П.В. Егоров Программа и методические указания по выполнению дипломного проекта для студентов очного и заочного обучения специальности 090200

10

забой для каждой группы одновременно разрабатываемых пластов. Затем определяют производственную мощность и срок службы шахты [4, 11]. Окончательно следует принимать типовую мощность. Установлены следующие типовые мощности шахт: 1,8; 2,4; 3,0; 3,6; 4,5; 6,0 млн т в год. При ограниченных запасах и сложных условиях разработки в отдельных случаях можно принимать мощность шахты 0,9; 1,2; 1,5 млн т в год.

Срок службы горизонта при разработке пологих и наклонных пластов должен составлять 20-25 лет, а крутонаклонных и крутых не менее

10 лет.

Производственную мощность шахты необходимо увязывать со сроком службы, который следует принимать не менее 50-60 лет.

Срок службы реконструируемых шахт будет складываться из предыдущего периода работы и срока разработки нижележащих горизонтов.

Действующая и общая линия очистных забоев. Высота этажа или яруса

Всоответствии с принятой производственной мощностью шахты определяется общая и действующая линия очистных забоев [11]. При этом необходимо стремиться к максимальной концентрации горных работ.

Всвязи с этим целесообразно руководствоваться следующими рекомендациями:

−на пологих и наклонных пластах в одновременную разработку следует назначать не более двух-трех пластов;

−на крутонаклонных и крутых пластах в одновременную разработку следует назначать не более 70 % суммарной мощности пластов.

Для обеспечения ритмичной работы шахты необходимо иметь резерв. При этом следует исходить из того, что при применении механизированных комплексов резервные забои неэкономичны. В этом случае рекомендуется иметь резерв в производительности комплексов. В случае применения индивидуальной крепи резервную линию очистных забоев принимают в соответствии с действующими нормативами.

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

11

При делении шахтного поля на этажи высоту этажа принимают из условия размещения линии очистных забоев в пределах одного этажа.

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.

Раздел III. Вскрытие месторождения и подготовка пластов в шахтном поле

Деление шахтного поля на части

Прежде чем решать вопросы выбора способа и схемы вскрытия шахтного поля, необходимо иметь четкое представление о делении его на части.

Первоначально определяется необходимость деления шахтного поля на блоки. Деление на блоки следует производить тогда, когда при большой производственной мощности шахты и высокой метанообильности пластов угля не предоставляется возможным обеспечить проветривание шахты, соответствующее ПБ. Для этого делается предварительный расчет необходимого количества воздуха для проветривания шахты и определяется сечение основных воздухоподающих выработок. Количество очистных забоев в блоке определяется его производительностью и увязывается с общим фронтом очистных работ на шахте.

Затем производится деление шахтопласта (блока) в пределах выемочной ступени на панели, этажи или столбы по восстанию (падению) в зависимости от горно-геологических условий месторождения и подготовки пластов на уровне транспортного горизонта.

Вскрытие пластов в шахтном поле

В зависимости от задания на дипломное проектирование вскрытие рассматривается для одного рабочего горизонта или для всего шахтного поля (по согласованию с руководителем).

Руководствуясь ранее принятыми решениями по производственной мощности шахты и делению шахтного поля на части и учитывая горногеологическую характеристику месторождения, выбирают рациональные способ и схему вскрытия шахтного поля.

Далеко не всегда способ вскрытия и расположение промплощадки

12

являются очевидными. В подавляющем большинстве случаев технически пригодными могут быть несколько вариантов. Выбор наиболее рациональной схемы вскрытия необходимо производить методом техни- ко-экономического сравнения конкурентоспособных вариантов [11].

Подготовка и порядок разработки пластов

Деление шахтного поля на части уже решено при определении способа и схемы вскрытия. Поэтому здесь подробно рассматривается подготовка пластов на уровне транспортного горизонта, а также в пределах выделенных частей (блоков, панелей, этажей). Обосновывается индивидуальная, групповая или комбинированная подготовка пластов на горизонте.

При решении вопросов подготовки и порядка разработки пластов можно применять, по согласованию с руководителем, метод вариантов.

Данный раздел является важнейшим разделом дипломного проекта, так как здесь формируется облик (конструкция) горного предприятия. Поэтому, рассматривая вскрытие и подготовку пластов в шахтном поле, необходимо определять (предварительно) систему, способ и схему проветривания шахты, а также количество подаваемого воздуха.

