А.В. Ремезов Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. Методические указания по практическим занятиям для студентов специальности 330500

10

блоки в шахтном поле. Блок, где расположен главный ствол, называется центральным.

Принимают решения о делении шахтного поля на блоки по данным расчета, определяющего сечение воздухоподающего ствола. Для этого производят упрощенный расчет количества воздуха, необходимого для проветривания шахт Кузбасса, по формуле

Qшо =1,2QшКr ,

где Qшо – общий расход воздуха для шахты, м3/мин; Qш – расход воздуха для шахты по метану, м3/мин; Кr – коэффициент, учитывающий горнотехнические и горно-геологические условия разработки.

Расход воздуха для шахты по метану определяют по формуле

Qш = ∑Qшп ,

где Qшп – расход воздуха для шахтопласта, м3/мин.

Qшп = 100qшпАшп /( 24 60с),

где qшп – относительная метанообильность выработок шахтопласта, м3/т; Ашп – добыча с шахтопласта, т/сут; с – допустимое содержание метана в исходящей струе шахты (крыла), % (с=0,75).

Коэффициент Кr рассчитывают по формуле

Кr=1+К4+К5+К6+К7+К8+К9+К10,

где К4 – коэффициент, учитывающий утечки воздуха за пределы выемочных участков; К5 – коэффициент, учитывающий вентиляцию поддерживаемых выработок; К6 – коэффициент, учитывающий утечки и распределение воздуха в зависимости от числа одновременно разрабатываемых горизонтов; К7 – коэффициент, учитывающий обособленно проветриваемые камеры; К8 – коэффициент, учитывающий число проветриваемых участков, К9 – коэффициент, учитывающий схему вентиляции шахты; К10 – коэффициент, учитывающий обособленно проветриваемые подготовительные выработки.

11

Значения коэффициентов приведены в табл. 3.

	Значение коэффициентов	Таблица 3
Коэффици-	Характеристика горнотехнических и гор-	Значение
ент	но-геологических условий	коэффици-
		ентов
К4	Обратный порядок отработки выемочного	0,20
	поля при пластовой подготовке
	То же при полевой подготовке	0,10
К5	Прямой порядок отработки шахтного поля	0,15
	при пластовой отработке
	То же при полевой подготовке	0,10
К6	При работе одного горизонта	0
К7	Обособленное проветривание камер	0,10
К8	Проветривание одного-четырех участков	0,15
	Проветривание 5-10 участков	0,20
К9	Центральная схема проветривания	0,20
	Фланговая крыльевая схема проветрива-	0,15
	ния
	Фланговая групповая схема проветривания	0,10
	Фланговая участковая схема проветрива-	0
	ния
К10	Столбовая система разработки без под-	0,20
	рывки боковых пород и прочие системы
	разработки
	Столбовая система разработки с подрыв-	0,10
	кой боковых пород

При пластовой подготовке, фланговой схеме проветривания и прямом порядке отработки крыльев шахтного поля можно принять Кr=1,95, в тех же условиях, но при полевой подготовке, Кr = 1,7.

Сечение воздухоподающего ствола, исходя из условий нормального проветривания шахты, составит

Sств =Qшо / 60ν ,

где Sств – сечение воздухоподающего ствола в свету, м2; v – допустимая скорость движения воздуха по воздухоподающему стволу по ПБ

(v = 8 м/с).

12

По вычисленному сечению приближаемся к типовому сечению

(табл. 4.)

Таблица 4

Типовые сечения стволов

Дств, м	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0
Sств, м2	12,56	15,89	19,62	23,74	28,26	33,16	38,46	44,15	50,24

Если получаем, что Sств> 50,24 м2, то принимаем решение о целесообразности деления шахтного поля на блоки.

Порядок выполнения работы:

1.Произвести расчет производственной мощности шахты, выбрать типовую;

2.Определить срок службы шахты.

3.Произвести расчеты по определению сечения воздухоподающего ствола.

Контрольные вопросы:

1.На какие части делят шахтное поле, чем это вызвано?

2.Что называют крылом шахтного поля, блоком, горизонтом, панелью?

