1.3. Организационная структура шахты "Северная" оао "Воркутауголь".

1.3.1. Схема вскрытия шахтного поля.

Вскрытие I-го этажа шахтного поля осуществлено двумя центрально-сдвоенными вертикальными стволами и квершлагами на горизонте минус 435 м и на горизонт минус 565 м с разделением шахтного поля на два блока.

Вскрытие II-го этажа по проекту "Гипрошахта" осуществлено вентиляционным стволом №2 на горизонт минус 748 м и капитальными уклонами, пройденными с горизонта минус 565 м на горизонт минус 748 м, переходящими непосредственно в магистральные штреки. Выемочные столбы отрабатываются на эти выработки. Транспортировка угля с горизонта минус 748 м осуществляется конвейерным транспортом на горизонт минус 565 м и, далее, на скиповой ствол.

Горизонт минус 435 м блока №2 вскрыт вспомогательным стволом и двумя уклонами, пройденными по пласту Тройному.

1.3.2. Характеристика вскрывающих выработок.

Поле шахты "Северная" вскрыто четырьмя вертикальными стволами и вентиляционными шурфами №2 и №3.

Скиповой ствол - предназначен для выдачи угля и породы из шахты, а также для выдачи исходящей струи воздуха к вентилятору главного проветривания ВРЦД-4,5. Ствол оборудован тремя независимыми подъемами с одним скипом и противовесом каждый. По стволу проложен дегазационный став. Диаметр ствола 7м, крепление ствола - бетон.

Клетевой ствол - предназначен для спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования, подачи свежего воздуха, прокладки водоотливных труб и силового кабеля. Ствол оборудован двумя независимыми подъемами на одну неопрокидную клеть с противовесом. Диаметр ствола - 7,5 м, крепление ствола - бетон.

Вентиляционный ствол №1 - предназначен для выдачи из шахты исходящей струи воздуха. Оборудован инспекторским подъемом с клетью на однотонную вагонетку. На стволе установлен вентилятор главного проветривания типа ВЦД47М "Север". Диаметр ствола 5,5 м, крепление ствола - бетон.

Вентиляционный ствол №2 - предназначен для спуска и подъема людей, оборудования и материалов, подачи свежего воздуха, прокладки силовых кабелей. Оборудован двумя независимыми подъемами на неопрокидную клеть с противовесом. Диаметр ствола 8 м, крепление ствола - бетон.

Вентиляционные шурфы №2 и №3 служат для выдачи исходящей струи воздуха. На них установлен вентилятор главного проветривания ВЦД-3,3.

1.3.3. Схема подготовки шахтного поля и система разработки.

Подготовка выемочных столбов осуществляется проведением с полевых выработок (конвейерно-рельсовый штрек, капитальный грузовой уклон горизонта минус 748 м) участковых квершлагов, которые переходят в промежуточные бремсберга.

Для разделения грузопотоков очистных и подготовительных забоев капитальных уклонов в блоке №1 предусматривается проведение сборного конвейерного уклона по пласту Четвертому. По нему же проводится сборный конвейерный штрек и в блоке №2.

При разработке запасов пластов Тройного и Четвертого по временной схеме сохраняется принятая на шахте система разработки длинными столбами с направлением выемки по падению, управлением кровлей - полным обрушением.

Нарезка лав ведется одинарными выработками с поддержанием их на границе массив - выработанное пространство (бесцеликовая охрана выработок) и схемой проветривания выемочного участка с обособленным разбавлением метана по источникам его выделения, то есть подача свежего воздуха по обоим промежуточным бремсбергам, оконтуривающим выемочный столб с выводом исходящей струи в том же направлении по конвейерному бремсбергу, поддерживаемому позади лавы.

Длина выемочных столбов колеблется от 2000 до 2500 м, ширина столбов (длина лавы) принята 150м.

1.3.4. Технология проведения горных выработок.

Подготовительные работы на шахте предусматривают подготовку выемочных столбов, проходку уклонов, фланговых вентиляционных сбоек и магистральных штреков.

Проходка промежуточных выработок, фланговых сбоек, магистральных штреков производится по пластам с подрывкой горных пород, коэффициент подрывки k_п = 0,40—0,72. Проходка этих выработок осуществляется комбайновым способом с применением проходческих комбайнов типа 4ПП-2, ГПКС. Проходка квершлагов и других полевых выработок производится с помощью БВР и погрузкой породы породопогрузочными машинами 2ПНБ-2.

