Категории:

Дом Здоровье Зоология Информатика Искусство Искусство Компьютеры Кулинария Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Образование Педагогика Питомцы Программирование Производство Промышленность Психология Разное Религия Социология Спорт Статистика Транспорт Физика Философия Финансы Химия Хобби Экология Экономика Электроника

Расчетно - пояснительная записка

Расчетно - пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине: «Геотехнология подземная

(пластовые месторождения)»

модуля «Основы горного дела»

Выполнил: ст.гр.

Проверил: ст. преп.

Новокузнецк

Содержание

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШАХТЫ..

1.1. Расчет промышленных запасов шахтного поля.

1.2. Расчет годовой мощности шахты..

1.3. Расчет срока службы шахты..

2. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ..

2.1.Выбор способа вскрытия шахтного поля……………….………...

2.2. Выбор схемы вскрытия шахтного поля………………………… ......

2.3. Правила безопасности при вскрытии шахтного поля……………

3. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ..

3.1. Выбор способа подготовки шахтного поля .....................................

3.2. Выбор схемы подготовки шахтного поля ........................................

3.3. Правила безопасности при подготовке шахтного поля …………

4. Технология очистных работ.

4.1. Технические средства очистных работ.

4.2. Расчёт нагрузки на очистной забой.

4.3. Технологическая схема шахты..

4.4. Правила безопасности при ведении очистных работ.

4.5. Горнотехнические показатели работы шахты..

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРА..

Исходные данные

Мощность пластов, м.

2,9

3,5

3,4

Мощность междупластий, м.

d1 50

d2 60

Угол падения пластов, град. α 17

Мощность наносов, м Hнаносы 12

Объемная плотность угля, т/м³ 1,3

Коэффициент крепости угля, f 1,2

Размер шахтного поля по простиранию, м S 2900

Размер шахтного поля по падению, м H 2750

Относительная метанообильность, м³/т q 3

Введение

Как вид человеческой деятельности горное дело охватывает разведку месторождений полезных ископаемых, их разработку, первичную переработку добываемого сырья, строительство горных предприятий и подземных сооружений различного назначения.

Горнодобывающая промышленность – это составная часть горного дела, цель которой состоит в добыче и первичном обогащении полезного ископаемого. Горнодобывающая промышленность имеет важную роль в экономике государства, определяет его самостоятельность.

Проектирование, строительство новых и реконструкция существующих предприятий по добыче твердых полезных ископаемых требует знаний технологических процессов, понимания и учета горно-геологических условий, специфики ведения горных работ, требования техники безопасности и охраны труда.

Развития техники и технологии предъявляет свои требования к горным предприятиям. Современная угольная шахта, является комплексно механизированное и автоматизированное предприятие большой мощности с высоким уровнем концентрации и интенсификации производства, имеющее поточный характер основных технологических процессов.

Курсовая работа показывает, что только на основе глубокой проработки основных технических решений проектов угольных шахт (схем и способов вскрытия, подготовки шахтного поля, системы разработки угольных пластов и т.п.) можно скомпоновать действительно оптимальную технологическую схему на основе оптимизации качественных характеристик – элементов технологической схемы шахты. Предложенные и описываемые в данной курсовой работе расчетные методы оценки основных качественных характеристик по многим критериям делают более объективным процесс принятия основных проектных решений.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШАХТЫ

Расчет годовой мощности шахты

Проектная мощность шахты – это потенциально возможный объем добычи угля, предусмотренный утвержденным проектом и соответствующий заложенным решениям по технике, технологии и организации работ, измеряется в т/год или т/сут.

Существует параметрический типовой ряд годовых мощностей шахт:

1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,2; 4,5; 4,8; 5,1; 5,4; 5,7; 6,0; 6,3; 6,6; 6,9; 7,2; 7,5.

При проектировании, когда известны горно-геологические и горнотехнические условия шахты-новостройки проектную мощность рекомендуется, определяется по формуле профессора Малкина А.С.:

, т (11)

где: – коэффициент надежности технологической схемы шахты. Так как шахтное поле вскрывается наклонными стволами, то в курсовой работе принимается равным 0,8;

– коэффициент учитывающий влияние количества угольных пластов в шахтном поле, к количеству пластов принятых к одновременной отработке;

, (12)

где: – количество угольных пластов в шахтном поле;

– количество угольных пластов принятых к отработке.

– коэффициент учитывающий влияние нагрузки на очистной забой на уровень проектной мощности шахты;

, (13)

где: – коэффициент, показывающий степень нагрузки на очистной забой, на годовую мощность шахты. Для Кузбасса =0,0016 год/т;

– месячная нагрузка на очистной забой, т/мес;

– средняя мощность угольных пластов в шахтном поле, м;

– мощность пласта принятого к отработке, м.

