечений всехбоковых ответвлений определяется по формуле:
åfбо=p*Dбо2*nбо/4, (4.26), åfбо=3,14*0,0752*12/4=0,05м2.
Коэффициент перфорацииколлектора:
 
kк=4*åfбо/p*Dк2. (4.27)
kк=4*0,05/3,14*0,32=0,7.
Коэффициент гидравлическогосопротивления коллектора определяется по формуле:
 
xк=2,2/kк2+1,(4.28)
xк=2,2/0,72+1=5,5.
Потери напора враспределительных трубах определяется по формуле (22) [11]:
 
hр=xк*vк2/2g+xбо*vбо2/2g+vк2/2g,(4.29)
hр=5,5*1,22/2*9,81+23*22/2*9,81+1,22/2*9,81=5,25м.
Потери напора в фильтрующем слоепри промывке определяется по формуле:
 
Нф=1,5*Lф,(4.30), Нф=1,5*0,8=1,2 м.
Потери напора в гравийныхподдерживающих слоях:
hп. с. =0,022*Ln*w, (4.31)
hп. с. =0,022*0,7*14=0,215м, принимаем 0,22 м.
Сумма потерь напора в загрузкеопределяется по формуле:
 
Нз=Нф+hn,(4.32)
Нз=1,2+0,22=1,42 м.
Длину подводящего трубопроводапринимаем равной l=50 м.
Скорость движения воды вподводящем трубопроводе принимаем по таблице Шевелева для пропуска Qпр.1=0,094 м3/с, она равна 1,77 м/с.
По таблице Шевелева принимаемдиаметр проводящего трубопровода для пропуска Qпр.1=0,094, диаметрравен 250 мм.
Гидравлический уклон подводящеготрубопровода принимаем по таблице Шевелева для пропуска Qпр.1=0,094м3/с, он равен i=19,3/1000=0,019.
Потери воды в трубопроводе,подающем промывную воду к общему коллектору распределительной системыопределяется по формуле:
 
hп. т. =2*i*l, (4.33)
hп. т. =2*0,019*50=1,93.
Коэффициент 2 учитывает потеринапора на местных сопротивлениях.
Полная величина потерь припромывке фильтра определяется по формуле:
 
Нпр=Нз+hр+hп.т., (4.34)
Нпр=1,42+5,25+1,93=8,6м.
Следующим действием выбираетсятип промывного насоса. Необходимый напор насоса определяется как Нн=Нпр+7=15,6м.
Необходимая производительностьнасоса рассчитывается по формуле:
 
Qн=3600*Qпр.1,(4.35), Qн=3600*0,094=338,4 м3/ч.
Количество рабочих агрегатовпринимаем равным Nраб=1 шт.
Количество резервных агрегатовпринимаем также равным Nрез=1 шт.
Общее количество насосныхагрегатов составляет:
 
N=Nраб+Nрез,(4.36)
N=1+1=2 шт.
Выбираем насос типа Д-500-36.
Реагентное хозяйство включаетрастворный бак коагулянта с механической мешалкой для приготовленияконцентрированного раствора (0,5 — 1% по активному продукту), расходные бакирабочего раствора коагулянта (0,1 — 0,5%), насос для перекачки растворакоагулянта из растворного бака в расходные баки, дозирующее устройство ирасходный склад коагулянта. Число устройств и их размеры определяются расчетом,исходя из максимального притока шахтных вод, принятой дозы и концентрациираствора коагулянта. Количество расходных баков должно быть не менее двух, заисключением случаев, когда рабочий раствор коагулянта готовится непосредственнов растворном баке.
В качестве дозирующих устройствиспользуются поплавковые дозаторы или насосы-дозаторы, количество их должнобыть не менее двух, их которых один является резервным. Допускаемая точностьдозировки ±5%. Ёмкость расходногосклада рассчитывается из условия хранения 15-30 суточного расхода коагулянта впериод максимальной его потребности.
Расчет реагентного хозяйства.
Принятый тип реагента -сернокислыйалюминий (Al2 (SO4)3).
Доза реагента принимается равнойD=6 г/м3.
Содержание активного продукта вреагенте равна А=40%.
Концентрация раствора реагентаравна С=0,1%, при этом должно соблюдаться условие, что концентрацияраствора реагента должна быть в пределах от 0,1 до 0,25%.
Плотность раствора реагентатакая же как и у воды, т.е. r=1000 кг/м3.Суточный расход технического продукта рассчитывается по формуле:
 