Основные подготовительные выработки крепятся металлической трехзвенной или четырехзвенной арочной крепью из взаимозаменяемого профиля. Применение деревянной крепи допускается в выработках с небольшим сроком службы. Стволы, околоствольные дворы, главные откаточные квершлаги крепятся монолитным бетоном.

Сечение подготовительных выработок определено условиями размещения оборудования, вентиляции, безремонтного поддержания и составляет:

• промежуточные выработки: в свету 12,8 м², вчерне 15,9 м²;

• капитальные штреки и фланговые вентиляционные сбойки: в свету 14,5м², вчерне 17,8 м².

  Всего по шахте на конец 1997 года действовало 9 подготовительных забоев. Проходка горных выработок за 1997 год составила 5651 метров, удельная протяженность выработок 3,3 м/1000 т годовой добычи.

  Как видно из таблицы 1.3. в 1997 году план проходки выполнен на 100,4%. Проходчиками пройдено сверх плана 21 м горных выработок. Уровень механизации составил 98,8% от общего объема проведенных выработок, в том числе комбайном - 91,5%.

  По сравнению с предыдущим годом объем горно-подготовительных работ увеличился на 31,7%, что составляет 1374 м.

  Таблица 1.3.

  Горно - технические показатели

Показатели	1996 год	1997 год					отклонение
	факт	план	факт	+/-	%	к 1996 г.
Проведено горных выработок, м	4277	5630	5651	+21	100,4	+1374
в том числе вскрывающих и подготавливающих,м	3617	4390	4755	+365	108,3	+1138
Проходка на 1000 т добычи, м	3,6	3,4	3,3	-0,1	97,0	-0,3
Количество проходческих забоев	8	10	9	-1	90,0	+1
Механизированная проходка, м	4160	5365	5516	+151	102,8	+1356
в том числе комбайнами	3836	4965	5108	+143	105,8	+1272
Проходка вручную,м	90	80	66	-14,0	82,5	-24
Уровень механизации проходки, %	98,0	98,8	98,8	-	100,0	+0,8
в том числе комбайнами, м	90,4	91,4	91,5	+0,1	100,1	+1,1

Показатели, характеризующие состояние горных выработок на 01.01.1998 года, приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4.

Состояние горных выработок на 01.01.1998 года

	Показатели	Метры
	Протяженность на 01.01.1998 года	109909
	в том числе
ЗА	рамным и тюбинговым металлическим креплением	100350
КРЕП	монолитным бетонным и железобетонным креплением	8106
ЛЕ	деревянной крепью	349
НО	металлический верхняк и деревянные стойки	969
	без крепления	135
ДЕСТВУ	Всего	109909
ЮЩИЕ	из них не соответствует паспорту выработок, всего	3920
ПОГАШЕНО	Всего	3576

Как видно из таблицы 1.4., на 01.01.1998 года шахта "Северная" поддерживает 109909 м горных выработок, из них закреплено рамным и тюбинговым металлическим креплением 100350 м.

Данные об удельной протяженности горных выработок по шахте за отчетный год приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5.

Удельная протяженность горных выработок за 1997 год.

Виды	Пройдено за год, м		Поддерживаемые за год,
выработок	план	факт	кол-во	протяженность,м
Всего	5630	5651	258	109909
из них:
стволы вертикальные		-	4	3110
околоствольные дворы		-	4	3960
квершлаги		293	63	10428
бремсберги		1237	32	26832
транспортные штреки		3225	54	40099
уклоны		-	8	7716
гезенки		-	7	138
вентиляционные штреки		-	15	10368
прочие выработки		-	68	5810

1.3.5. Механизация очистных работ.

На шахте "Северная" в настоящее время отрабатываются три угольных пласта четырьмя действующими участками: №№ 6, 9, 10 и 12. Участок №10 с конца 1997 года был реорганизован из бывших участков №8 и №10 и отрабатывает в настоящее время два пласта: Пятый и Тройной.

