Решение

1. Определение промышленных запасов шахтного поля, срока службы и производственной мощности шахты.

По условию задачи некондиционных запасов в шахтном поле нет. Поэтому геологические запасы являются одновременно и балансовыми.

Балансовые запасы угля в шахтном поле

Z_б = SHγΣm = 5000·3200·1,3·(1,3+1,2+1,4+1,2) = 106080000 т.

Потери угля в целиках

q_o = Z_бС_общ = 106080000 · 0,01= 1060800 т.

С_общ — коэффициент общешахтных потерь. Для пологих пластов С_общ=0,01–0,02. Принято С_общ=0,01.

Эксплуатационные потери

q_э = (Z_б–q_o)С_э = (106080000 – 1061000) 0,1 = 10501900 ≈ 10502000 т.

С_э — коэффициент эксплуатационных потерь. При разработке тонких пластов С_э=0,05–0,1, при разработке пластов средней мощности и мощных С_э=0,1–0,15. Принимается С_э=0,1.

Суммарные проектные потери

∑q = q_o+q_э = 1061000 + 10502000 = 11563000 т.

Промышленные запасы угля в шахтном поле

Z_пр = Z_б–∑q= 106080000 – 11563000 = 94517000 т.

Определение расчетного срока службы шахты и ее производственной мощности.

Принимается суточная типовая проектная мощность шахты А_с = 5000 т.

Тогда, при числе рабочих дней в году по проекту, равном 300, А_г = 1,5 млн.т.

лет.

Срок службы шахты мощностью до 1,5 млн. тонн в год должен находиться в пределах 40 – 50 лет.

Полученный результат не соответствует этим рекомендациям. Поэтому следует определить срок службы шахты для А_с = 6000 т. В этом случае А_г= 1800000 т.

лет.

Исходя из того, что при мощности шахты свыше 1,5 млн.т/год, срок службы должен составлять 50 – 70 лет окончательно выбирается величина суточной производственной мощности шахты, равная 6000 т. Срок службы шахты при этом составляет 57 лет.

2. Определение длины действующей, резервной, общей линии очистных забоев и количества очистных забоев.

Для выемки пластов с указанной в задании мощностью применяется комбайн РКУ10 с величиной захвата r= 0,63 м.

Годовое подвигание действующей лавы.

V_д=Nrn_стрk_г =300 · 0,63 · 6 · 0,9 = 1020,6 м ≈ 1020 м,

где k_г— коэффициент, учитывающий влияние горно-геологических условий на ритмичность работы лав(k_г = 0,85–0,95). Принятоk_г = 0,9.

Действующая линия очистных забоев по каждому пласту при условии одновременной отработки всех пластов

м≈ 263 м,

где k_оч — коэффициент, учитывающий добычу угля из очистных забоев. Если подготовительные выработки проводятся узким забоем, k_оч = 1, если широким забоем — k_оч = 0,9. Принято k_оч = 1;

k_д — регламентированный коэффициент добычи угля из действующих очистных забоев в общешахтной добыче. При благоприятных горно-геологических условиях и планировании трех смен по добыче угля k_д =0,92–0,94; при двух сменах по добыче k_д =0,89–0,91. При неблагоприятных горно-геологических условиях и трех сменах по добыче k_д =0,86–0,92, при двух сменах по добыче k_д =0,8–0,86. Принят трехсменный режим работы по добыче угля и k_д = 0,94;

с — коэффициент извлечения угля в очистном забое (с =0,95–0,97). Принят с = 0,95.

Результат расчета говорит о том, что принятое первоначальное решение об одновременной разработке одновременно всех четырех пластов не является рациональным и ведет к деконцентрации горных работ. Производится расчет действующей линии очистных забоев для последовательной разработки групп пластов, суммарные мощности которых примерно одинаковы. Вначале в первой группе будут отрабатываться пласты m₃и m₄, затем — m₁и m₂. Такое деление пластов на группы является удобным с точки зрения расстояния между ними.

Определяется h_ддля группыm₃–m₄:

м.