G=D*Q/10A,(4.37)
G=6*1002,84/10*40=15,04 кг.
Запас реагента допускаетсясроком на 30-90 суток, поэтому срок запаса реагента принимаем Т=90 сут.
Плотность технического продукта — р=1400 кг/м3.
Высота складирования принимаетсяравной Н=0,5 м. При этом площадь склада рассчитывается по формуле:
 
F=G*T/р*Н, (4.48), F=15,04*90/1400*0,5=1,93м2.
Реагент заготавливается напериод от 12 до 36 часов, принимаем период времени, на которое заготавливаетсяреагент t=24 часа.
Емкость растворно-расходныхбаков реагента определяется по формуле:
 
W=D*Q*t/10*С*r, (4.49), W=6*41,78*24/10*0,1*1000=6,0м3.
Количество баков принимаемравным N=2 шт.
Емкость одного бакарассчитывается по формуле:
 
W1=W/N,(4.50)
W1=6,0/2=3 м3.
Баки бывают обычно кубическойформы, его размеры:
 
a х b x h=1,5х1,5х1,3 м.
Для приготовления растворареагента необходимо перемешивать воду с концентрированным раствором реагента,для перемешивания используется сжатый воздух, интенсивность подачи сжатоговоздуха для раствора по п.6.23 [11] принимается в пределах от 8 до 10л/с. м2.Принимаем интенсивность подачи сжатого воздуха w=10л/с. м2.
Расход сжатого воздуха дляперемешивания раствора определяется по формуле:
 
W=60wаb,(4.51)
W=60*10*1,5*1,5=1350л/мин.
Расход растворареагентаопределяется по формуле:
 
q=100*D*Q/С*r, (4.52)
q=100*6*41,78/0,1*1000=250,68л/час.
По данным, полученным выше,принимаем тип дозатора — НД-100/40.
Резервуар очищенной водыпредназначен для очищенной от взвешенных веществ шахтной воды и для созданиязапасов воды на собственные нужды очистных сооружений и производственные нуждыпредприятий. Ёмкость его определяется из расчета запаса воды на одну промывкувсех фильтров и 2-часового запаса воды на производственные нужды предприятия.
Представляет собой заглубленнуюжелезобетонную емкость, оснащенную системой подачи воды и переливнымтрубопроводом для сброса избыточного объема воды в водоемы.
Насосная станция оборудованаследующими основными группами насосов:
для подачи осветленной шахтнойводы из пруда-отстойника на скорые фильтры;
для промывки фильтров;
для подачи очищенной воды нанужды очистных сооружений;
для подачи очищенной водыпотребителям;
для подачи загрязненнойпромывной воды фильтров в пруд-отстойник;
для подачи концентрированногораствора флокулянта из растворного бака в расходный.
Каждая группа должна иметь неменее 2 насосов, из которых один является резервным.
 4.2.2 Потребители очищенной шахтной воды
В основном шахтную воду напроизводстве используют на технологические нужды, на нужды вспомогательногопроизводства, на хозяйственно-бытовые и питьевые нужды.
Технологические нужды включают всебя следующие направления водопотребления: пылеподавление и противопожарнаязащита.
В расчетах норм потребления водына пылеподавление учитывается ее расход: на орошение в процессе выемки угля,при проходке подготовительных выработок, при транспортировке горной массы напунктах пересыпа и перегрузки, для нагнетания воды в пласт, на устройствоводяных завес, а также на осуществление целого ряда вспомогательныхпроизводственных операций с использованием воды в незначительных количествах.
Водопотребление припылеподавлении организовано по прямоточной системе. Значения нормативов, атакже объемные показатели, определяющие расчетную величину водопотребления покаждому процессу, представлены в таблице 4.3
 