Отработка угольных пластов производится следующими типами комплексов:

- пласт Пятый - комплекс КД-80, предназначенный для выемки пологих пластов мощностью 0,85-1,2 м с непосредственной кровлей ниже средней устойчивости. В состав комплекса входят: комбайн К-103 с двумя шнеками (диаметром 0,56, 0,63 или 0,71 м), которые расположены симметрично по концам машины на шарнирно закрепленных поворотных редукторах привода. Ширина захвата - 0,8 м. Комбайн перемещается вдоль забоя посредством вынесенной в штреки системы подачи ВСП (см. техническую характеристику комбайна в таблице 1.6.); скребковый изгибающийся конвейер СПЦ-162; механизированная крепь КД-80 с гидрооборудованием ; крепь сопряжения ОКСА;

- пласт Четвертый - комплекс КМ-138, предназначенный для выемки пластов до 12⁰ мощностью 1,35-2,0 м с непосредственной кровлей ниже средней устойчивости и основной до труднообрушаемой включительно. В состав комплекса входят: комбайн 1ГШ68 с двумя поворотными шнеками (диаметр 1,1; 1,25; 1,4 или 1,6 м) с шириной захвата 0,8 м; скребковый изгибающийся конвейер СП-87ПМ; механизированная крепь КМ-138 с гидрооборудованием и крепью сопряжения;

- пласт Тройной - комплекс ОКП-70, предназначенный для выемки пластов мощностью 2,3-3,5 м с непосредственной кровлей ниже средней устойчивости и основной средней обрушаемости. В состав комплекса входят: комбайн КШ3М с шириной захвата 0,63 м; скребковый конвейер СУОКП; механизированная крепь Т13К - агрегатная, щитовая, оградительно поддерживающего типа; крепь сопряжения.

Технические характеристики очистных комбайнов, применяемых на шахте «Северная», приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6.

Техническая характеристика очистных комбайнов.

Параметры	К-103	ГШ-68	КШ-3М
Вынимаемая мощность пласта, м	0,7-1,1	1,25-2,5	1,8-3,3
Угол падения пласта, град.	35	20	35
Исполнительный орган:
тип	шнек	шнек	шнек
количество	2	2	2
диаметр по резцам, м	0,56;0,63;0,7	1,1;1,25;1,4;1,6	1,6-1,8
ширина захвата, м	0,8	0,63	0,63
скорость резания, м/с	2,5-3,1	2,8-3,7	2,7-2,9
Мощность эл.двигателя, кВт:
комбайна	2х75	2х110	2х145
системы подачи	2х37	-	-
Напряжение, В	660	660	660
Механизм перемещения:
тип	ВСП	гидравл.	1Г405
скорость перемещения, м/мин.	0-6,0	0-5,5	0-4,4
Максимальное тяговое усилие, кН	250	240	250
Калибр цепи, мм	26х92	26х92	26х92
Габариты, м:
длина	3,12	7,7	7,75
ширина по корпусу	1,1	1,0	0,95
высота от почвы	0,42	0,8-1,0	1,6
Масса комбайна, т	9,8	15-17	24,1

1.3.6. Механизация подготовительных работ.

Всего по шахте "Северная" на конец 1997 года действовало 9 подготовительных забоев, работу в которых осуществляли 3 проходческих участка.

Для проходки на участках применяются проходческие комбайны типа 4ПП-2 и ГПКС. Проходка квершлагов и других выработок по породе производится с помощью БВР и погрузкой породы породопогрузочными машинами типа 2ПНБ-2.

Проходческие комбайны типа ГПКС и 4ПП-2 относятся к комбайнам избирательного действия (разрушения) со стреловидным исполнительным органом, который оснащен на конце фрезерной головкой, обрабатывающей заходами всю площадь забоя. Комбайны имеют гусеничный ход, погрузочный орган в виде нагребающих лап, скребковый конвейер, перегружатель, электрическое и гидравлическое оборудование, средства пылеподавления (орошение) и другое вспомогательное оборудование (техническая характеристика комбайнов приведена в таблице 1.7.).

Таблица 1.7.

