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

10

Скорость подвигания очистных работ можно определить по фор-

муле

L =300rnc кг ,

где r – ширина захвата комбайна, м; nс – количество циклов в сутках:

nс = Ас / l m r γ c,

где m – вынимаемая мощность пласта, м; Ас – суточная добыча из очистного забоя, т; l – длина очистного забоя, м; γ – плотность угля, т/м3; кг – коэффициент, учитывающий горно-геологические условия (0,85- 0,95).

Если скорость подвигания забоев по одновременно разрабатываемым пластам неодинакова, то определяют ее средневзвешенную величину

L′ = ΣLi mi , Σmi

где Li – скорость подвигания забоя по отдельным пластам, м/год; mi – мощность соответствующих пластов, м.

Определяют число действующих забоев по пласту:

hз = hдд .

Число действующих забоев по шахте:

nзш = nз nо .

Резервные забои предусматриваются на шахтах, имеющих низкий уровень механизации в очистных забоях (буровзрывная, отбойными молотками). На шахтах с высоким уровнем механизации следует иметь резервно-действующие забои из расчета 1 резервно-действующий забой на 5-6 обычных забоев, а в сложных горно-геологических условиях

– на 3-4 забоя.

11

Резервно-действующими называют очистные забои, добыча в которых осуществляется в 1-2 смены в сутки. В случае аварийной остановки действующего резервно-действующий забой включается на полную нагрузку.

Общая линия очистных забоев равна:

hо = hзш l + hр l.

Наклонная высота этажа (яруса) составит:

hяр = nл l + Σhц + Σhш , м,

где nл – количество лав в ярусе по падению пласта; ∑hц – суммарная ширина целиков, м; ∑hш - суммарная ширина штреков, м.

Пример. Определить линию очистных забоев для шахты с усло-

виями: Аг = 2,4 млн т; коч = 0,9;

L = 300 0,63 6 0,9 = 1020 м/год;

∑Ро = (1,5+2,0) 1,35 = 4,72 т/м2; с = 0,95.

Действующая линия очистных забоев по каждому пласту hq = 2400000 0,9/1020 4,72 0,95 = 470 м.

Количество очистных забоев по первому пласту при длине 160 м составит 470 м : 160 м = 3, по второму пласту при длине 120 м –

470 : 120 = 4.

Фактическая действующая линия очистных забоев по шахте соста-

вит 160 3 + 120 4 = 960 м.

Приняв один резервно-действующий очистной забой по шахте по второму пласту, общая линия очистных забоев составит h0 = 960 м + 120 м = 1080 м.

8. Определение действующей линии очистных забоев при разработке мощных крутых пластов

При разработке крутонаклонных и крутых пластов, особенно мощных, для которых характерна выемка как по простиранию, так и по падению, целесообразно определять суммарную мощность пластов, которую необходимо ввести одновременно в разработку, чтобы обеспечить заданную производственную мощность шахты. В этом случае принимают решение о линии очистных забоев для каждого пласта.

12

Суммарную мощность пластов ∑mр , обеспечивающую заданную производственную мощность шахты, определяют по формуле

	∑mp =	Aгкоч	,
		nкnлLhэγс

где nк – количество крыльев в шахтном поле; nл – количество очистных линий в крыле; hэ – наклонная высота этажа, м; L – скорость подвигания очистных работ по простиранию, м/год.

При определении nk необходимо учитывать складчатость пластов в шахтном поле.

Если шахтой разрабатываются антиклинальные или синклинальные складки, то nk может быть принято равным числу крыльев складок (однокрылая шахта) или удвоенному их числу (двукрылая шахта).

При разработке крутопадающих пластов в Кузбассе на шахте, как правило, применяют несколько систем разработки, имеющих различные направления движения очистных забоев, конфигурацию и размеры, эксплуатационные потери, скорость подвигания. При расчетах по определению потребного очистного фронта эти исходные данные рекомендуется принимать как средневзвешенные значения.

Так, годовое подвигание очистного фронта по простиранию для щитовой системы разработки определяют:

L =	300NnсмNвкп(lщ +2)			,
	ml γс (h −∑h −∑h
	щ 1 э	ц	ш)

где nсм – число добычных смен; N – число рабочих под щитом, чел.; Nв – норма выработки, т/чел.-смену; кп – коэффициент перевыполнения норм выработки (кп = 1,05-1,1); lщ – длина щита по проектированию, м; m – мощность пласта, м; ∑hц – суммарная ширина целиков

над откаточным и минусовым штреками (10-12 м); ∑hш – суммарная

высота вентиляционного и откаточного штреков, м; с1 – коэффициент извлечения запасов в щитовом столбе (0,9-0,85).

При применении комбинированной системы разработки с гибким перекрытием (КГП) скорость подвигания по простиранию определяют

13

нижним слоем. При разработке нижнего слоя системой подэтажных штреков (вариант КузНИУИ) годовую скорость подвигания очистного забоя по простиранию определяют по формуле

L =	300NnсмNвкпhпnп				,
	(h m γс − s	n )(h −∑h −∑h )
	п нс 1	пш п э	ц	ш

где hп – высота подэтажа, м; nп – число одновременно разрабатываемых подэтажей; mнс – мощность нижнего слоя, м; sпш – площадь поперечного сечения подэтажного штрека вчерне, м2; с1 – коэффициент извлечения угля под гибким перекрытием (0,88-0,92).