Таблица 4.3 — Нормативы и объемные показатели, определяющие величину водопотребления, напылеподавление шахтПотребляющие процессы Ед. изм. Нор-матив Объемный показатель 1 2 3 4
1. Нагнетание воды в пласт
2. Орошение при выемке угля из очистных забоев (включает орошение при работе механизмами и ручной навалке угля)
3. Устройство водяных завес при выемке угля (проходке выработок) взрыванием:
одинарных
двойных
4. Устройство водяных завес при выемке угля (проходке выработок) взрыванием:
одинарных
двойных
5. Орошение при ведении подготовительных работ (включает орошение взорванной массы при погрузке и орошение при работе проходческих комбайнов)
6. Орошение при конвейерной транспортировке угля (перегрузка с конвейера на конвейер)
7. Орошение на погрузочных пунктах
8. Орошение при перегрузке угля и породы с конвейера в вагонетки или из вагонеток в скип
9. Пылеподавление на поверхностном комплексе на пунктах пересыпа
л/т
л/т
л/мин
л/мин
л/мин
л/мин
м3/м
л/т
л/т
л/т
л/т
25
30
30
60
30
60
0,6
10
10
15
8
V1 — объем добычи с нагнетанием воды в пласт, тыс. т.
V2 — объем добычи угля из очистных забоев, тыс. т.
V3 — годовой фонд времени работы завес, тыс. мин.
V4 — годовой фонд времени работы завес, тыс. мин.
V5 — объем проведения выработок, тыс. м.
V6 — объем пересыпаемой с конвейера на конвейер массы угля, т.
V7-объем угля, поступающего на транспортировку, т.
V8-объем угля и породы, выдаваемой на поверхность, тыс. т.
V9 — объем угля, орошаемого на поверхности в пунктах пересыпа.
Потребность в воде длянеучтенных процессов (противопожарные водяные заслоны, водяная забойка иводораспылительные завесы при взрывании, промывка шпуров при бурении бурильнымимолотками, обмывка выработок перед взрыванием, ежедневная обмывка и орошение вподготовительных выработках, проверка трубопроводов и др.) принимаетсядополнительно в размере 15% от расчетной потребности на пылеподавление.
Согласно действующим санитарнымнормам и правилам по содержанию угольной и сланцевой промышленности для целейорошения должна использоваться вода питьевого качества. В то же время, посогласованию с санитарными органами наряду с питьевой водой может бытьиспользована очищенная и обеззараженная шахтная вода [15].
В расчетах норм потребности вводе на производство теплоэнергии в котельных учитывается ее расход на выпусктеплоэнергии, продувку котла, на водоподготовку и другие собственные нуждыкотельной.
Водоснабжение основного процесса(выработки теплоэнергии) организованно по оборотной системе с возвратом конденсата,вспомогательных процессов — по прямоточной системе. Расчет норм потребности вводе на нужды котельной производится при учете того, что на нужды котельнойрекомендуется применять воду, очищенную до требований санитарных органов, нанужды гидрозолоудаления — техническую и шахтных водоотливов.
При расчетах следует учитывать,что используется оборотная вода в размере 1,32 м3/гкал и свежая водана восполнение потерь в сети (при возврате конденсата в размере 80%) — 0,35 м3/гкал.
В расчете норм потребности вводе для прочих неучтенных потребителей учитывается ее расход на:геологоразведочные работы, тушение породных отвалов, на капитальноестроительство, капитальный и текущий ремонт зданий и сооружений шахт,технологические нужды механических цехов, противопожарные мероприятия (пополнениепротивопожарных резервуаров, полив лесных складов в летнее время), набиологическую рекультивацию земель, мойку полов конторских и производственныхпомещений, собственные нужды водопровода и др.
Потребность в воде, при расчетенорм для прочих потребителей, в соответствии с практикой проектированияводоснабжения, учитывается совместно с расходом воды на плановые потери иутечки в сетях водоснабжения и принимается в размере 15% от суммарного расходапо учтенным процессам водопотребления.
При расчете норм потребленияводы для хозяйственно — бытовых нужд работающих на производстве учитывается еерасход на хозяйственно-питьевые нужды и на приготовление напитков, мытье фляг,душевых, обуви, стирку спецодежды (при наличии собственной прачечной), на поливтерритории и приготовление пищи в столовых и буфетах, размещенных на территориипредприятия.
Водоснабжение процессоворганизовано по прямоточной системе. Значение нормативов для расчета норм ирекомендуемые объемные показатели, определяющие величину водопотребления попроцессам представлены в таблице 4.4
 