Техническая характеристика проходческих комбайнов, применяемых на шахте "Северная"

Параметры	ГПКС	4ПП-2
Площадь сечения выработки в проходке, м^2	4,7-15	9-25
Размеры выработки, м
высота	1,8-3,6	2,6-4,5
ширина	2,6-4,7	3,6-6,2
Угол наклона выработки, градус	± 10	± 10
Тип исполнительного органа	стрела с резцов. бараб.	резцовая коронка
Коэффициент крепости породы	4	6
Техническая производительность
по углю, т/мин.	18	3,5
по породе, м^3/мин.	0,5	0,35
Погрузочный орган	нагребающие лапы
Мощность привода исполнительного органа, кВт	55	95
Установленная мощность на комбайне, кВт	95	200
Удельное давление на почву, Мпа	0,06	0,11
Скорость передвижения, м/с	0,11	0,33
Габаритные размеры, м:
длина перегружателя	10	9,1
ширина по ходовой части	1,6	2,45
высота	1,5	2,1
Масса комбайна, т	19	40

1.3.7. Шахтный транспорт.

В настоящее время с учетом проекта вскрытия и подготовки второго горизонта на шахте "Северная" осуществлена полная конвейеризация транспорта угля.

Горная масса из очистных забоев лавными конвейерами выдается на подлавный скребковый конвейер и далее по участковым конвейерным выработкам ленточными конвейерами типа 1Л-80, 1ЛТ-100 транспортируется на уклонные конвейера 1ЛУ-120, 2ЛУ-120Б.

Горная масса от выемочных участках на пластах Тройном и Четвертом транспортируется по участковым конвейерным штрекам и поступает на капитальный конвейерный уклон горизонта минус 748 м (ККУ), затем на конвейерный штрек горизонта минус 565 м, далее по наклонному конвейерному квершлагу, куда также с другой цепочки поступает горная масса от выемочного участка пласта Пятого, и плюсовому квершлагу горизонта минус 565 м к загрузочным устройствам у скипового ствола на горизонте минус 565 м.

Схема конвейерного транспорта шахты представлена на рисунке 1.

Транспорт людей, материалов и оборудования осуществляется по вспомогательному стволу в клетях, затем по магистральным откаточным штрекам южного крыла и северного крыла шахты аккумуляторными электровозами.

Далее с южного крыла шахты материалы и оборудование доставляются электровозной откаткой, а затем по участковым бремсбергам лебедками типа ЛВД и ЛКГМ до лавы.

Далее с северного крыла шахты люди доставляются специально оборудованной канатно-кресельной дорогой по уклону, а материалы и оборудование по капитальному уклону электроприводной откаткой (стационарные лебедки), затем по конвейерному штреку 112-С пласта Четвертого материалы и оборудование распределяются по участкам с помощью напочвенной канатной дороги ДНГ1 и ДНГ2, далее по участкам участковыми лебедками.

Для определения пропускной способности участковых конвейеров шахты используются формулы:

Q_max = m*b*v*g,

k_р = , где

m - мощность пласта, м;

b - ширина захвата комбайна, м;

v -скорость подачи комбайна, м/мин.;

g - плотность угля в массиве, т/м³.

Находим пропускную способность участкового конвейера по пластам шахты:

1) для пласта Тройного

Q_max = 2,4*0,63*4,4*1,32 = 8,8 т/мин.

Q_пр = 16,5*r

16,5 м³/мин. - минутная приемная способность;

r = 0,98 т/м³ - насыпная плотность угля;

Q_пр = 16,5*0,98 = 16,2 т/мин.

k_р = 16,2/8,8 = 1,7

2) для пласта Четвертого

Q_max = 1,5*0,63*4,4*1,39 = 5,8 т/мин.

Q_пр = 16,8*0,98 = 16,5 т/мин.

k_р = 16,5/5,8 = 2,8

3) для пласта Пятого

Q_max = 0,9*0,8*5*1,36 = 4,9 т/мин.

Q_пр = 6,5*0,98 = 6,4 т/мин.

k_р = 6,4/4,9 = 1,3

Для стационарных шахтных лент пропускную способность конвейеров находим по формуле:

k_р = Q_пр/Q_{maxтех.пр.пит.},

где Q_{maxтех.пр.пит.} - максимальная техническая производительность питателя.

Для справки: для питателя №5 КЛ-12

Q_{maxтех.пр.пит.} = 570 м³/час = 9,3 т/мин.

для питателя ПКЛ-12

Q_{maxтех.пр.пит.} = 580 м³/час = 9,5 т/мин.

Все полученные данные показаны в таблице 1.8.

Таблица 1.8.