Линию очистных забоев (при предполагаемых способе подготовки и длине лавы) легко разместить в шахтном поле, уровень концентрации горных работ в то же время значительно выше, чем в первом случае. При этом окончательно планируется отработать указанные выше группы пластов последовательно.

Суммарная мощность пластов m₁–m₂примерно равна мощности пластовm₃–m₄, поэтому проверочный расчетh_д для второй группы не производим. На основании полученного результата можно сделать вывод о том, что размещение действующей линии забоев на пластахm₁–m₂не вызовет затруднений.

Принимается длина лавы, равная ℓ_л= 180 м.

Число действующих лав по пласту

.

Общее число действующих лав по шахте

∑n_л.д = n_лдn_рпл = 3 · 2 = 6,

где n_рпл — количество одновременно разрабатываемых пластов в группе.

Суммарная длина действующей линии очистных забоев по шахте (принимаемая)

∑h_лд = ∑n_л.дℓ_л = 6 · 180 = 1080 м.

Согласно Правил технической эксплуатации шахт необходимо иметь один резервно-действующий забой на каждые 5–6 действующих (при разработке пластов в благоприятных горно-геологических условиях), и на каждые 3–4 действующих при разработке пластов в сложных и изменяющихся горно-геологических условиях. Принимаются две резервно-действующие лавы по шахте, т.е. ∑n_лр= 2.

Суммарная длина резервно-действующей линии очистных забоев

h_рез = ∑n_лрℓ_л = 2 · 180 = 360 м.

Общее число лав:

• по шахте ∑n_л= ∑n_лр+ ∑n_л.д= 2 + 6 = 8;

• по каждому пласту n_л= ∑n_л/n_рпл= 8/2 = 4.

Длина общей линии очистных забоев по шахте

∑h_oб = ∑h_лд+ h_рез = 1080 + 360 = 1440 м.

Средняя производительность пласта в 1-й группе

т/м²,

где — суммарная мощность пластов в группе одновременно разрабатываемых пластов.

Максимально возможная годовая добыча шахты при одновременной работе всех действующих и резервно-действующих лав полное число рабочих смен:

А_max = ∑h_oбV_гс = 1440 · 1020 · 1,625 · 0,95 = 2267460 ≈ 2267500 т.

Коэффициент резерва производственной мощности по очистным работам

.

Среднегодовое подвигание общей линии очистных забоев по шахте

809,5 ≈ 810 м.

3. Выбор и обоснование системы вскрытия и подготовки шахтного поля.

Учитывая пологое залегание пластов (исключается вскрытие вертикальными стволами и этажными квершлагами), большие размеры шахтного поля по падению и ограниченную длину наклонных выработок, не превышающую при бесступенчатом канатном транспорте по ним 1200–1300 м (исключается вскрытие вертикальными стволами и капитальными квершлагами), вскрываем данное месторождение вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами.

Для проветривания верхней части шахтного поля проводим вентиляционный ствол.

Вскрывающие выработки, проведенные в первую очередь, показаны на чертеже сплошной линией, во вторую — пунктиром. І и ІІчасти шахтного поля отрабатываются бремсберговыми полями,ІІІ— уклонными. В каждой из этих частей вначале отрабатываются пластыm₃–m₄, затемm₁–m₂.

Учитывая угол падения (α > 12˚, в противном случае следовало бы принять по-горизонтную подготовку), довольно большие размеры по простиранию (S > 3–4 км, в противном случае предпочтительной являлась бы этажная подготовка) и число очистных забоев на пласте, принимаем панельную подготовку шахтного поля.

Делим шахтное поле по простиранию на 2 панели. В этом случае длина крыла панели равна 1250 м. При годовом подвигании 1020 м очистной забой без перемонтажа будет работать более года. В работе находятся одновременно 2 панели на пласте, в каждой панели одновременно работают 2 лавы.

Чертежи системы вскрытия и подготовки шахтного поля изображены соответственно на рис. 3.1 и 3.2.