Выбирается место заложения групповых штреков, блочных и промежуточных квершлагов и место заложения главного ствола шахты. При этом необходимо учитывать также расположение промплощадки шахты и величину потерь угля в охранных целиках.

На расположение стволов и промплощадки оказывает влияние ряд подземных и поверхностных факторов. Поэтому эти вопросы нужно решать совместно.

Обосновывается порядок разработки пластов, этажей и выемочных полей. При этом необходимо учитывать:

−первоочередную выемку защитных пластов;

−необходимость ослабления тяжелых проявлений горного давления (разгрузки пластов);

−необходимость надежной изоляции отработанных участков при разработке пластов с самовозгорающимися углями;

−возможность уменьшения длины выработок и снижения затрат на их поддержание.

По этому разделу выполняется один или два листа чертежей, на которых изображают:

13

−схему вскрытия месторождения и подготовку пластов (вертикальная и горизонтальная проекции). Горизонтальная проекция изображается на пластовой карте транспортного горизонта. Вертикальная проекция представляет собой разрез по главному стволу и главному квершлагу, М 1:5000 или 1:10000;

−сечение главных и вспомогательных вскрывающих выработок

(стволов), М 1:100 или 1:50;

−характерные сопряжения стволов с главными выработками.

РАЗДЕЛ IV. ОКОЛОСТВОЛЬНЫЙ ДВОР И КАМЕРЫ

В зависимости от принятой схемы вскрытия и места расположения главного стола шахты выбирается схема околоствольного двора. Определяется длина основных выработок, а их сечение проверяется по допустимой скорости движения воздуха. Дается описание основных камер (подземной подстанции, склада ВМ, электровозного депо, зарядной, насосной, водосборников и др.). Размещение и объем камер должны соответствовать нормативам.

Схема околоствольного двора должна быть по возможности простой с минимальным количеством выработок и сопряжений, но обеспечивать эффективное обслуживание подземного хозяйства шахты.

По данному разделу выполняют один лист чертежей, на котором изображают:

−схему околоствольного двора, совмещенную с генеральным планом промплощадки, М 1:500 или 1:200;

−сечения основных ветвей, М 1:50;

−профиль ветви, сопрягающейся с клетевым стволом.

14

РАЗДЕЛ V. ПРОВЕДЕНИЕ КАПИТАЛЬНЫХ

ИПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

Вразделе сначала обосновывается технология проведения всех выработок проектируемой шахты.

Детальный проект проведения одной из выработок (главного или промежуточного квершлага, полевого или пластового штрека, бремсберга или уклона и т.д.) разрабатывается по согласованию с руководителем.

Определяется необходимое сечение выработки по условиям транспорта и проверяется по допустимой скорости движения воздуха. Если выработка будет служить в качестве вентиляционной при разработке нижележащего горизонта, то количество воздуха нужно рассчитывать исходя из ожидаемого газовыделения ни нижнем горизонте.

Выбирается вид крепи и производится ее расчет. Разрабатывается паспорт крепления. Обосновывается способ проведения и выбор про-

ходческих машин и оборудования [21]. Рассчитывается проветривание выработок. Кратко описывается организация работ и последовательность выполнения основных и вспомогательных технологических операций. Меры безопасности в забое.

Производится расчет штата рабочих, величины затрат на 1 м выработки по заработной плате, материалам, амортизации, электроэнергии. Определяется полная стоимость проведения 1 м выработки.

При выполнении данного раздела рекомендуется использовать опыт передовых проходческих бригад.

По разделу выполняют один лист чертежей, на котором изображаются:

−технологическую схему проведения выработки в трех проекциях

сразмещением основного проходческого оборудования (в том числе сечения готовой выработки);

−схему проветривания выработки;

−характерные узлы крепи;

−паспорт БВР или схему обработки забоя комбайном;

−график организации работ (график выполнения проходческих операций, график выходов рабочих и технико-экономические показатели).

15

РАЗДЕЛ VI. СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ, ТЕХНОЛОГИЯ

ИМЕХАНИЗАЦИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

Взависимости от условий залегания принятого для разработки пласта обосновывается система разработки, определяются ее парамет-

ры, технология и механизация очистной выемки [13, 16, 35, 49].

Система разработки и ее элементы

Выбор системы разработки производится для конкретного участка пласта (пластов), с учетом горно-геологических и горнотехнических условий его залегания.

