А.И. Набоков Технологические процессы отрасли

11

R = r2 F Ку l t,

где r2 - стоимость поддержания 1 м3 выработки в свету в зависимости от вида крепи и условий поддержания, р./м3 год (табл.5); F - площадь поперечного сечения выработки в свету, м2; l - длина выработки, м; t - срок службы выработки, лет; Ку - коэффициент, учитывающий устойчивость пород (табл.6).

Таблица 5 Стоимость поддержания 1 м3 выработки в год (r2), р.

Условия поддержания выработ-				Вид крепи
ки
			металл		железобетон
В нетронутом массиве			0,55		0,44
В зоне установившегося горно-
го давления при наличии ох-			1,0		-
ранного целика
						Таблица 6
Значения коэффициента Ку
Устойчивость пород				Вид крепи
		дерево				другие виды крепи
Устойчивые		0,5				0,4
Средней устойчивости		1,0				1,0
Неустойчивые		1,75				2,20

По результатам выполненных расчетов в тетради изобразить подготовку пластов на уровне транспортного горизонта.

12

Лабораторная работа № 3 (2 часа)

Расчет параметров очистного забоя

Очистной забой (лава) - подземная выработка большой (до 200250м) протяженности, один бок которой образован поверхностью массива полезного ископаемого (забоя лавы), а другой - обрушенными породами выработанного пространства. Лава имеет минимум два выхода на транспортную и вентиляционную выработки, расположенные на концах забоя.

Отбойка угля в очистном забое - отделение его от массива - может осуществляться механическим, буровзрывным или гидравлическим способами. Выбор способа отбойки зависит от физико-механических свойств угольного пласта, устойчивости вмещающих пород и др. Наибольшее распространение получил механический способ выемки с помощью очистных комбайнов.

Очистной комбайн - машина, которая посредством резания отделяет стружку угля от массива и грузит его на забойный конвейер. В настоящее время на пологих пластах применяют узкозахватные комбайны К-103, 1К-101, 1ГШ-68, КШ-3М, 2КШЭ, 2К-101, 2ГШ-68 и др.

Доставка отбитого угля от места отбойки до места погрузки в транспортные средства осуществляется с помощью скребковых изгибающихся конвейеров. Они передвигаются без разборки с помощью гидродомкратов.

В результате выемки угля в очистном забое породы кровли теряют опору, а следовательно, и устойчивость. Для предотвращения их обрушения в призабойное пространство очистные выработки крепят. Крепи очистных выработок разделяют на индивидуальные и механизированные.

Таким образом, процесс выемки угля в очистном забое, оборудованном механизированным комплексом, в состав которого входят очистной комбайн, лавный конвейер, механизированная крепь, а также другое гидро- и электрооборудование, включает в себя выемку и погрузку угля комбайном, доставку его лавным конвейером до конвейерного штрека, крепление очистного пространства лавы, управление горным давлением, выполнение концевых операций и др.

13

Выбор типа механизированного комплекса для конкретных горногеологических условий осуществляется путем поиска комплекса с соответствующими техническими характеристиками.

Основными параметрами очистного забоя являются длина лавы, продолжительность технологического цикла и нагрузка на лаву (очистной забой).

Длина лавы по организационному фактору при односторонней схеме работы комбайна может быть определена по формуле

lл =	[(Тсм −		tпз ) −		tкоnц ]Кг
								,
		1		1
			+		+ t	n	ц
		U х	U р			в

где Тсм - продолжительность смены, мин; tко - время концевых операций, мин; nц - число циклов (полос) по выемке; tпз - время на подгото- вительно-заключительные операции, мин; Кг - коэффициент готовности

комбайна ( Кг =0,75-0,90); Uр - рабочая скорость комбайна, м/мин; Uх - маневровая скорость комбайна при зачистке лавы, м/мин; tв - удельные затраты времени на вспомогательные операции, мин/м.