Таблица 4.4 — Нормативы и объемные показатели, определяющие водопотребление нахозяйственно-бытовые нужды работающих на предприятииНаправление расходования Ед. имз. Нор-матив Объемный показатель 1 2 3 4
1. Хозяйственно-питьевые нужды:
трудящихся, работающих непосредственно в шахтах
другие категории трудящихся
2. Приготовление пищи в столовых и буфетах
3. Поливка зеленых насаждений, газонов и цветников на территории предприятия
л/чел. — см.
л/блюдо
л/м2 на 1 поливку
15
25
12
5,0
V1,2-среднегодовое количество чел. — смен контингента, пользующегося соответствующими услугами.
V3-количество блюд, приготовляемых за год.
V4 — расчетная годовая площадь поливки.
Учитывая приведенные вышенормативы, составлен расчет водопотребления шахты ”Житомирская". Количествоводопотребления в м3/год по процессам составляет: на пылеподавлениевсего необходимо 70,2 тыс. м3/год, на нужды вспомогательногопроизводства всего 29,7 тыс. м3/год, на хозяйственно-питьевые нуждывсего используется 200,8 тыс. м3/год питьевой воды.
Всего по шахте используется 300тыс. м3/год питьевой воды.
Применение данной установкипозволит сократить расходы на покупку 300 тыс. м3/год питьевой водыпутем замены ее очищенной шахтной водой. Дополнительный экономический эффектдостигается путем уменьшения убытков от выброса в природу высокомутных шахтныхвод. Экономическая эффективность применения данной установки рассчитывается вэкономической части проекта.
 4.2.3 Автоматизация
Современные системыводоснабжения городов и прилегающих предприятий состоит из ряда сложныхпроизводственных объектов. К ним относятся водоприемные сооружения, станцииочистки воды, сети водоснабжения, насосные станции. В этих объектахосуществляются различные механические, гидравлические, физико-химическиепроцессы. Оперативный контроль за протеканием этих процессов затруднен ихсложностью и произвольными внешними воздействиями. Наряду к указанным системамводоснабжения предъявляются требования экономичности как их сооружений, такипоследующей их эксплуатации.
Приведенные особенности работысистем водоснабжения и канализации оказывают, что для оптимального управленияими недостаточно наличие квалифицированного эксплуатационного персонала.Поэтому необходимо использование современных средств автоматизации контроля иуправления.
Автоматизация процессафильтрования воды является одним из важнейших вопросов автоматизацииводопроводных очистных станций.
Автоматизация фильтров позволяетдостичь безаварийной работы, увеличить на 8-10% производительность фильтров иулучшить качество фильтруемой воды, снизить расход промывной воды иэлектроэнергии. На фильтрующих установках осуществляется автоматическоерегулирование и автоматическая промывка фильтров.
Часто бывает необходимо наряду споддержанием постоянной скорости фильтрации изменить ее в заданных пределах взависимости от поступления воды на очистные сооружения или при отключении частифильтров для промывки и ремонта.
Для этой цели в данном проектеразработана схема автоматического регулирования работы станции (рисунок 4.2).
В канале, подающем воду нафильтры, устанавливается уровнемер с электрическими датчиками и регулятороткрытия фильтратной задвижки.
Датчики уровнемера служат задатчикомдля регуляторов скорости фильтрования всех фильтров. При нарушении равновесиямежду подачей воды от насосов первого подъема и отводом отфильтрованной воды,например при отключении одного фильтра на промывку, уровень воды в каналеначинает увеличиваться. При этом датчик уровнемера задает новую увеличеннуюскорость фильтрования всем остальным фильтрам.
По истечении некоторого временинарушенное равновесие восстановится на новом уровне воды в канале. Такимобразом автоматически устанавливается скорость фильтрования, соответствующаячислу работающих фильтров и притоку воды от насосов первого подъема.
Электрическая схемарегулирования представлена на рисунке 4.3 Для измерения скорости фильтрованияпринят расходомер с ДМ-6 и вторичным прибором ЭПВ-2, имеющий реостатныйзадатчик со стопроцентной зоной пропорциональности. Уровень воды в каналеизмеряется таким же количеством приборов с двадцати процентной зонойпропорциональности. В качестве регуляторов приняты ЭГ-III-59. Цепи питаниярегуляторов и управление задвижками на электрической схеме не показаны.Реостатные задатчики вторичных приборов питаются от сети переменного ток, черезтрансформатор и добавочное сопротивление СД.
Пределы допустимого измененияуровня в канале устанавливается задатчиком измерения уровня ИУ. Максимальнодопустимая скорость фильтрации устанавливается реостатом R1, приверхнем уровне воды в канале, минимальная — реостатом R2 при нижнемуровне воды.
Может возникнуть необходимостьсоздания для отдельных фильтров пониженной и повышенной скорости фильтрования.Для этой цели в схеме предусмотрены переключатели ПУ1 и ПУ2.