Средняя мощность угольных пластов в шахтном поле определяется по формуле:

, м (14)

Месячная нагрузка на очистной забой определяется по формуле:

, т/мес (15)

где: – длина лавы, L_л= 220 м;

– мощность пласта принятого к отработке, м;

– количество циклов в сутки, =9;

– глубина вруба или ширина захвата исполнительного органа, =0,8 м;

– объемная плотность угля (т/м³), =1,3 т/м³;

– коэффициент извлечения угля по выемочному участку (0,95 – 0,97);

– число рабочих дней в месяце, =30.

т/мес

Тогда

Суммарная мощность пластов в шахтном поле определяется по формуле:

, м (16)

– коэффициент, учитывающий влияние глубины разработки и угла падения угольных пластов.

, (17)

где: – верхняя граница шахтного поля, = ;

Н_н –нижняя граница шахтного поля.

Нижняя граница шахтного поля определяется по формуле:

(18)

, м

Тогда,

Тогда проектная мощность шахты:

, тыс.т/год

Согласно типового ряда, годовая мощность шахты принимается

Агод=3,0 млн. т/год.

Расчет срока службы шахты

Полный срок службы шахты определяется по формуле:

, лет (19)

где: – период освоения проектной мощности шахты, =2,5 года;

– расчетный срок службы шахты;

– период затухания горных работ, =2,5 года.

Расчетный срок службы шахты определяется по формуле:

, лет (20)

лет

Тогда, года

2 ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ

ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ

Подготовкой шахтного поля называют проведение после вскрытия шахтного поля системы подготавливающих горных выработок, обеспечивающих условие для эффективной и безопасной выемки полезного ископаемого. Подготовку шахтного поля обычно ведут частями и по мере их отработки подготавливают следующие части. Существует несколько способов и схем расположения подготавливающих выработок при подготовке угольного месторождения к разработке. Каждая такая схема и способ характеризуются своими индивидуальными особенностями[3].

3.1 Выбор способа подготовки шахтного поля

Способ подготовки шахтного поля – это расположение подготовительных выработок в шахтном поле или его части, относительно пласта и элементов его залегания.

По расположение подготовительных выработок относительно пласта различают (рис. 3.1):

1. Пластовый способ;

2. Полевой способ;

3. Пластово-полевой способ (комбинированный).

Рисунок 3.1 - Пластовая (а) и полевая (б) подготовка угольных пластов: 1 — главный квершлаг; 2 — пластовый штрек; 3 — полевой штрек; 4 — промежуточный квершлаг; 5 — угольный пласт.

1. Пластовый способ подготовки – это способ подготовки при котором, весь комплекс подготовительных выработок проводится по пласту.

Достоинства способа: попутная добыча угля; получение дополнительной информации об элементах залегания угля; более высокая скорость поведения выработок, малая продолжительность подготовки.

Недостатки способа: дополнительные расходы на поддержание выработок; ограниченная область применения на пластах опасным по внезапным выбросам угля и газа, а так же пластах склонных к самовозгоранию.

2. Полевой способ подготовки – это способ подготовки при которой, весь комплекс подготовительных выработок проводится по породе.

Достоинства способа: расположение выработки вне зоны влияния очистных работ; хорошие условия поддержания выработок; возможность применения на пластах склонных к самовозгоранию.

Недостатки способа: сложные условия проведения выработок в породах с твердостью 5-6 и более; низкие темпы проведения выработок и большая продолжительность подготовки пластов.

3. Пластово-полевой способ – это способ подготовки представляет собой комбинацию двух вышеперечисленных способов.

При подготовке пластов в свите различают два способа подготовки:

1. Индивидуальный способ;

2. Групповой способ.

Индивидуальная подготовка – это способ, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится для каждого пласта. Индивидуальная подготовка может быть как полевой, так и пластовой. Способ применяется при мощности междупластий >50 м.

Групповой – это способ подготовки, при котором комплекс подготавливающих выработок (групповые выработки) используется для одновременной отработки двух и более пластов.

В данной курсовой работе принимается пластовый способ подготовки пластов, т.к. это позволит увеличить скорость ведения подготовительных работ и обеспечит попутную добычу угля. При подготовке пластов в свите принимается индивидуальный способ подготовки.

3.2 Выбор схемы подготовки шахтного поля

Схема подготовки – характерное расположение подготовительных выработок, объединенных с учетом функционального назначения и обеспечивающих деление шахтного поля на готовые к выемке части[2].