При челноковой работе комбайна выражение 1 = 0. U x

Проверка длины лавы по условиям проветривания

Длина лавы, предварительно рассчитанная по техникоорганизационному фактору, проверяется по условиям вентиляции

	lв =	60 U S		,
		nц r q m γ	C K

где U - максимально допустимая скорость движения воздуха в лаве, м/с; S - минимальная площадь поперечного сечения призабойного пространства, м2 (табл.7); nц - количество циклов выемочной машины; r - ширина захвата комбайна, м; q - норма воздуха на 1 т суточной добычи лавы, м3/мин, (для шахт I, II и III категории она соответственно составляет 1,0; 1,25; 1,5 м3/мин); m - вынимаемая мощность пласта, м; К - коэффициент, учитывающий долю метана проходящего по призабойному пространству (К = 0,4 0,6).

14

Таблица 7

Расчет минимальной площади поперечного сечения призабойного пространства

Тип крепи мехкомплекса	Расчетная формула S, м2
МК-97	S=3,45m-1,08
М-87УМП, КМТ	S=2,38m+0,9
М-75, М-85	S=3,2m-1,8
ОКП-70, УКП	S=2,25m-1,35
М-130	S=3,4m-2,9

Расчет длительности технологического цикла

Продолжительность технологического цикла (Тц) по затратам времени на основные и вспомогательные операции с учетом организационных простоев равна (при челноковой работе комбайна)

					l
	Т	=	Т	+
	ц		всп		Uр

		l		1+ К				Т
+				2		+ Т		см			,
				К			Т	− (Т + Т )
	U					п
		x		1			см пз		лн

где Твсп - время на вспомогательные (концевые) операции в течение одно-

го цикла, мин, (Твсп=15 25 мин); К1 - коэффициент, учитывающий непредвиденные простои (К1=0,8 0,96); К2 - коэффициент, учитывающий плано-

вые остановки (К2=0,8 0,9); Тп - продолжительность технологических перерывов, мин (Тп=5 15 мин); Тпз - время на подготовительнозаключительные операции, мин (Тпз=10-15 мин); Тлн - время на личные надобности, мин (Тлн=5 10 мин).

Определение производительности очистного забоя

Производительность очистного забоя (Асут) определяется на основе принятой организации работ, с учетом уже рассчитанных технологических параметров

Асут = Асм nсм ,

где Асм - сменная добыча из очистного забоя, т; nсм - количество смен по добыче.

Асут = Ац nц ,

где Ац - добыча угля за один цикл, т:

Ац = lл m r γ С.

n= Тсм− (Твсп+ Тпз + Тлн) .

цТц

15

Лабораторная работа № 4 (2 часа)

Планирование проходческих работ в панели

Планирование подготовительных работ, организация технологических процессов по проведению подготовительных выработок связаны со своевременным воспроизводством фронта очистных забоев и принятой схемой подготовки выемочных полей и очистных забоев. Необходимо постоянно обеспечивать подготовку очистного фронта, чтобы исключить задержки (разрыв во времени) с вводом очередной лавы при доработке предыдущей. С другой стороны, большое опережение подготовительных работ может привести к необходимости производить значительный ремонт и перекрепку выработок еще до начала очистных работ в подготовительном столбе. Последнее обстоятельство имеет особенно большое значение при бесцеликовой подготовке. Поэтому в каждом конкретном случае нужно выбрать рациональное соотношение между очистными и подготовительными забоями, обеспечивающее воспроизводство очистного фронта и минимальные затраты на поддержание выработок.

Панели имеют значительные размеры и разрабатываются в течение 5-10 лет. При таком сроке разработки панелей имеет значение своевременная подготовка выемочных столбов.

Таблица 8

Индивидуальное задание

№	Мощ-	Угол	Кате-	Породы			Схема	Скорость		ком-
п/п	ность	паде-	гория				работы	байна, м/мин
	пласта,	ния,	шахты по				ком-
	м	град	газу СН4				байна
				кров-		поч-		Uр		Uх
				ля		ва
1	1,3	5	I	Ар		Ар	Ч	3,5		-
2	1,8	8	III	Ал		Ар	Ч	3,0		-
3	1,5	10	II	Ал		Ал	Ч	3,7		-
4	3,0	4	I	П		Ал	О	2,9		4,2
5	2,2	12	II	П		Ар	О	3,2		4,8
6	1,6	11	III	П		Ал	Ч	4,0		-
7	1,8	20	IV	Ал		Ал	О	3,6		5,5
8	2,1	18	I	Ал		П	О	4,0		4,9
9	2,8	6	IV	Ар		Ал	О	3,8		5,7