При переводе переключателя ПУкакого-то фильтра в положение местного управления, регулятор этого фильтрапереместится с автоматического задатчика на реостат задатчика УСФ.
Тогда скорость фильтрованияэтого фильтра будет задаваться передвижением направляющей стрелки по шкале УСФ.В схеме предусмотрена аварийная сигнализация, когда скорость фильтрования илиуровень в канале выходит за установленные пределы. На рисунке 1 показаны толькодва фильтра, другие фильтры присоединяются аналогично.
Таким образом, автоматизациярегулирования режима работы фильтров обеспечивает оптимальный технологическийрежим работы фильтров без дополнительных затрат.
Достоинствами технологическойсхемы:
может применятся в широкомдиапазоне притоков шахтных вод;
обеспечивает высокое качествоочищенной шахтной воды независимо от начальной концентрации взвешенных веществ,что позволяет широко использовать ее на технологические нужды предприятий;
для достижения высокого качестваочистки достаточно применения одного реагента, что упрощает реагентноехозяйство;
обеззараживание и складированиеосадка совмещаются в одном сооружении с осветлением исходной шахтной воды и нетребуют больших эксплуатационных затрат;
очистные сооружения просты встроительстве и эксплуатации, характеризуются наиболее низкими удельнымикапитальными затратами.
5. Экономическая часть
Проблема минимизацииэкологического ущерба в условиях промышленного производства может, в принципе,решаться в двух направлениях за счет:
повышения эффективностисуществующих методов очистки промышленных выбросов в окружающую среду;
внедрение новых альтернативныхтехнологий (экологически чистых, безотходных).
На практике прослеживается впоследнее время тенденция сочетаний этих направлений едином комплексном подходек решению экологических проблем. Вопросы сокращения опасных выбросов вокружающую среду реализуется на всех стадиях производства — от подготовкисырья, выпуска полупродуктов и до конечных этапов технологического процесса,вплоть до ликвидации (обезвреживания и утилизации отходов).
При этом упор делается на поискальтернативных технологий, не загрязняющих окружающую среду, а такжецентрализацию процессов очистки водной среды.
Методы. применяемые впромышленном производстве в целях обеспечения экологической безопасности,отличается большим разнообразием по эффективности, надежности, экономичности идругим показателям. При выборе оптимального варианта для конкретного производства(технологического процесса) руководствуются, как правило, следующимикритериями:
эффективность очисткизагрязнителей, характерных для данного вида производства;
токсичность (ядовитостьзагрязнителей, характерных для данного вида производства);
область рационального применениякаждого метода (или группы методов, их возможное сочетание;
экономические показатели.
Экологическая политика можетспособствовать оптимизации управления ресурсами, создания общественного доверияи развитию рыночных возможностей.
Многие новые чистые инизкоотходные технологии не только снижают загрязнения, но и экономят расходсырых материалов и энергии до такой степени, что снижение издержек может болеечем возместить исходные, более высокие, инвестиционные затраты и таким образомснизить себестоимость единицы продукции.
Широкие возможности скрыты виспользовании генетической инженерии и биотехнологии для сельского хозяйства,для пищевой промышленности, химии, очистки окружающей среды и получение новыхматериалов и энергетических источников.
Соединение передовоготехнологического общества с сильной творческой и приспособленнойпроизводственной базой может принести большой личный выбор и должно, в конечномсчете, гарантировать лучшее здоровье и улучшенное качество жизни.
Конфликт между защитойокружающей среды и экономической международной конкурентоспособностьюпроисходит от узкого рассмотрения источников благосостояния. Строгиеэкологические требования могут стимулировать улучшения и нововведения. Страны,которые имеют наиболее суровые требования, обычно лидируют в экспортированиипродуктов и технологий.
Влияние технологического решенияна окружающую среду проявляется по девяти направлениям:
использование сырья и энергии;
выбросы в атмосферу и воду;
отчуждение земли;
шумовое, тепловое и радиационноевоздействия;
связывание ресурсов воборудовании.
При оценке простых решенийдостаточно решить изменения по отдельным направлениям, а для сложных икомплексных необходим анализ по всем отмеченным направлениям.
Для технических и хозяйственно-бытовыхнужд шахта использует воду питьевого качества. В связи с этим экономическийэффект использования технологии очистки шахтных вод определяется исходя извозможности замены определенного количества питьевой воды очищенной шахтнойводой.
Рассчитаю возможный годовойобъем замены питьевой воды очищенной шахтной водой по формуле:
Qочищ.=Qуст. *t*nдн.,тыс. м3, (5.1)
 