Рисунок 3.1 — Система вскрытия шахтного поля

Рисунок 3.2 — Система подготовки шахтного поля

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Формы залегания полезных ископаемых. Элементы залегания пласта. Нарушения в залегании пластовых месторождений полезных ископаемых [2, с. 7 – 9].

2. Горные предприятия, шахтное поле – определения. Формы, размеры и границы шахтных полей [1, с. 14 – 17].

3. Классификация запасов месторождений полезных ископаемых. Расчет запасов в пределах шахтного поля. Основные параметры шахты [1, с. 17 – 24].

4. Технологический комплекс поверхности шахты: назначение, функции, характеристика объектов поверхности шахты [1, с. 110 – 114].

5. Классификация горных выработок. Формы и размеры поперечного сечения горных выработок [1, с. 8 – 14].

6. Горизонтальные горные выработки (перечислить, дать определения) [1, с. 8 – 13].

7. Наклонные горные выработки (перечислить, дать определения) [1, с. 8 – 13].

8. Вертикальные горные выработки (перечислить, дать определения) [1, с. 8 – 13].

9. Этапы разработки шахтных полей [1, с. 24 – 25].

10. Деление шахтных полей на части. Последовательность, направление и порядок отработки частей шахтного поля, очередность отработки пластов в свите [1, с. 26 – 33; 90 – 96].

11. Вскрытие шахтного поля: определение, вскрывающие выработки. Классификация схем вскрытия шахтных полей. Требования, предъявляемые к схемам вскрытия, факторы, влияющие на выбор схем вскрытия [1, с. 33 – 44].

12. Вскрытие шахтного поля вертикальными стволами и капитальными квершлагами (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 44 – 50].

13. Вскрытие шахтного поля вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 50 – 59].

14. Вскрытие шахтного поля вертикальными стволами и этажными квершлагами (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 63 – 66].

15. Вскрытие шахтного поля наклонными стволами (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 70 – 73].

16. Вскрытие шахтного поля штольнями (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 73 – 75].

17. Околоствольные дворы. Типы, особенности, схемы движения грузов. Особенности устройства камер [1, с. 104 – 109].

18. Подготовка шахтного поля (определение). Этажный способ подготовки шахтного поля (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 84 – 88; 96 – 97].

19. Панельный способ подготовки шахтного поля (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 78 – 84].

20. Погоризонтный способ подготовки шахтного поля (схема, описание, область применения, достоинства и недостатки) [1, с. 88 – 90].

21. Системы разработки пластовых месторождений (определение). Классификация систем разработки [1, с. 165 – 170].

22. Факторы, влияющие на выбор системы разработки. Виды очистных выработок (схемы, определения, области использования) [1, с. 170 – 173].

23. Сплошная система разработки тонких и средней мощности пластов (схема, описание) [1, с. 174 – 182].

24. Столбовая система разработки тонких и средней мощности пластов (схема, описание) [1, с. 189 – 192; 196 – 200].

25. Комбинированные системы разработки тонких и средней мощности пластов (схема, описание).

26. Способы подготовки выемочных столбов к обратной выемке [1, с. 200 – 207].

27. Способы разрушения полезных ископаемых. Машины для выемки угля в очистных забоях: виды, принцип работы, конструктивная схема [1, с. 115 – 126].

28. Процессы подземных горных работ в очистном забое (перечислить). Транспортирование угля в очистных забоях [1, с. 126 – 127].

29. Способы управления кровлей на пластах пологого и наклонного падения (схемы, описание). [1, с. 144 – 159; 3, с. 101 – 111].

30. Способы крепления очистных забоев. Типы крепи и взаимодействие их с боковыми породами [1, с. 128 – 140].

31. Организация и порядок выполнения процессов в лавах на пластах пологого и наклонного падения, закрепленных индивидуальной крепью. [1, с. 134 – 140; 2, с. 180 – 183; 3, с. 160 –162].

32. Организация и порядок выполнения процессов в лавах на пластах пологого и наклонного падения, оборудованных механизированными комплексами. [1, с. 122 – 134; 3, с. 149 –155].