16

Продолжение табл. 8

№	Мощ-	Угол	Кате-	Породы			Схема	Скорость		ком-
п/п	ность	паде-	гория				работы	байна, м/мин
	пласта,	ния,	шахты по				ком-
	м	град	газу СН4				байна
				кров-		поч-		Uр		Uх
				ля		ва
10	2,6	5	II	Ал		Ал	О	3,3		4,9
11	1,4	12	III	П		П	Ч	4,2		-
12	1,7	7	I	П		Ал	Ч	4,3		-
13	2,3	16	IV	Ал		Ал	О	3,8		4,8
14	2,0	12	III	Ал		Ар	О	3,4		5,2
15	2,7	8	II	Ал		Ар	О	3,6		5,0
16	1,7	16	I	Ар		Ар	О	4,0		5,6
17	3,1	15	I	Ал		Ал	О	3,3		4,8
18	2,4	10	II	Ал		Ар	О	3,7		5,0
19	2,2	9	II	Ар		П	О	3,6		5,3
20	1,8	14	III	Ал		П	Ч	3,1		-
21	2,4	6	IV	Ал		Ал	О	3,8		4,8
22	1,9	18	III	Ал		Ар	О	3,5		5,4
23	1,7	8	I	П		Ал	Ч	3,9		-
24	3,5	5	I	П		Ал	О	2,9		4,8
25	1,8	19	II	Ал		Ар	О	3,9		5,1

Рассмотрим планирование проходческих работ в панели при наиболее распространенных схемах подготовки.

Рис.1. Схема к определению соотношения между очистными и подготовительными забоями

17

Схема 1. В панели в работе должны находиться две лавы (рис.1), оборудованные механизированными комплексами. Подготовка лав производится с оставлением целиков. Определить расстояние Х, когда нужно приступить к проведению конвейерного штрека Зк, чтобы в срок ввести в работу очистной забой № 3.

Введем следующие обозначения:

Uоч - средняя скорость подвигания очистных работ, м/мес.; Uп - скорость проведения штреков, м/мес.;

Uмк - скорость проведения монтажной камеры, м/мес.;

Тм - время монтажа комплекса и транспортных средств, мес.; tз - запас времени, мес.;

S - размер выемочного столба, м; l - длина лавы, м;

а- размер целика у бремсберга, м.

Кмоменту окончания выемки столба № 1 должна быть подготовлена к работе лава № 3. За это время необходимо провести конвейерный штрек Зк, монтажную камеры 3 м и произвести монтаж комплекса и транспортных средств.

Исходя из поставленной задачи, имеем:

Х	=	S	+
U оч		U п

S

Х = Uоч Uп

U lмк + Т м + tз ;

			l
	+			+ Т м +	tз .
		U мк

Пример 1. Дано: S = 1000 м, l = 100 м, Uоч = 100 м/мес.,

Uп = 200м/мес., Uмк = 50 м/мес., Тм = 0,7 мес., tз = 0,5 мес.

	Х =		1000		+	100		+	0,7 +		= 820	м.
		100								05
			200			50

Таким образом, для своевременной подготовки лавы № 3 к проведению конвейерного штрека нужно приступить, когда забой лавы № 1 будет находиться на расстоянии 820 м от бремсберга.

Пример 2. Дано: S = 700 м, l = 100 м, Uоч = 100 м/мес.,

Uп = 150 м/мес., Uмк = 50 м/мес., Тм = 0,7 мес., tз = 0,5 мес.

	700		100					м > 700 м.
Х = 100		+			+ 0,7	+ 05	= 787
			50
	150

18

В данном случае проведение конвейерного штрека 3к нужно начинать раньше, чем будет введена в работу лава № 1, т.к. Х больше длины выемочного столба. Определим время начала проведения штрека 3к.