Различают следующие схемы подготовки:

1. Погоризонтная схема;

2. Этажная схема;

3. Панельная схема;

4. Комбинированная схема.

В данной курсовой работе схема подготовки выбирается этажная, т.к. угол падения пластов 17˚, и размер шахтного поля по падению 2750м, по простиранию – 2900м. Бремсберговая часть с размером по падению 1500 метров делится на шесть этажей. Предложенная схема уменьшит количество перемонтажа комплекса.

3.3 Правила безопасности при подготовке шахтного поля

1. При проведении подготовительных выработок с подрывкой боковых пород отставание породного забоя от угольного должно быть не более 5 м.

При проведении выработок по углю широким забоем при ширине раскоски более 5 м необходимо иметь соединенный со штреком закрепленный косовичник, служащий запасным выходом и вентиляционным ходком[5].

В подготовительных выработках, проводимых вслед за очистным забоем, отставание породного забоя от угольного забоя лавы не должно превышать 5 м, если в очистной выработке применяется индивидуальная крепь, 8 м - при механизированной крепи и 11 м - при выемке угля стругами.

2. Запрещается продолжение проходки вертикальной выработки после сооружения ее устья без предварительного перекрытия на нулевой отметке, а также проходка и углубка ствола (шурфа) без защиты полком рабочих, находящихся в забое, от возможного падения предметов сверху.

3. Подготовительные работы в установленных прогнозом опасных зонах необходимо проводить с применением способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа и контролем их эффективности или с помощью сотрясательного взрывания в порядке, установленном Госгортехнадзором России.

4. При проведении подготовительных выработок по угольным пластам в установленных текущим прогнозом выбросоопасных зонах должна применяться, как правило, рамная крепь со сплошной перетяжкой пространства между рамами и обязательным забучиванием пустот в закрепном пространстве.

5. В наклонных выработках, предназначенных для передвижения людей, должен быть свободный проход шириной не менее 0,7 м и высотой 1,8 м, оборудованный при углах наклона:

от 7 до 10 град. - перилами, прикрепленными к крепи;

от 11 до 25 град. - трапами с перилами;

от 26 до 30 град. - сходнями со ступеньками и перилами;

от 31 до 45 град. - лестницами с горизонтальными ступеньками и перилами.

В лестничных отделениях стволов и других выработок с углом наклона от 45 до 90 град. лестницы должны устанавливаться с уклоном не более 80 град. и выступать на 1 м над горизонтальными полками, прочно заделываемыми в крепь с интервалом не более 8 м. Лазы в полках должны иметь размеры:

ширина - не менее 0,6 м;

высота - не менее 0,7 м (по нормали к лестнице).

Лазы над первой верхней лестницей должны закрываться лядами. Лазы в стволах и других выработках между соседними полками должны быть смещены на ширину лаза.

4Технология очистных работ

Система разработки – это определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах этажа, яруса или горизонта, увязанный в пространстве и во времени, для данных горно-геологических условий[4].

Подготовительные работы – это комплекс процессов отработки, погрузки и транспортировки горной массы, закрепления крепи, вентиляции, наращивания транспортных устройств, обеспечивающих проведение горных выработок.

Очистные работы – это совокупность процессов отбойки, погрузки отбитой горной массы на забойное транспортное средство, доставка полезного ископаемого от забоя до транспортной выработки.

Факторы, влияющие на выбор системы разработки:

1. Мощность пластов;

2. Угол падения пластов;

3. Механические свойства полезного ископаемого;

4. Свойства боковых пород;

5. Склонность угольных пластов к самовозгоранию;

6. Глубина разработки.

7. Форма месторождения и наличие геологических нарушений.

8. Строение пластов.

9. Крепость и вязкость угля.

10. Кливаж.

11. Количество и взаимное расположение пластов в свите.

12. Газоносность месторождения.

13. Обводненность месторождения.

Системы разработки пластовых месторождений разделяются на два основных класса в зависимости от порядка ведения очистных и подготовительных работ:

1. Сплошная система разработки;

2. Столбовая система разработки;

3. Комбинированная система разработки.

Столбовые системы разработки характеризуются независимым ведением очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля (рис. 4.3.). На момент начала функционирования очистного забоя все подготовительные выработки, соединяющие забой с системой откаточных и вентиляционных выработок шахты, должны быть пройдены на полную длину.

Рис. 4.3. Столбовая система разработки.

В этой связи главной особенностью столбовых систем разработки является отсутствие взаимного влияния подготовительных и очистных работ, что весьма положительно сказывается на эффективности использования современного высокомеханизированного очистного и проходческого оборудования.