Определение пропускной способности конвейеров шахты "Северная"

Тип конвейера	Qmax, т/мин.	Qпр, м^3/мин	Угол наклона, град	Максимальная пр-ть, т/час	Коэф. резерва пр. сп-сти
1	2	3	4	5	6
Участковые
1ЛТ-100	8,8	16,5	0-7	735	1,7
1	2	3	4	5	6
1ЛТ-100У	5,8	16,8	0-7	850	2,8
1Л-80	4,9	6,5	0-7	330	1,3
Шахтные
1ЛУ-120 (с пит. №1)	9,5	25	3	1200	2,6
2ЛУ-120Б (с пит. №2,3)	19	31	0	1500	1,6
2ЛУ-120Б (с пит. №4)	9,5	31	7	1500	3,2
2ЛУ-120Б (с пит. №5)	9,3	31	0	1500	3,3

1.3.8. Вентиляция по шахте "Северная".

Шахта "Северная" по выделению метана относится к сверхкатегорийной. Абсолютная газообильность 183,2 м³/мин., относительная газообильность 51,0 м³/мин. Способ проветривания всасывающий. Схема проветривания центрально-отнесенная.

Шахта проветривается двумя вентиляционными установками:

- вентиляционной установкой №1: установлена на промплощадке шахты на скиповом стволе, оборудована двумя одинаковыми центробежными вентиляторами типа ВРЦД-4,5;

- вентиляционной установкой №2: установлена на вентиляционном стволе №1 (поселок Тыю) и оборудована двумя одинаковыми центробежными вентиляторами типа ВЦД-47М "Север".

Свежий воздух распределяется по объектам проветривания следующим образом:

- на проветривание выемочных участков Q_доб.уч. = 6480 м³/мин.;

- на проветривание подготовительных забоев Q_подгот = 3860 м³/мин.;

- на обособленное проветривание поддерживаемых выработок Q_{поддерж.} = 9840 м³/мин.;

- на обособленное проветривание камер Q_к = 1890 м³/мин.

Производительность вентилятора №1 ВРЦД-4,5 Q₁ = 17600 м³/мин., депрессия h₁ = 300 мм вод. столба.

Производительность вентилятора №2 ВЦД-47М "Север" Q₂ = 13400 м³/мин., депрессия h₂ = 310 мм вод. столба.

В таблицах 1.9. и 1.10. приведен фактический расход воздуха на проветривание добычных участков и подготовительных забоев.

Таблица 1.9.

Фактический расход воздуха добычных участков ш. "Северная".

Наименование лавы	Объем поступающего в лаву воздуха, м^3/мин	Объем исходящего с участка воздуха, м^3/мин	Метанообильность участка, %
812-С пласта Тройного	650	1200	0,2
111-Ю пласта Пятого	810	1210	0,3
1112-С пласта Тройного	750	1140	0,3
*512-Ю пласта Тройного	490	680	0,2
612-Ю пласта Тройного	700	1260	0,2
1012-Ю пласта Четвертого	910	2400	0,95

* - полностью отработанная лава, идет демонтаж комплекса.

Таблица 1.10.

Фактический расход воздуха подготовительных забоев ш. "Северная".

Наименование подготовительной выработки	Объем воздуха в призабойном пространстве, м^3/мин	Кол-во воздуха, поступающего в забой, м^3/мин	Объем воздуха у всаса вентилятора, м^3/мин
Конвейерный штрек 912-С пл. Тройного гор. -748 м	330	240	600
Центральный откаточный штрек пл. Четвертого гор. -748м	410	250	2050
Центральный откаточный штрек пл. Пятого гор. -748м	450	235	840
Квершлаг 132-Ю с ПОШ гор. -565м	410	225	650
Конвейерный бремсберг 132-Ю пл. Четвертого гор. -748м	260	200	1200
Конвейерный бремсберг 72-Ю пл. Тройного гор. -748м	380	240	580
Камера ПРА №6 пласта Пятого гор. -748м	340	280	700
Вентсбойка 1212-Ю пласта Четвертого гор. -748м	320	310	920

Расчет по трудности проветривания по шахте "Северная".

n_удельн = = »

» 4,0

2,5 < 4,0 < 5, следовательно, шахта "Северная" является средней трудности проветривания.

Стоимость электроэнергии по вентиляции вентиляторными установками №1 и №2 на шахте "Северная" составляет 14240 руб. в год.