33. Организация и порядок выполнения процессов в лавах на пластах пологого и наклонного падения, оборудованных струговыми установками. [1, с. 140 – 144; 3, с. 156 – 159].

34. Механизированные крепи сопряжения. [3, с. 72 – 75].

35. Технология работ на концевых участках лав при выемке угля на пластах пологого и наклонного падения. [1, с. 144–159; 3, с. 101–111].

36. Система разработки и описание ведения очистных работ в лавах на пластах крутого падения отбойными молотками. [2, с. 273 – 276; 5, с. 180 – 185].

37. Схема уступа на пластах крутого падения при выемке угля отбойными молотками. Элементы уступа. Описание ведения работ по выемке угля и креплению [2, с. 273 – 276; 3, с. 92 – 96].

38. Управление кровлей на пластах крутого падения. [1, с. 185 – 187; 3, с. 112 – 113].

39. Организация и порядок выполнения процессов при выемке угля отбойными молотками на пластах крутого падения. [3, с. 172 – 173].

40. Система разработки и описание ведения очистных работ в лавах на пластах крутого падения очистными комбайнами. [1, с. 182 – 184; 5, с. 180 – 185].

41. Машины и механизмы, применяемые в лавах на пластах крутого падения при выемке угля комбайнами, их функции и принцип действия. Особенности работы механизированных крепей. [1, с. 184 – 187; 3, с. 64 – 65; 83 – 84].

42. Транспортирование угля в очистных забоях. [2, с. 103 – 106].

43. Организация и порядок выполнения процессов при выемке угля комбайнами на пластах крутого падения. [1, с. 184 – 185; 3, с. 112 – 113; 162 – 164].

44. Система разработки с применением щитовых агрегатами. [1, с. 214 – 220; 3, с. 65 – 66].

45. Организация и порядок выполнения процессов при выемке угля щитовыми агрегатами. [1, с. 219 – 220; 3, с. 170 – 172].

46. Технология выемки угля скреперостругами. [1, с. 265; 2, с. 91 –93; 3, с. 159 – 160].

47. Технология выемки угля бурошнековыми установками. [1, с. 261 – 265].

48. Технология выемки угля угольными пилами. [1, с. 265 – 267].

49. Классификация систем разработки мощных пластов. [1, с. 167 – 173; 2, с. 308 – 310].

50. Конструкция и принцип действия секционных щитов. [1, с. 220 – 223].

51. Конструкция и принцип действия бессекционных щитов и самопередвигающихся щитовых крепей. [1, с. 226 – 229].

52. Щитовая система разработки мощных пластов. [1, с. 223 – 226].

53. Слоевая система разработки мощных пологих пластов. [1, с. 270 – 277].

54. Гидравлическая, механо- и взрывогидравлическая выемка угля. [2, с. 93 – 95].

55. Технология гидродобычи угля. [2, с. 202 – 205].

56. Общие положения организации подземного транспорта в шахте. [2, с. 209 – 210, 219 – 222].

57. Средства основного транспорта в шахте, их общая характеристика и принцип действия. [2, с. 210 – 215].

58. Средства вспомогательного транспорта в шахте, их общая характеристика и принцип действия. [2, с. 215 – 218].

59. Рудничная атмосфера. Газы, выделяющиеся в шахте, их свойства, предельно допустимые концентрации газов в рудничной атмосфере. [2, с. 31 – 34].

60. Закон движения воздуха по горным выработкам. Вентиляционные устройства. [2, с. 327 – 330, 334 – 337].

61. Меры борьбы с метаном. [2, с. 337 – 338].

62. Форма поперечного сечения и крепь горных выработок. Материалы и виды крепи подготовительных и капитальных горных выработок. Конструкции крепи горизонтальных и наклонных горных выработок. [2, с. 43 – 48].

63. Буровзрывные работы при проведении горных выработок. Технологическая схема проведения горизонтальных выработок с применением БВР. [2, с. 48 – 57].