В формулах углеспускные печи не учитываются. Потребный очистной фронт определяется как сумма длин очистных забоев одновременно разрабатываемых пластов.

Например, для обеспечения добычи шахты Аг требуется одновременно разрабатывать пласты m1 , m2 , m3 , m4 в двукрылом шахтном поле (синклинальную складку). Выемочное поле одностороннее. Для пласта m1 применяются длинные столбы по простиранию, для пластов m2 и m3 – щитовая система разработки, для пласта m4 – КГП. Тогда

nк = 2 2 = 4, nп = 1.	Для пласта m1 длина очистных забоев равна
l1 = hэ −∑hц −∑hш ,	для пластов m2 и m3 длина забоев равна lщ1 и

lщ3. Для пласта m4 длина очистного фронта будет равна суммарной длине очистных забоев монтажного слоя lм = hэ −∑hц −∑hш и ниж-

него слоя lнс = hпhп.

Действующая линия очистных забоев для данных условий будет равна

hq = nknл(l1+lщ2+lщ3+lм.с+lнс).

Общая (действующая и резервная) линия очистных забоев определяется для крутых пластов:

ho = nкnл ∑li ,

где ∑li – суммарная длина очистных забоев по разрабатываемым и резервным пластам.

14

Фактически необходимо ввести в работу пласты суммарной мощностью

∑mф = ∑mркр ,

где кр – коэффициент резерва (кр≥1,25).

Пример. Месторождение представлено 12 рабочими пластами:

m1 = 3,0; m2 = 2,0; m3 = 4,0; m4 = 1,4; m5 = 7,4; m6 = 2,4; m7 = 6,0; m8 = 5,0; m9 = 1,2; m10 = 4,8; m11 = 1,9; m12 = 3,7 м.

Суммарная мощность рабочих пластов ∑m = 42,9 м.

Плотность угля γ = 1,3 т/м3. Угол падения пластов α = 45°-55°. Способ подготовки шахтного поля – этажный. Размер шахтного поля по простиранию s = 4500 м. Глубина разработки Н = 450 м. Мощность наносов – 20 м. Зона окисления угля – 30 м. Вертикальная высота этажа hв = 100 м. В шахтном поле 4 этажа.

Подготовка пластов групповая, на передний промквершлаг. Шахтное поле двукрылое. Промышленные запасы шахтного поля zпр=100 млн т. Эксплуатационные потери (средневзвешенные) – 25 %.

Для разработки пластов принимаем следующие системы разработ-

ки:

- m1, m3, m8, m10 , m12 – щитовая система разработки (длина щита

30 м);

-m2, m4, m6, m9, m11 – длинные столбы по простиранию (длина лавы в

этаже – 115 м);

- m5, m7 – комбинированная система разработки с гибким перекрытием (суммарная длина лав монтажного слоя – 115 м, длина забоя нижнего слоя – 30 м).

Примечание: суммарная длина лав в этаже по пластам m2, m4, m6, m9, m11, m5, m7 принята из расчета l = hэ −∑hц −∑hш =

130-(4+6)-(3 2)=114 м.

Остальные параметры забоев принимают по технологическим схемам.

Годовое подвигание очистных забоев (по простиранию пластов) определяют расчетами, что составит соответственно по пластам:

L1 = 350, L2 = 400, L3 = 350, L4 = 450, L5 = 210, L6 = 420, L7 = 230, L8 = 260, L9 = 500, L10 = 250, L11 = 480, L12 = 380 м.

15

Суточная добыча с пластов составляет соответственно:

А1 = 250, А2 = 210, А3 = 300, А4 = 200, А5 = 210, А6 = 230, А7 = 450,

А9 =180, А10 = 410, А11 = 190, А12 = 290.

Производственная мощность шахты определяется по формуле и составляет Аг = 1,8 млн т.

Наклонная высота этажа равна hэ =100 / sin 50 =130 м. Средневзвешенное подвигание очистных забоев

L′ = 350 3+400 2,1+350 4+450 1,4+210 7,4+420 2,4+230 6+260 5+ +500 1,2+250 4,8+480 1,9+380 3,7/3+2,1+4+1,4+7,4+2,4+6,5+1,2+ +4,8+1,9+3,7 = 312.

Для обеспечения проектной мощности необходимо ввести в одновременную разработку пласты суммарной мощностью

∑mр =1,8 106 0,8/2 1 130 1,3 0,75 312 = 20,4.

Принимают к одновременной разработке пласты m1 , m2 , m3 , m4,

m5 , m6 .

Тогда действующая очистная линия в одном крыле составит:

-пласты m2 , m3 – длина щита – 30 м;

-пласт m1 – длина лав – 114 м;

-пласт m4 – длина лав – 114 м;

-пласт m5 – длина лав верхнего слоя – 114 м; длина забоев нижнего слоя – 30 м;

-пласт m6 – длина лав – 114 м;

Итого: 546 м.