Существуют три дополнительных признака классификации систем разработки:

1. Технология выемки угля;

1.1. Длинными очистными забоями;

1.1.1. Выемка на полную мощность;

1.1.2. Слоевая выемка;

2. Подвигание очистного забоя;

2.1. По простиранию;

2.2. По падению;

2.3. По диагонали;

3. Технологическая схема ведения очистных работ с делением:

3.1. Этажа на подэтажи;

3.2. Яруса на подярусы и др.

В данной курсовой работе в задании принята столбовая система разработки с выемкой пластов на полную мощность. Исходя из размеров шахтного поля (по простиранию 2400м, по падению 2850 м) и угла падения пластов (15˚) выбирается система разработки длинными очистными забоями, с подвиганием очистного забоя по простиранию и без деления этажа на подэтажи. Порядок отработки выемочного столба – обратный. Порядок отработки столбов – нисходящий. Управление кровлей – полное обрушение. Транспортировка угля от очистного забоя производится ленточным конвейером. Столбовая система разработки обеспечивает дополнительную эксплуатационную разведку выемочных участков при оконтуривании их подготовительными выработками; погашение выработок по мере подвигания очистного забоя; возможность изоляции выработанного пространства в аварийных ситуациях и повторного использования крепи; хорошее состояние выработок, расположенных впереди лавы в массиве или в зоне разгрузки от горного давления; благоприятные условия для обеспечения надежного и эффективного проветривания очистных забоев.

Нагрузка на очистной забой

Нагрузка на очистной забой – добыча угля в единицу времени. Определяется по формуле:

, т/сут (21)

где: Lл длина лавы, = 220 м;

– мощность пласта принятого к отработке, м;

– количество циклов в сутки, =9;

– глубина вруба или ширина захвата исполнительного органа, =0,8 м;

– объемная плотность угля (т/м³), =1,3 т/м³;

– коэффициент извлечения угля по выемочному участку (0,95 – 0,97);

т/сут

Проверка нагрузки на очистной забой по газовому фактору

Нагрузка на очистной забой по газовому фактору определяется по формуле:

, т/сут (22)

где: – максимальная допустимая по правилам безопасности скорость движения воздуха в очистном забое, =4м/с;

– поперечное проходное сечение для струи воздуха м²;

– коэффициент, учитывающий движение воздуха в выработанном пространстве за крепью, =1,4;

– относительная метанообильность, =8 м/т³;

– максимально допустимая концентрация метана по правилам безопасности, =1%;

– коэффициент характеризующий естественную дегазацию источников выделения метана, =0,7.

Поперечное проходное сечение для струи воздуха определяется по формуле:

, м² (23)

, м²

т/сут

Так как > , условие выполняется. В том случае, если условие не выполняется, необходимо проводить дегазационные мероприятия.

Дегазация – это комплекс технологических процессов, направленных на предотвращение выделения метана в атмосферу горных выработок путем его извлечения, улавливания и изолированного отвода по трубам шахтной дегазационной системы, связывание и нейтрализации метана в угленосной толще.

Технологическая схема шахты

Технологическая схема шахты – совокупность вскрывающих, транспортных, вентиляционных, очистных горных выработок, а также комплекс поверхностых сооружений позволяющий осуществлять основные и вспомогательные производственные процессы на базе современных средств механизации, автоматизации и организации работ, совместная работа которых должна обеспечивать эффективную и безопасную добычу угля.

Основные элементы технологической схемы шахты:

- очистные забои;

- подготовительные забои;

- система транспортирования полезного ископаемого;

- система доставки людей, материалов и оборудования;

- система вентиляции;

- система водоотлива;

- система дегазации угольных пластов;

- шахтный подъем;

- поверхностный технологический комплекс;

Технология в очистном забое:

1. Механизированная крепь М-138 на длину 220 м.(147 секций);

2. Электрооборудование комплекса (напряжение 660, 1140 В.)

3. Очистной комбайн К-500 с высоконапорным орошением (r=0,63);

4. Кабелеукладчик на длину 220 м.;

5. Скребковый изгибающийся конвейер Анжера-30 с 4 блоками приводов по 250 кВт;

6. Рейка типа Айкотрак, совместимая с К-500;

Главным звеном всего производственного процесса добычи угля на шахте является очистная выемка, поэтому наряду со своевременным воссозданием необходимого фронта очистных забоев всеми технологическими звеньями шахты должна быть обеспечена непрерывная и ритмичная работа забоев на основе научной организации производства и труда и поточности очистной выемки, которая характерна для механизированных комплексов[3].