Определяют размеры выемочных полей (длина панели по простиранию, расстояние между участковыми бремсбергами и др.); очистных забоев и предохранительных целиков. Обосновывается порядок разработки выемочных полей (панелей) с учетом схемы проветривания.

Обосновывается возможность и целесообразность бесцеликовой подготовки [1]. Определяется объем подготовительных работ на 1000 т и потери угля в пределах выемочного поля. Разрабатывают мероприятия по снижению потерь угля. Выбираются сечения всех подготовительных выработок и тип крепи.

Особого внимания заслуживает выбор типа и расположения погрузочных бункеров при высокой производительности лав (блока, панели).

При разработке крутонаклонных и крутых пластов с самовозгорающимися углями, а также пластов, опасных по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа, следует ориентироваться на систему разработки с закладкой выработанного пространства (при наличии закладочного хозяйства на шахте) или предусматривать специальные меры безопасности в соответствии с требованиями ПБ и другими руководящими документами.

В соответствии с принятой системой разработки обосновывается порядок подготовки выемочных полей (панелей) и выемочных столбов. В зависимости от варианта системы разработки должна быть подробно разработана технология проведения или сохранения подготовительной выработки при бесцеликовой отработке [1]. При бесцеликовой подготовке и отработке выемочных столбов особое внимание следует обратить на выбор поперечного сечения выработки с учетом безремонтного поддержания или повторного использования ее при отработке смежного выемочного столба.

16

Технология, механизация и организация очистных работ

Выбор технологии и механизации очистных работ производится для одного пласта или двух сближенных на основе тщательного анализа горно-геологических условий на конкретном участке шахтного поля. Поэтому первоначально проводится подробная геологическая характеристика участка пласта: мощность и угол падения, волнистость почвы и кровли, наличие дизъюнктивных нарушений, литологические типы пород кровли и почвы, их мощность и прочность, пространственная ориентировка основной системы эндогенных трещин, водоносность пород, газоносность и др.

Выбранное оборудование и технологическая схема работ должны обеспечивать эффективную разработку пласта (пластов).

Выбирается порядок такелажных и монтажно-демонтажных работ. Дается подробное описание монтажа и демонтажа комплекса (агрегата), монтажа щита или другого оборудования в очистном забое.

Описывается технология выемки угля в очистном забое, крепление и управление кровлей, схема работы комбайна. Разрабатывается паспорт БВР. Определяется нагрузка на очистной забой. Если в пределах лавы встречаются природные факторы, осложняющие работу забоя (геологические нарушения, повышенный приток воды и т.п.), то для каждого участка с осложнениями необходимо разработать мероприятия, снижающие вредное воздействие неблагоприятных факторов на работу забоя. Определение нагрузки на очистной забой необходимо производить с применением ПЭВМ.

Для принятой технологии разрабатывается организация работ. Определяют численный и квалификационный состав звена (бригады). Приводится расстановка рабочих по рабочим местам.

При решении вопросов организации работ в забое следует использовать опыт передовых бригад и участков.

Мероприятия по безопасному ведению очистных работ. Определяют технико-экономические показатели по забою (участ-

ку): себестоимость добычи 1 т угля по заработной плате, электроэнергии, материалам, амортизации оборудования; производительность труда на выход и месячная и др.

Нормы выработки для Кузбасса принимать по нормировочнику

[13].

17

Закладка выработанного пространства

Закладку выработанного пространства предусматривать при разработке мощных пластов угля, склонных к самовозгоранию; тонких и средней мощности крутопадающих пластов, опасных по горным ударам, внезапным выбросам угля и газа; при отработке пласта угля под потушенными пожарами и участками, опасными по внезапным прорывам глины, а также с целью повышения безопасности ведения горных работ, снижения потерь угля, охраны зданий и сооружений, а также для оставления породы в шахте.

Основным способом транспортирования закладочного материала считать гидравлический.

В качестве закладочного материала использовать песок, дробленые коренные породы, дробленые перегоревшие породы шахтных отвалов и природные горельники, шлаки и др.