S − a

=

S − У

+

l

+

Т

м

+ t ;

Uоч

Uп

Uмк

з

S −

a

l

У =

S −

−

−

Т м −

=

U п

U

оч

U мк

t з

		700− 10				100
=	700−	150			−			−	0,7 −	05	= 475 м
			100			50

Следовательно, к моменту пуска в работу лавы № 1 конвейерный штрек 3к должен быть проведен на 475 м, т.е. начать его проведение необходимо за 475/150 = 3,17 мес. до ввода в работу лавы № 1.

Лабораторная работа № 5 (2 часа)

Определение главных параметров карьера

К главным параметрам карьера относят коэффициент вскрыши, производственную мощность и срок службы, конечную глубину, углы откоса бортов и размеры карьера. При определении главных параметров (в учебных целях) следует исходить из того, что все размеры, характеризующие поперечное сечение карьера, постоянны на всем простирании залежи и рассматриваются на примере одного профиля рис.2.

Углы откосов бортов карьера в конечных контурах зависят от фи- зико-механических свойств, слагающих борта пород, условий их залегания, обводненности, глубины карьера и изменяются в диапазоне 35450. Углы откосов рабочих бортов в основном определяются технологическими факторами - шириной рабочей площади и выемкой уступа, а величина их может изменяться от 10 до 250. Углы откосов нерабочего борта определяются углом падения залежи, породами, слагающими борт, и их физико-механическими свойствами, наличием транспортных коммуникаций на борту и изменяются от 35 до 450.

		19
α
		Bk
h1	ho
h2		Hк
h3
	Bp		Bн
h4
h5		M	Hk
h6		mr
h7
h8
h9	γ B	γ л
h10		Bd
б
		LК
h1		ho
h2
h3
h4
h5			Hk
h6
h7
h8	γ T	γ T
h9
h10		LD
Рис.2 .Параметры карьера: α -в поперечном сечении
		б-в продольном сечении

								Индивидуальное задание												Таблица 9
№	Размер		Длина ла-			Скорость		Скорость			Скорость			Продолжи-			Запас	време-		Размер
п/п	выемоч-		вы, м			подвигания		проведения			проведения			тельность			ни, мес			целика у
	ного	стол-				очистных		штреков,			монтажной			монтажа		ком-				бремс-
	ба по про-					работ, м/мес.		м/мес.			камеры,			плекса, мес.						берга, м
	стира-										м/мес.
	нию, м
	S1	S2	l1		l2	Uоч 1	Uоч 2	Un 1	Un2		Uмк 1	Uмк 2		Тм1	Тм2		tз1		tз2	α
1	1100	800	90		100	90	110	150		180	60		65	0,6		0,5	0,5		0,6	10
2	1200	900	100		90	100	120	140		190	70		50	0,7		0,5	0,5		0,6	15
3	1300	700	110		120	110	100	150		200	80		70	0,8		0,5	0,5		0,6	20
4	1400	800	120		110	120	100	200		250	90		75	0,9		0,6	0,5		0,6	25
5	1500	900	130		150	130	150	130		220	100		85	0,9		0,6	0,6		0,5	30
6	1600	1000	140		120	140	120	200		240	100		70	1,0		0,7	0,6		0,5	10
7	1700	600	150		160	150	135	190		260	110		70	1,0		0,7	0,6		0,5	15
8	1800	700	160		120	160	100	220		210	110		90	1,1		0,7	0,6		0,5	20
9	1150	800	170		190	90	140	150		230	100		95	1,4		0,8	0,5		0,6	25
10	1250	900	180		110	100	100	170		200	80		75	1,5		0,8	0,6		0,5	30
11	1350	1000	190		120	100	110	200		215	130		90	1,6		0,8	0,7		0,6	10
12	1450	600	200		130	120	90	250		260	120		70	1,8		0,9	0,7		0,6	15
13	1500	700	100		140	150	150	220		280	50		60	0,5		0,6	0,5		0,6	20
14	1550	800	110		100	140	140	230		300	70		50	0,6		0,6	0,5		0,5	25
15	1600	900	120		120	130	160	240		200	70		60	0,7		0,6	0,5		0,6	30
16	1200	1000	130		140	110	130	180		250	80		75	0,5		0,7	0,6		0,5	40