Главным звеном всего процесса добычи угля на выемочном участке, является непосредственно очистная выемка угля комбайном и своевременное воссоздание очистного фронта взамен погашаемого. Работа всех звеньев на выемочном участке и по шахте в целом должна быть непрерывной и ритмичной это обеспечивается соответствующей каждому очистному забою научно-обоснованной организации труда в нем. Для очистных забоев оборудованных механизированными комплексами присуща циклическая организация труда, но при этом многие процессы и операции всего цикла выемки по возможности должны быть совмещены во времени и целью максимально приблизить работу к поточной.

В добычную смену в лаве работает звено рабочих. Обязанности между которыми распределяются следующим образом: машинист комбайна и его помощник осматривают комбайн и меняют зубки, заливают масло в редуктор и выполняют другие работы по подготовке комбайна к выемке угля. После этого машинист управляет комбайном, помощник машиниста следит за силовым кабелем комбайна и шлангом орошения. Несколько рабочих располагаются за комбайном и передвигают секции крепи М 138.

Выемка угля комбайном К-500 производится по челноковой схеме. Исходное положение — комбайн в нижней части лавы, конвейерная линия задвинута. Комбайн перемещается снизу вверх и снимает полосу угля по восстанию. Вслед за выемкой угля комбайном с отставанием от него в 3—5 м передвигают секции крепи. Зарубка новой полосы в верхней части лавы производится косыми заездами, а именно: комбайн опускается сверху вниз на 25—30 м и останавливается, верхний привод и часть скребкового конвейера передвигают к забою, после чего комбайн, двигаясь по восстанию, зарубается и снимает клиновидную полосу угля. Одновременно с зарубкой комбайна в верхней части лавы в направлении сверху вниз осуществляется передвижка (участками по 30—50 м) лавного конвейера.

От вентиляционного штрека выемка угля производится вниз по падению; с отставанием в 20—30 м осуществляется передвижка конвейера. Комбайн, дойдя до конвейерного штрека, поднимается вверх на 25—30 м. Затем передвигается нижняя приводная головка вместе с конвейером к линии забоя, а комбайн, двигаясь по падению, зарубается и снимает клиновидную полосу угля

Описание грузопотоков угля от очистного забоя до поверхности:

Транспортировка угля из лавы осуществляется по схеме:

- непосредственно по забою скребковым конвейером Анжера-30;

- скребковым перегружателем на ленточный конвейер по конвейерному штреку и бремсбергу;

- в магистральном штреке уголь перегружается на ленточный конвейер и по магистральному штреку, конвейерному квершлагу в околоствольный двор(ОСД) и по главному скиповому стволу в скипах поднимается на поверхность.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы разработан проект современной угольной шахты, проектная мощность которой составила 3,0 млн. т. угля в год, сроком службы 32 года. Шахтное поле размером 2900м по простиранию и 2750м по падению, представлено тремя пластами мощностью 2,9 м, 3,5 м, 3,4 м, угол падения которых 17˚. Промышленные запасы составили 83248,9 тыс. т.

Исходя из начальных условий, был выбран способ вскрытия шахтного поля – вертикальными стволами и схема вскрытия шахтного поля - одногоризонтная, с капитальным квершлагом.

Подготовка шахтного поля выбрана пластовая, индивидуальная, так как все подготовительные выработки проводятся по каждому угольному пласту отдельно. Схема подготовки шахтного поля – этажная.

Разработка осуществляется длинными столбами по простиранию, с выемкой пласта на полную мощность. Уголь на поверхность поднимается с помощью скипового подъёма . Число действующих очистных забоев выбрано 1 с нагрузкой 6790 т/сутки. При данных горно-геологических условиях целесообразнее применять комплекс КМ-138, который состоит из механизированной крепи М-138, очистного комбайна К-500, скребкового изгибающегося конвейера АНЖЕРА-30.

Соблюдение и выполнение всех вышеперечисленных параметров обеспечит эффективную и безопасную добычу угля.

Литература

1. Основы горного дела [Текст] : учеб. для вузов / П.В.Егоров [и др.] - 2-е изд., стер. – М. : МГГУ, 2006. – 408с.

2. Бурчаков А.С., Жежелевский Ю.А., Ярунин С.А. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений [Текст]- М.: «Недра», 1989. – 431с.

3. Килячков А.П. Технология горного производства[Текст] - М.: Недра, 1992. – 415с.

4. Васючков Ю. Ф. Горное дело[Текст] - М.: Недра,1990. – 315с.

5. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05 – 618 – 03) [Текст]

/ Колл. авт. – М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003.

– Выпуск 11. – 296 с. – Серия 05.