Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

А.В. Ремезов Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 330500

.pdf
Скачиваний:
159
Добавлен:
19.08.2013
Размер:
946.36 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом

ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Методические указания по выполнению курсового проекта

для студентов специальности 330500 "Безопасность технологических процессов и производств (в горной промышленности)"

Составители А.В. Ремезов В.П. Зубарев

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 4 от 11.11.02 Рекомендованы к печати учебно – методической комиссией специальности 330500 Протокол № 1 от 19.09.02 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2003

1

I. Цели и задачи курсового проектирования

Курсовой проект студент выполняет одновременно с изучением дисциплины "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых".

На первом практическом занятии студенту выдается индивидуальное задание на выполнение курсового проекта.

Теоретические основы, необходимые для выполнения курсового проекта, излагаются преподавателем на лекциях.

Практические основы выполнения курсового проекта рассматриваются и решаются на практических занятиях, а также при самостоятельной подготовке.

Цель курсового проектирования – углубление и закрепление знаний, полученных на лекциях по вопросам: определение промышленных запасов в границах шахтного поля, вскрытие и подготовка шахтного поля, выбор системы разработки и технологии ведения очистных работ, определение производственной мощности шахты.

При выполнении курсового проекта студенту необходимо руководствоваться списком рекомендованной преподавателем литературы.

Поощряется положительно, если студент в работе над курсовым проектом использует новейшие достижения в области строительства и эксплуатации шахт в современных условиях.

II.Организация выполнения курсового проекта

Курсовой проект является самостоятельной проектной работой студента.

Не рекомендуется в пояснительную записку к курсовому проекту переписывать текст из книг и учебных пособий.

Руководство проектированием осуществляет руководитель, который назначается заведующим кафедрой РМПИ. Как правило, руководителем проектирования является преподаватель, читающий курс лекций по данному предмету.

Выполненный проект студент защищает перед руководителем проектирования.

Положительно оцененный курсовой проект считается защищенным и хранится на кафедре РМПИ в течение установленного срока.

2

III. Оформление курсового проекта

Курсовой проект состоит из графической части и пояснительной записки.

Графическая часть выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД на одном листе формата А1 карандашом или тушью. Графическая часть должна содержать:

1.Вертикальную схему вскрытия (разрез вкрест простирания по главным вскрывающим выработкам) в масштабе 1:10000 или 1:20000 (возможно по усмотрению студента увеличение масштаба).

2.Горизонтальную схему вскрытия (план основных горных выработок), масштаб определяется студентом.

3.Схему подготовки и отработки одного из пластов (горизонт, панель, выемочный столб и т.д.).

На рисунках показать отдельные сечения характерных выработок в масштабе 1:50; 1:100 или 1:200.

Показать отдельные элементы системы подготовки: межштрековые целики, отработанное пространство, перемычки и вентиляционные сооружения, направление свежей и исходящей струи воздуха, направление грузопотоков угля. Показать также подготовительный забой, осуществляющий подготовку следующего очистного забоя.

По укрупненным факторам выбрать механизацию работ в очистном и подготовительных забоях.

4.Выбрать и начертить схему околоствольного двора.

5.Построить график организации работ в очистном забое.

Все элементы на чертеже должны иметь соответствующие подпи-

си.

Пояснительная записка объемом 15-20 листов рукописного текста выполняется на листах писчей бумаги стандартного формата (210х298 мм). Расчеты в записке рекомендуется сводить в таблицы. Пояснительная записка должна быть написана четко, ручкой, с оставлением полей шириной 30 и 10 мм.

В текстовой части записки приводят краткое обоснование применяемым техническим решениям, эскизы, расчеты и необходимые пояснения. В пояснительной записке запрещается помещать выдержки из учебников, учебных пособий, монографий и статей.

3

Перечень использованной литературы приводят в конце записки, в тексте в квадратных скобках указывают номер источника по списку.

IV. Содержание пояснительной записки курсового проекта

1.Краткая характеристика участка месторождения шахтного поля

В разделе приводят краткую горно-геологическую характеристику поля и угольных пластов в соответствии с заданием.

Для краткости изложения характеристику пластов угля приводят в виде таблиц.

Все данные берут из индивидуального задания, изложенного в методическом пособии по проведению практических занятий.

2. Запасы угля в шахтном поле и мощность шахты

Промышленные запасы пластов шахтного поля определяют по формуле

zпром = (S1H1P1 +S2 H2 P2 +...Sn H n Pn )Co ,

где S – размер шахтного поля по простиранию для каждого пласта, м; Н размер шахтного поля по падению для каждого пласта, м; Р производительность пласта, т/м2; Сo общий коэффициент извлечения угля в шахтном поле (на пологом падении – Сo = 0,7 и на крутом – Со= 0,6).

zпром = zб – zп ,

где zпром – промышленные запасы в шахтном поле; zб – балансовые запасы в шахтном поле, т; zп – запасы, которые уходят в потери.