При гидравлическом способе закладки принимать, как правило, централизованный закладочный комплекс для каждого блока или в целом шахтного поля. Водоснабжение гидрозакладочных комплексов основывать на оборотной шахтной воде. Для этой цели предусматривать сооружение водоемов на поверхности с мерами по очистке воды. При осветлении воды применять синтетические флокулянты, позволяющие задерживать мелкие фракции закладочного материала в закладочном массиве. Расчет гидрозакладочной установки производить по методике ИГД им. А.А. Скочинского. Необходимо определить основные параметры гидрозакладочной установки: производительность, диаметр пульпопровода и дальность транспортирования закладочного материала.

По разделу выполняют от двух до четырех листов чертежей в зависимости от темы специальной части (по согласованию с руководителем), на которых изображают:

−общий вид системы разработки при нормальном развитии очистных и подготовительных работ в выемочном поле (панели) с указанием применяемых машин и оборудования, а также направления движения струй воздуха;

−характерные сопряжения подготовительных выработок;

−технологию очистной выемки (два, три положения очистного забоя с характерными разрезами) и расположение оборудования;

−монтаж и демонтаж комплекса или агрегата;

18

−технологию закладочных работ (при ведении работ с закладкой);

−график организации работ и технико-экономические показатели.

РАЗДЕЛ VII. ПОДЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

Общие положения

Раздел «Подземный транспорт» выполняется параллельно с разделами, в которых решаются вопросы вскрытия и подготовки месторождения, технологии очистных и подготовительных работ.

При проектировании подземного транспорта следует стремиться к повышению пропускной способности, надежности, безопасности и снижению трудоемкости работ за счет:

−упрощения действующих схем и сокращения многозвенности конвейерного транспорта;

−расширения конвейеризации и замены малопроизводительных и устаревших ленточных конвейеров высокопроизводительными конвейерами унифицированного ряда;

−применения аккумулирующих емкостей в конвейерных линиях, а также на стыках различных видов транспорта;

−внедрения технологии поточной локомотивной откатки на транспортном горизонте;

−расширения механизации доставки материалов и оборудования, а также производства погрузочно-разгрузочных работ;

−внедрения пакетно-конвейерной доставки грузов.

На шахтах, разрабатывающих пологие и наклонные пласты, рекомендуется применять следующие виды транспорта:

−в участковых горизонтальных выработках – только конвейерный транспорт;

−в участковых и главных (капитальных) наклонных выработках с углами наклона до 16-180 - только конвейерный транспорт;

−в наклонных выработках с углами более 16-180 – конвейерный транспорт с применением крутонаклонных конвейеров (250), пластинчатых конвейеров типа ПН (до 35-400);

−в выработках транспортного горизонта при больших грузопотоках и отсутствии криволинейности выработок - конвейерный транспорт, при малых грузопотоках, наличии криволинейности и большой протяженности выработок – локомотивный транспорт.

19

На шахтах, разрабатывающих крутые пласты, рекомендуется применять:

− в участковых горизонтальных промежуточных выработках с применением щитовых или других комплексов – только конвейерный транспорт;

−в участковых углеспускных печах и гезенках – самоточный транспорт;

−в вертикальных межгоризонтных выработках (гезенках) – спиральные спуски;

− в выработках транспортного горизонта: конвейерный, комбинированный или локомотивный транспорт.

Конвейерный транспорт целесообразно применять на шахтах с разделением поля на блоки и при высокой производительности (свыше 1000 т/сут) очистных забоев.

Комбинированный (конвейерно-локомотивный) транспорт целесообразно применять при разработке группы сближенных пластов.

Локомотивный транспорт вновь проектируемых и реконструируемых шахт должен быть ориентирован на применение секционных поездов с донной разгрузкой, составов вагонеток типа ВДК и ВД и большегрузных вагонеток с глухим кузовом. Применение вагонеток с глухим кузовом должно обосновываться дополнительно (реконструкцией шахты, подготовкой нового горизонта и т.д.).

Выбор средств транспорта

В данном разделе выполняют расчеты, необходимые для принятия инженерно-обоснованных решений по выбору средств транспорта.

Выбор участкового транспорта при полной конвейеризации, комбинированной схеме и при комплексно-механизированной выемке [22, 26, 28]:

−выбор типов конвейеров осуществляется, исходя из соответствия предполагаемых условий эксплуатации рекомендуемой области применения и на основании сравнения их приемной способности с максимальным минутным грузопотоком;

−определение эксплуатационной производительности конвейеров для установления допустимой длины;

−определение допустимой длины принятых конвейеров по графикам применимости.