где Qуст. — производительность установки, м3/ч;
t — число часов работы установки в сутки, часы;
nдн. — число дней работы в году;
Qочищ. =300*24*365=2628 тыс. м3
Факторамиэкономической эффективности от применения установки очистки шахтных водявляется экономия по себестоимости DС, прииспользовании очищенной шахтной воды вместо питьевой воды, а также ликвидацияубытка от сброса шахтных вод в поверхностные водоемы.
Капитальныевложения на строительство установки очистки шахтных вод подсчитывается наосновании годового объема заменяемой питьевой воды (А2) напроизводственные нужды очищаемой шахтной водой, а также расчетов капитальныхвложений на строительство установки.
 
К2= (А2/Qуст)*К2¢, тыс. грн. (5.2)
Расчет капитальных вложений настроительство установки (К2¢) выполняется на основании данных о стоимости,объеме и виде работ при внедрении и эксплуатации установки очистки шахтных вод.Капитальные затраты включают в себя затраты на строительство зданий исооружений, монтаж и наладку оборудования.
По предварительным подсчетамкапитальные затраты составят К2¢=63,154 тыс. грн.
Годовой объем заменяемойпитьевой воды составит А2=300 тыс. м3/год
Исходя из вышеприведенныхданных, можно рассчитать капитальные вложения:
К2=300/2628*63,154=7,2 тыс. грн.
Удельные капитальные затраты наустановку очистки шахтных вод рассчитываются по формуле:
 
К2у=К2/Qуст.,(5.3)
К2у=7200/300=24грн. / м3
Затраты на ремонт и восстановление установки подсчитываются по формуле:
 
Сам. =(n/100) *К2, грн/м3,(5.4)
где n=15% — средняя норма амортизационных отчислений на ремонт ивосстановление установки по очистке шахтных вод.
Сам= (15/100)*7,2=1,08 тыс. грн.
Технология очистки шахтных водпредусматривает непрерывный график работ. В целом процесс очистки шахтных водбезопасный и невредный, за исключением хлораторной, где возникает опасностьотравления хлором и возможна взрывоопасность. Поэтому, основным условиембезопасности труда является обеспечение полной герметичности оборудования итрубопроводов, по которым проходит хлор.
Численность персонала в суткидля обслуживания данной очистной установки составит 10 человек, в том числе:слесари, рабочие.
Затраты на заработную плату сначислениями находим по формуле:
 