64. Машины для ведения бурильных работ при проведении горных выработок. [2, с. 54 – 56].

65. Проветривание забоя при проведении горных выработок. [2, с. 57 – 58].

66. Погрузка породы и возведение крепи при проведении горных выработок. [2, с. 58 – 59].

67. Особенности проведения выработок по неоднородным породам при помощи буровзрывных работ. [2, с. 59 – 61].

68. Особенности проведения наклонных выработок. Пример технологии проведения наклонных горных выработок. [2, с. 62 – 63].

69. Проведение горных выработок проходческими комбайнами. Технологическая схема проведения горизонтальных выработок с применением проходческих комбайнов. [2, с. 64 – 68].

70. Способы и схемы проходки вертикальных стволов шахт. [2, с. 68 – 69].

71. Оборудование ствола для проходки. [2, с. 69 – 70].

72. Буровзрывные работы и погрузка породы при проходке ствола. [2, с. 70 – 72].

73. Возведение крепи в стволах при их проходке. [2, с. 72 – 74].

74. Проходка стволов стволопроходческими комбайнами. [2, с. 74; см. также др. ист.].

75. Общая характеристика специальных способов проходки стволов. [2, с. 74 – 76].

76. Понятие о карьере. Характеристика основных элементов карьера. [1, с. 365 – 367].

77. Характеристика этапов открытых горных работ. [1, с. 367 – 369].

78. Вскрытие карьерного поля. [1, с. 369 – 372].

79. Средства механизации вскрышных и добычных работ. [1, с. 372 – 377].

80. Состояние массива горных пород вокруг протяженной одиночной выработки.

81. Конструкция ствола. Конструкции крепи вертикальных выработок. Армировка стволов шахт.

82. Особенности проведения вертикальных горных выработок. Пример технологии проведения вертикальных горных выработок.

83. Угольная пыль, ее свойства, способы борьбы с пылью.

84. Причины водопритока в шахту, характеристика шахтных вод. Рудничный водоотлив, виды водоотлива.

85. Виды подземного транспорта и подъема. Транспортные устройства непрерывного и циклического действия. Основные виды транспорта. Общая схема грузопотоков в шахте.

86. Шахтный подъем: назначение, виды подъема, схемы подъема, характеристика подъемных сосудов.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Килячков А.П. Технология горного производства: Учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб и доп. —М.: Недра, 1992. — 415 с.

2. Черняк И.Л., Ярунин С.А., Бурчаков Ю.И. Технология и механизация подземной добычи угля. Учеб. для вузов. М.: Недра, 1981. — 384 с.

3. Производственные процессы в очистных забоях угольных шахт: Учебное пособие для вузов/ И.Ф.Ярембаш, В.Д.Мороз, И.С.Костюк, В.И.Пилюгин. Под общ. ред. И.Ф.Ярембаша. — Донецк: РИА ДонГТУ, 1999. — 184 с.

4. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учеб. для вузов/ Д.В.Дорохов, В.И.Сивохин, И.С.Костюк и др. Под общ. ред. Д.В.Дорохова. — Донецк: ДонГТУ, 1997. — 344 с.

5. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. Учебн. пособие для вузов/ Сапицкий К.Ф., Дорохов Д.В., Зборщик М.П., Андрушко В.Ф. — 4-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1981.

6. Правила безпеки у вугільних шахтах (ДНАОП 1.1.30 – 1.01-00) — К., 2001

7. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. — М.: Недра, 1976.

8. Машины и оборудования для угольных шахт: Справочник /Под ред. В.Н. Хорина. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра, 1087. – 424 с.

9. Машины и оборудование для шахт и рудников /С.Х. Клорикьян, В.В. Старичев, М.А. Сребный и др. – М.: МГГУ, 1994. – 471 с.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ,

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА,

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ,

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПО КУРСУ "ТЕХНОЛОГИЯ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА"

(ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 6.090216 "ГОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ" ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ)

Составитель:

Петр Павлович Голембиевский