В свою очередь,

zп = z п.общешахтные + zп.эксплуатац.,

где zп.общешахтные (zпо) общешахтные потери в различных охранных целиках, усредненно принимаются через выведенный коэффициент от

балансовых потерь по), зависят от угла залегания пластов – для поло-

гих = 0,01-0,02, для крутых = 0,015-0,04.

4

zпо = zб (zб кпо),

zпэксплуатац. (zпэ) – эксплуатационные потери, т.

z пэ =( zб – zпо) кпэ ,

где кпэ – коэффициент эксплуатационных потерь и для разных систем разработки он составляет: для сплошных систем разработки составит – 0,05 ÷0,10; для столбовых систем разработки – 0,10 ÷0,15; для систем с разделением на слои – 0,18÷0,20.

Если принимаем, что в границах шахтного поля имеются запасы, которые равны балансовым в целом запасам, то zпром можно вычислить по формуле

zпром = mpc ,

где S – размер шахтного поля по простиранию; Н размер шахтного поля по падению; m суммарная мощность пластов шахтного поляm = m1 +m2 +... +mn ; с – ориентировочный коэффициент извлечения запасов, который зависит от мощности пластов и равен: для тонких пластов – 0,92÷0,9; средней мощности – 0,9÷0,85; мощных пологих

– 0,85÷0,82; мощных крутых – 0,85÷0,8.

Между промышленными запасами zпром, годовой производительностью и сроком службы существует следующая зависимость:

zпром г Т,

где Аг – годовая производственная мощность шахты рассчитывается по формуле А.С. Малкина

Аг = кн(кпл +кз ) zпр(Σmo / Σm)кг,

где кн коэффициент надежности технологической схемы шахты кн = 0,9-0,8 при вскрытии вертикальными стволами и групповой подготовкой пластов на пологих и наклонных пластах; кн = 0,75-0,85 при тех же условиях по индивидуальной подготовке; кн = 0,7-0,8 при комбинированном вскрытии и фланговой схеме проветривания; кн = 0,6-0,75 при

5

вскрытии вертикальными стволами и этажными квершлагами; кпл коэффициент, учитывающий влияние числа пластов в шахтном поле и расчет по отдельной формуле; кз – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой; mo - суммарная мощность одновре-

менно разрабатываемых пластов; m суммарная мощность всех

пластов в шахтном поле; кг коэффициент, учитывающий влияние глубины и угла падения пластов.

кпл = no + n no

,

n

 

где no количество одновременно разрабатываемых пластов в шахтном поле; n – количество пластов в шахтном поле.

кз = ϕАмmср , mср.о

где ϕ – коэффициент, учитывающий степень влияния средней нагрузки на очистной забой (для Кузбасса: пологое падение – 0,0016; крутое – 0,002); Ам – нагрузка на очистной забой, т/мес; mср – средняя мощность рабочих пластов в шахтном поле ( mср = m / n ), м; mср.о – средняя

мощность разработанных пластов в шахтном поле ( mср.o = mo / n),

м.

Месячную нагрузку на очистной забой можно определить по формуле

Ам = Nmсрrncγc, т/мес,

где N количество рабочих дней в месяце (25); l длина лавы, м; r ширина захвата комбайна (вынимаемой полосы, стружки); nc количество стружек, снимаемых в сутки; γ – плотность угля, т/м3; с коэффициент извлечения угля в очистном забое (0,95-0,98); кr коэффициент влияния глубины разработки и угла падения пластов:

6

кr =1+ Hв /(Нв + Нsinα),

где Нв глубина верхней границы шахтного поля, м; α – угол падения пластов, град; Н – вертикальная глубина нижней границы отработки шахтного поля.

Окончательно следует принимать типовую мощность шахты. Типовые мощности шахт равны: 1,8; 2,4; 3,0; 4,5; 6,0 млн. т в год. В

отдельных случаях может быть принята мощность, меньшая нижнего предела типовых.

Суточную добычу шахты определяют из выражения

Ас = 300Аг .

3. Деление шахтного поля на части

Первоначально рассматривается необходимость деления шахтного поля на блоки. На блоки шахтное поле делят при большой производственной мощности, значительных размерах поля и высокой метанообильности, когда исключается возможность подачи необходимого количества воздуха через один воздухоподающий ствол. Для проверки этого положения делается предварительный расчет необходимого количества воздуха для проветривания шахты по формуле

Qш = 0,00185скr ,

где Qш количество воздуха, необходимое для проветривания шахты, м3/т; q относительная метанообильность, м3/т; Ас суточная добыча шахты, т; кr коэффициент, учитывающий горно-геологические условия.

При пластовой подготовке, фланговой схеме проветривания и прямом порядке обработки можно принять кr = 1,95; в тех же условиях, но при полевой подготовке – кr = 1,7.