Сз. п. =nсп*Стар. *t*nг. *Кдоп.*Ксоц. стр. *10-3, тыс. грн., (5.5)
где nсп. — списочный состав обслуживающего персонала в сутки, чел.;
Стар. — тарифная (почасовая) ставка обслуживающего персонала, грн.;
t — длительность рабочей смены, t=8часов;
nг — число дней работы в году, nг=260 дней;
Кдоп. — коэффициент доплат для определения полной заработной платы, Кдоп. =1,35;
Ксоц. стр. — коэффициент, учитывающий отчисления на социальное страхование, Ксоц.стр. =1,09.
Сз. п. =10*1,2*260*1,35*1,09*10-3=36,73тыс. грн.
Затраты на материалыподсчитываются исходя из норм расходов материалов и их прейскурантной стоимостипо формуле:
 
См. = (åVм*См)*Кнеуч. *Кбуд. пер. *10-3, тыс. грн., (5.6)
где Vм — расход материалов на очистку шахтных вод;
См — стоимостьединицы расходуемых материалов, грн.;
Кнеуч. =1,7 — коэффициент подсчета затрат по неучтенным материалам;
Кбуд. пер.=1,08 — коэффициент подсчета затрат на материалы по статье «Расходыбудущих периодов».
В данной технологической схемеочистки шахтных вод применяются следующие материалы: кварцевый песок длязагрузки фильтров, реагент — сернокислый алюминий (Al2(SO4) 3.
Затраты на материалы составляют:
См=235,2*1,7*1,08*10-3=0,46тыс. грн.
Затраты на электроэнергиюопределяются исходя из мощности потребителей электроэнергии на установкеочистки шахтных вод, числа часов работы установки t,тарифа за 1 кВт. — час потребляемой электроэнергии (С1 эл)по формуле:
 
Сэл=åNi*C1 эл. *t*nдн, грн., (5.7)
где Ni — суммарная мощность работающих двигателей, кВт для даннойустановки она составляет 48 кВт;
С1 эл. — тарифза 1 кВт-час израсходованной электроэнергии, С1 эл=13,76 коп;
t — время работы установки за сутки, принимаем равным 24 часа;
nд=365 дней — число дней работы установки за год;
Сэл. =48*0,1376*24*365=57,85тыс. грн.
Годовые эксплуатационные расходына станцию очистки шахтных вод рассчитываются по формуле:
 
Сш. в. =Сам. +Сэл.+См. +Сз. п., грн. (5.8)
Сш. в. =1,08+57,85+0,46+36,73=96,12тыс. грн.
Себестоимость одного м3очищаемой шахтной воды определяем по формуле:
 
С2=Сш. в. /А2,С2=96,12/300=0,32грн.
Косвенный экономический эффект (Экосв)достигается за счет ликвидации убытка от сброса шахтных вод повышенной мутностии определяется в зависимости от объема сбрасываемых загрязнений:
 
Экосв. =Звзв.*Ккат., грн., (5.9)
где Звзв. — возможныйубыток от сброса взвешенных веществ с шахтной водой в поверхностные водоемы,определяется по таблице в зависимости от объема сбрасываемых загрязнений — Рвзв.:
 
Рвзв. =Q* (Сисх. — С) *t*nдн. *10-6, т (5.10)
Рвзв. =235* (276-30)*24*365*10-6=508,06 тонн.
 
Ккат. =1,1- коэффициент, учитывающий категорию водного объекта. Штраф за выброс 1 твзвешенных веществ в водные объекты для условий бассейна реки Нижняя Крынкасоставляет 5 грн за тонну
Экосв. =2540,3*1,1=2794,33грн.
Экономический эффект, согласнометодике составит:
 