3.Чем руководствуются проектировщики при выборе производственной мощности шахты?

4.Как определяют срок службы шахты?

Практическая работа № 3

Подготовка отдельных частей шахтного поля. Выбор способа подготовки шахтного поля

Цель работы: Приобретение навыков в конструировании подготовки пластов в шахтном поле.

Теоретические положения: Подготовкой называют проведение горных выработок после вскрытия месторождения, обеспечивающих условия для применения определенных систем разработки.

13

Подготовка осуществляется на уровне транспортного горизонта и непосредственно по пластам, принятым к разработке.

Подготовка шахтопластов (выемочных полей) предусматривает деление на более мелкие части, удобные для разработки.

На уровне транспортного горизонта осуществляют индивидуальную, групповую и комбинированную подготовку.

При индивидуальной подготовке основные выработки горизонта (штреки) проводят непосредственно по разрабатываемым пластам или полевыми. Срок службы этих выработок равен времени отработки выемочных ступеней. На основные выработки горизонта транспортируется полезное ископаемое со всех выемочных полей пласта.

При групповой подготовке основные выработки горизонта объединяют свиту пластов, с выемочных полей которых полезное ископаемое доставляется на промквершлаги или гезенки. Промквершлаги или гезенки соединяются основными групповыми штреками.

Комбинированная подготовка включает индивидуальную и групповую в пределах одного и того же транспортного горизонта.

Целесообразность принятия групповой или индивидуальной подготовки определяется по горно-геологическим условиям залегания пластов или экономической оценкой.

В результате экономической оценки определяют необходимость принятия групповой подготовки при условии (при двухстороннем шахтном поле), когда

КпшS'+Кпкlпкnв ≤ ri S 2n / L' ,

где Кпш – затраты на проведение группового (полевого) штрека, р./м; S' – длина полевого (группового) штрека, м; Кпк – затраты на проведение промквершлага, р./м; 1пк – длина промквершлага, м; nв – количество выемочных полей; ri – стоимость поддержания штреков по пластам в случае индивидуальной подготовки, р./м в год; S2 – длина шахтного поля по простиранию, м; n – количество группируемых пластов в свите; L' – средневзвешенная скорость подвигания очистных забоев, м/год.

Применяют погоризонтную, панельную и этажную подготовку выемочных полей.

Погоризонтной подготовкой называют такое расположение горных выработок, когда отработка пластов в пределах выемочной ступени

14

осуществляется лавами по падению или восстанию. Применяют при углах падения пластов до 10°.

Панельная подготовка предусматривает такое расположение горных выработок, при котором шахтопласт делится на части, ограниченные по падению и восстанию основными выработками на уровне транспортного горизонта, а по простиранию – условными границами соседних панелей, шахтного поля или блоками. Отработку пласта производят ярусами на панельный бремсберг или уклон. Панели могут быть однокрылые или двукрылые. Длина панели по простиранию может быть определена расчетами [3, 4]. Панельную подготовку применяют на пологих и наклонных пластах.

Этажной подготовкой называют такое пространственное расположение выработок, при котором шахтопласт делится на части, вытянутые по простиранию и ограниченные границами шахтного поля или блока, а по падению – основными выработками транспортного горизонта. Пласты отрабатываются по простиранию на всю длину этажа с выемкой по падению или по простиранию. Этажная подготовка применяется на крутонаклонных и крутых пластах и редко на пологих и наклонных. При групповой подготовке пластов на уровне транспортного горизонта расстояние между промквершлагами определяется расчетами.

Порядок выполнения работы:

1.По результатам расчетов или исходя из горно-геологических условий определить схему подготовки на уровне транспортного горизонта.

2.Изобразить на тетрадном листе принятого варианта вскрытия месторождения.

Контрольные вопросы:

1.Назовите способы и схемы подготовки пластов в шахтном поле.

2.Назначение группирования пластов ?

3.Назовите отличительные признаки подготовки на уровне транспортного горизонта и выемочных полей.

4.Как определяется размер выемочного поля по простиранию?