При двукрылом шахтном поле и односторонних выемочных полях действующая линия очистных забоев на шахте составит hд = 546 2 1=1092 м.

С учетом резерва в работе должны находиться пласты суммарной мощностью ∑mo = 20,4 1,25 = 25,6 м, т.е. с учетом резерва в разработ-

ку должен быть вовлечен и пласт m1 = 6,0 м (щитовая система разработки lщ = 30 м).

Общая линия очистных забоев по шахте в целом составит ho = 1092+2 30 = 1152 м.

При разработке другой группы пластов действующая и общая линии очистных забоев будут меняться в зависимости от системы разработки.

16

Решая вопрос о резервной линии очистных забоев, необходимо исходить из того, что при дорогостоящей комплексной механизации иметь отдельные резервные лавы оказывается неэкономичным. В этом случае целесообразно иметь резерв в производительности комплексов (увеличенную длину лав, свободную смену).

Технико-экономические показатели шахты

	Наименование показателей	Единица	Показате-
		измерения	ли
	Годовая производственная мощность шахты	млн т
	Срок службы шахты	лет
	Срок строительства шахты	лет
	Размеры шахтного поля
	по простиранию	м
	по падению	м
	Количество рабочих пластов	пл
	Суммарная мощность пластов	м
	Суммарная производительность пластов	т/м2
	Угол падения пластов	град.
	Балансовые запасы	млн т
	Промышленные запасы	млн т
	Коэффициент извлечения	-
	Марки добываемого угля	-
	Категория шахты по газу	-
	Действующая линия очистных забоев	м
	Средняя длина очистного забоя	м
	Количество очистных забоев	шт.
	Подвигание очистных забоев	м/мес
	Средняя производительность очистного забоя	т/сут

9.Околоствольный двор

Взависимости от принятой схемы вскрытия и способа подготовки принимают тип околоствольного двора. Дают описание камер и выработок околоствольного двора. Описывают движение составов у главного и вспомогательного стволов.

Схема околоствольного двора должна быть простой, с минимальным количеством выработок и закруглений, соответствовать совре-

17

менным тенденциям развития подземного транспорта и другим требованиям.

10. Построения планограммы работ в очистном забое

Основным производственным процессом добычи угля является очистная выемка.

В современных условиях очистная выемка угля характеризуется непрерывным и ритмичным процессом.

При поточной организации производства весь процесс характеризуется зачастую повторяющимися циклами. При этом в самом цикле существует множество операций, выполнение которых совмещено во времени.

Весь процесс добычи угля в очистном забое можно изобразить в виде определенного графика.

Обычно для изображения процесса добычи угля в комплексномеханизированном забое применяют координатные графики, на которых наглядно изображаются протекающие во времени и в пространстве все основные процессы и операции.

Расчет продолжительности основных операций, протекающих в очистном забое, подробно описан в [9].

11. Заключение

По результатам выполненной работы преподавателем окончательно оценивается усвоенность лекционного материала студентом и способность студента к индивидуальной работе согласно полученному заданию.

12. Список рекомендуемой литературы

1.Бурчаков А.С. Процессы подземных горных работ / Н.К. Гринь-

ко, И.Л. Черняк. – М.: Недра, 1982. – 423 с.

2.Правила безопасности в угольных шахтах (РД 05-94-95). – М.,

1995.

3.Егоров П.В. Подземная разработка пластовых месторождений (практикум для студентов) / Е.А. Бобер, Ю.Н. Кузнецов. – М.: Изд-во Моск. гос. горн. ун-та, 1995. – 217 с.

18

4.Егоров П.В. Практикум по подземной разработке пластовых месторождений: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. / Е.А. Бобер, П.М. Плесков; КузГТУ. – Кемерово, 1995. – 181 с.

5.Воспроизводство вскрытых и подготовленных запасов угля на шахтах./ Под ред. Н.К. Гринько. – М.: Недра, 1980. – 352 с.

6.Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых./ Под общ. ред. А.С. Бурчакова. – М.: Недра, 1983. – 473 с.

7.Шахты Кузбасса: Справочник / В.Е. Брагин, П.В. Егоров, Е.А. Бобер и др. – М.: Недра, 1994. – 352 с.

8.Липкович С.М. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. – М.: Недра, 1969. – 205 с.

9.Ремезов А.В. Методические указания по практическим занятиям для студентов, обучающихся по специальности 330500 "Безопасность технологических процессов и производств (в горной промышленности)". – Кемерово, 2002 .

Приложение

В приложении выполняющему курсовой проект дается краткий графический материал для расширения знаний, полученных на лекциях и практических занятиях:

-о вскрытии шахтного поля;

-о делении шахтного поля на характерные части;

-о классификации схем и способов отработки шахтного поля;

-о порядке отработки шахтного поля;

-о порядке отработки свиты пластов в границах шахтного поля. Приведены примеры вскрытия и подготовки конкретных шахт.

Приложение 1

19

Рис. 1. Последовательность конструирования вариантов вскрытия шахтного поля