Э= (Сп. в. *Qп. в. — Сш. в) — Ен*DК+Экосв., грн., (5.11)
где Сп. в.=0,35 грн. — стоимость 1 м3 питьевой воды;
Qп.в. — объем питьевой воды, используемый на предприятии, м3/час;
Сш. в. — годовые эксплуатационнные расходы, грн.;
Ен =0,15 — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;
DК — капитальные затраты на ввод вэксплуатацию очистной установки,
D К=К2-К1; К1=0,тогда DК=К2=7,2 тыс. грн.
Э= (300*0,35-96,12) — 0,15*7,2+2,79=10,51 тыс. грн. /год
Таким образом, от примененияденной технологической схемы очистки получается экономический эффект в размере10,51 тыс. грн/год.
Выводы
В дипломном проекте былирассмотрены следующие разделы: характеристика природных ресурсов горногопредприятия, границы и размеры шахтного поля, анализ “узких” мест в работегорного предприятия и пути их устранения, очистные работы, подготовительныеработы, вскрытие шахтного поля, подземный транспорт, шахтный водоотлив,проветривание шахты, охрана труда и очистка шахтных вод.
В разделе “Границы и размерышахтного поля” были описаны эксплуатационные, общешахтные и промышленныепотери, а также посчитан коэффициент извлечения угля.
В разделе “Анализ узких мест вработе горного предприятия" были проанализированы основные звенья горногопроизводства и их влияние на окружающую природную среду, так же произведенанализ узких мест шахты и предложены пути их устранения.
В разделе “Очистные работы”посчитана нормативная нагрузка на очистной забой и нагрузка по газовомуфактору, составлена норма выработки по процессам в очистном забое.
В разделе “Подземный транспорт"проанализирована схема транспорта шахты «Житомирская» и рассчитаныгрузопотоки угля и породы.
В разделе “Проветривание шахты"произведен анализ схемы проветривания шахты, рассмотрена пылевая нагрузка ипредложены мероприятия по уменьшению пылеобразования на участке. Посчитанкоэффициент резерва вентилятора главного проветривания и проанализированораспределение воздуха по объектам шахты «Житомирская»
В разделе “Охрана труда" приведенрасчет пожарооросительного трубопровода и водяной завесы, а так же представленокомплексное обеспыливание на участке.
Так же в дипломном проектепредложена схема очистки и повторного использования шахтных вод. Посчитанасебестоимость очищенных шахтных вод и показан экономический эффект от очистки.
В целом в данном дипломномпроекте были решены вопросы о минимизации отрицательного влияния горногопроизводства на окружающую природную среду.
Перечень ссылок
1. ЗаславскийИ.Ю. и др. Повышение устойчивости подготовительных выработок угольных шахт. М.:Недра, 1998. — 265 с.
2. КошелевК.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. Охрана и ремонт выработок. — М.: Недра, 1990.
3. Машиныи оборудование для угольных шахт: Справочник. /Под ред.В.Н. Хорина — 4-е изд., перераб.и доп. — М.: Недра, 1987 — 424 с.
4. Справочникпо шахтному транспорту. / Подред. Г.Я. Пейсховичаи И.П. Ремизова. М.: Недра, 1977.624 с.
5. В.Н. Григорьев,В.А. Дъяков, Ю.С. Пухов. Транспортные машины для подземных разработок. Учебник длявузов.2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1984 — 383 с.
6. Технологияподземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов/ Д.В. Дорохов, В.И.Сивохин, И.С. Костюк и др. Под общ. ред. Д.В. Дорохова. — Донецк: ДонГТУ, 1997 — 344 с.
7. И.Г. Ищук,Г.А. Поздняков. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий. Справочник.М.: Недра, 1991.
8. Руководствопо проектированию обеспыливающих мероприятий на угольных шахтах. Макеевка, Донбасс.МакНИИ, 2000.
9. МонгайтИ.А., Текиниди К.Д., Николадзе Г.И. Очистка шахтных вод. М.: Недра, 1978 — 173 с.
10. ГоршковВ.А. Очистка и использование сточных вод угольной промышленности. — М.: Недра,1981 — 169 с.
11. СНиП2.04.02. — 84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения — М.: Стройиздат, 1985 — 131 с.
12. АкимоваТ.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ, 1998 — 455 с.
13. МосквитинА.С. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений — М.: Недра, 1979 — 430 с.
14. ШевелевФ.А., Шевелев А.Ф. «Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб»справочное пособие. — М.: Стройиздат, 1984 — 116 с.
15. ГОСТ2874 — 82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.