15

Практическая работа № 4

Технологические схемы и средства механизированной выемки угля. Определение действующей линии очистных забоев по шахте

Цель работы: приобретение знаний и навыков в выборе технологической схемы и средств механизации выемки угля, в определении действующей линии очистных забоев по шахте.

Теоретические положения: В зависимости от горно-геологических условий, мощности пласта, охраны выработок принимают ту или иную схему и средства по механизированной выемке угля в очистном забое.

Под технологией очистной выемки следует понимать совокупность производственных процессов, выполняемых в определенной последовательности в пространстве и времени и направленных на получение готовой продукции (в нашем случае угля).

При выемке пластов тонких и средней мощности столбовыми или сплошными системами разработки действующую линию очистных забоев по каждому из принятых к одновременной разработке пластов в шахтном поле определяют по формуле

hд = Аr Kоч ,

LΣρoc

где Аr – производственная мощность шахты, т/год; Kоч – коэффициент, учитывающий добычу угля из очистных забоев (Kоч = 0,9); L – скорость подвигания действующей линии очистных забоев по шахте, м/год; ∑ρо - суммарная производительность одновременно разраба-

тываемых пластов, т/м2; с – коэффициент извлечения угля в очистном забое (с = 0,95-0,97).

Годовое подвигание действующей линии очистных забоев определяется по формуле

L = N r n ,

где N – число рабочих дней в году (N = 300); r – ширина захвата комбайна, м; nц – количество циклов по выемке угля в очистном забое за сутки; K – коэффициент, учитывающий влияние горно-геологических условий на ритмичность работы лавы (K = 0,85-0,95).

16

Если скорость подвигания забоев по пластам различна, то определяют средневзвешенную по формуле

Lc = ∑Li mi / ∑mi ,

где Li – годовое подвигание очистного забоя по разрабатываемому пласту мощностью mi.

Действующая линия очистных забоев по шахте

hдш = nо h,

где nо – число одновременно разрабатываемых пластов. Число действующих лав по шахте

nз = hд /lл,

где lл – средняя длина лавы, м.

На шахтах с высоким уровнем механизации следует иметь резерв- но-действующий забой на случай аварийной остановки действующего. Резервно-действующим называют очистной забой, добыча из которого осуществляется в 1-2 смены в сутки. Тогда общая линия очистных забоев равна

hобщ = hдш + hрез ,

где hрез – резервно-действующая линия очистных забоев, м. Наклонную высоту этажа или яруса определяют по формуле

Нэт( яр) = nлlл +∑hц +∑hш ,

где nл – число лав в этаже или ярусе, расположенных друг под другом по падению; lл – средняя длина лавы, м; ∑hц – суммарная высота це-

ликов по падению, оставляемых в этаже или ярусе между лавами, а также между этажами и подэтажами или ярусами и подъярусами, м; ∑hш – суммарная ширина штреков в этаже или ярусе, м.

При разработке крутонаклонных и крутых пластов, для которых характерна выемка как по простиранию, так и по падению, целесообразно определять суммарную мощность пластов, которая необходима для оп-

17

ределения числа одновременно разрабатываемых пластов, обеспечивающих заданную производственную мощность:

	Σm	р	=	Аr Kоч	,
				n n Lh γс
				k л э

где ∑mp - суммарная мощность пластов, обеспечивающих производ-

ственную мощность шахты, м; nk – количество крыльев в шахтном поле; nл- количество очистных линий в крыле; L – скорость подвигания очистных работ по простиранию, м/год; hэ – наклонная высота этажа, м.

При разработке крутопадающих пластов на шахте возможно применение нескольких систем разработки. В связи с этим необходимо определять годовое подвигание по простиранию очистного фронта по каждому разрабатываемому пласту.

Для щитовой системы разработки

L = 300NnсмNвКп(lщ + 2) mlщγс1(hэ −Σhц −Σhш)

где N – число рабочих под щитом в смену, чел; nсм – число добычных смен в сутки; Nв – норма выработки на одного рабочего в смену, т; Кп

–коэффициент перевыполнения нормы выработки (Кп =1,05 – 1,10); 1щ

–длина щита по простиранию, м; ∑hц – суммарная ширина целиков –

над откаточным и минусовым штреками ( ∑hц =10-12 м); ∑hш – суммарная высота вентиляционного и откаточного штреков ( ∑hш = 5 м);

hэ – наклонная высота этажа; c1 – коэффициент извлечения запасов в щитовом столбе (0,95 – 0,97).