Если в результате расчетов окажется, что количество воздуха, необходимое для проветривания крыла шахтного поля, Qкр > 150 м3/с и длина крыла более 2 км, то необходимо деление шахтного поля на блоки.

7

На основании расчетов количества воздуха определяется сечение вскрывающих горных выработок.

В зависимости от горно-геологических условий и параметров шахтного поля принимается решение о делении шахтного поля (блока) на этажи, панели или столбы по восстанию (падению). Определяется высота этажа и горизонта.

4.Вскрытие шахтного поля.

Параметры схем вскрытия и подготовки выемочных полей

Вскрытие должно производиться всего шахтного поля и на всю его глубину.

В зависимости от горно-геологических условий и параметров шахтного поля принимается решение о делении шахтного поля (блока) на горизонты, панели, столбы по восстанию (падению). Определяется высота этажа или горизонта.

Выбор вскрытия шахтного поля осуществляется методом сравнения конкурирующих вариантов. Сущность и правила применения метода вариантов отражены в [3, 4].

5. Подготовка пластов в шахтном поле

Здесь подробно обосновывают подготовку пластов на горизонте работ: индивидуальную, групповую или комбинированную. Если способ подготовки пластов на горизонте не вытекает из горнотехнических факторов, то осуществляется экономическое сравнение вариантов подготовки [3, 4].

При групповой подготовке пластов определяют расстояние между промежуточными кваршлагами, а при индивидуальной – длину панели по простиранию. Возможно совместное определение наклонной высоты горизонта и размера панели по простиранию.

При делении шахтного поля на блоки и панельной подготовке длину блока по простиранию принимают равной размеру панели по простиранию. Размер блока-панели по простиранию можно определить расчетом [3, 4].

8

6. Общая и действующая линия очистных забоев

Проектная мощность шахты должна быть обеспечена ведением горных работ на одном горизонте. При определении действующей линии очистных забоев необходимо стремиться к возможно максимальной концентрации работ.

Существуют различные методы определения действующей линии и количества очистных забоев. При решении этого вопроса можно воспользоваться методическими приемами, изложенными в учебных пособиях [3, 4] и заключающимися в следующем.

Принимают решение о количестве одновременно разрабатываемых пластов, рассчитывают действующую линию очистных забоев, распределяют по пластам. Этот прием наиболее целесообразен при однотипной технологии выемки угля (например, при механизированной выемке: с подвиганием очистного забоя по простиранию пласта).

При установлении количества одновременно разрабатываемых пластов следует руководствоваться следующими рекомендациями:

-на пологих и наклонных пластах не более двух-трех пластов;

-на крутонаклонных и крутых пластах не более 70 % суммарной мощности пластов в шахтном поле.

С целью обеспечения ритмичной работы шахты необходимо иметь резервную линию очистных забоев. При этом следует иметь в виду, что при применении механизированных комплексов иметь резервные забои неэкономично. В этом случае рекомендуется иметь резерв в производительности комплексов.

Исходя из принятой технологии работ определяют количество очистных забоев. Их размещают в пределах этажа или яруса по каждому из одновременно разрабатываемых пластов.

При делении шахтного поля на этажи высоту этажа принимают из условия размещения линии очистных забоев в пределах одного этажа, так как ведение горных работ на нескольких этажах ведет к их разбросанности.

При делении шахтного поля на панели количество лав в панели принимают исходя из условия достижения максимальной нагрузки на панель. В большинстве случаев в пределах яруса располагается один очистной забой.

Месячную нагрузку на очистной забой при механизированной выемке на пластах пологого и наклонного падения ориентировочно можно определить по формуле

9

Ам=nmср.оlrncγc,

где n количество рабочих дней в месяце (в расчетах можно принять равным 25); l длина лавы, м; r – ширина захвата комбайна (вынимаемой полосы), м; nc – количество стружек, снимаемых в сутки (количе-

ство циклов); γ – плотность угля, т/м3; с – коэффициент извлечения угля в очистном забое (0,95-0,98).

Коэффициент влияния глубины разработки и угла падения пластов кг определяют по формуле

кг = (Нв1++ННsinв α)

где Нв глубина верхней границы шахтного поля, м; α – угол падения пластов, град.

7. Определение действующей линии очистных забоев

При выемке пластов тонких и средней мощности столбовыми или сплошными системами разработки действующая линия очистных забоев для каждого из одновременно разрабатываемых пластов определяется по формуле

hд = LАΣгкРочс,

о

где Аг производственная мощность шахты, т/год; коч – коэффициент, учитывающий долю добычи угля из очистных забоев (для Кузбасса: пласты средней мощности – 0,9, мощные – 0,8 – 0,75); L – скорость подвигания работ, м/год; Ро – суммарная мощность одновременно

разрабатываемых пластов, т/м2; с коэффициент извлечения в забое

(0,95-0,98).

При пологом и наклонном падении в одновременную разработку рекомендуется вводить не более 2-3 пластов.