При разработке крутых пластов длинными столбами по простиранию годовое подвигание очистных работ определяется так же, как для пологого и наклонного залегания пластов.

При применении комбинированной системы разработки с гибким перекрытием (КГП) L определяют по нижнему слою. Если выемка нижнего слоя производится столбами по падению (вариант шахты 3- 3бис), скорость подвигания очистных забоев по простиранию определяется так же, как при щитовой системе разработки.

18

В случае применения комбинированной системы разработки с гибким перекрытием и выемкой нижнего слоя системой подэтажных штреков (вариант КузНИУИ) годовую скорость подвигания забоя по простиранию определяют по формуле

L =	300nсмNNвКпhпnп					),
	(ml γс − S	n	)(h −Σh −Σh
	щ 1	пш п	э	ц	ш

где hп – высота подэтажа; nп – число одновременно разрабатываемых подэтажей; m – мощность нижнего слоя, м; Sпш – площадь поперечного сечения подэтажного штрека, м2; c1 – коэффициент извлечения угля под гибким перекрытием (c1 = 0,88-0,92).

Потребный очистной фронт определяется как сумма длин очистных забоев одновременно разрабатываемых пластов.

Порядок выполнения работы:

1. Произвести расчеты по определению действующей линии очистных забоев по шахте и числа очистных забоев.

Контрольные вопросы:

1.Что понимают под действующей линией очистных забоев?

2.Как определяется скорость подвигания очистного забоя?

3.Для чего необходим резервно-действующий очистной забой?

4.Как определяется скорость подвигания очистных работ по простиранию при выемке столбами по падению?

Практическая работа № 5

Механизированные крепи для очистных забоев

Цель работы: Используя теоретический материал, изложенный в лекциях, ознакомиться с многообразием конструкций и типами механизированных крепей, очистных комбайнов, забойных конвейеров. На основании выданного задания выбрать тип механизированной крепи, очистной комбайн, забойный конвейер.

19

Теоретические положения: Основные типы механических крепей: поддерживающая, оградительная, поддерживающе-оградительная и ог- радительно-поддерживающая.

Взависимости от горно-геологических условий, глубины отработки, мощности пласта принимают ту или иную механическую крепь.

Многообразие гидрофицированных механизированных крепей для оснащения очистных работ представлено в приложении.

Вданной таблице по каждому виду и типу механизированной крепи обозначены ее основные параметры, а также заводы-изготовители.

Кроме того, в таблице указаны гидрофицированные крепи, выпускаемые пока только в единичных комплектах для производства их испытания, а также крепи, которые в данный период еще находятся в окончательной разработке и доработке.

Вцелом таблица знакомит студента с выпускаемыми типами механизированных крепей, находящихся в стадии испытания и доводке и мех. крепей находящихся в перспективной разработке, т.е. как бы заглядывая в будущее развития механизированных крепей.

Основным средством механизированной выемки угля на пологих и наклонных пластах являются очистные комбайны. Очистной угольный комбайн – машина, одновременно выполняющая в забое операции по отделению угля от массива, дроблению его до кусков транспортабельного размера и навалке на забойный конвейер. Угольный комбайн как выемочная машина состоит из электродвигателя, механизма подачи, исполнительного органа, погрузочного устройства систем управления

ипылеподавления.

Действие исполнительных органов большинства комбайнов основано на принципе механического разрушения угля. Наиболее эффективными являются такие исполнительные органы, при работе которых в угле возникают растягивающие напряжения без образования объемного напряженного состояния.

Исполнительные органы комбайнов должны удовлетворять ряду требований, основными из которых являются: высокая производительность; малая удельная энергоемкость процесса разрушения; высокий КПД; простота конструкции; высокая стойкость инструмента; высокая надежность работы; возможность автоматизации режимов работы; выполнение функций отбойки и погрузки угля; обеспечение высокой сортности добываемого угля; способность самозарубаться в пласт.