Параметры отработки пласта в сложных горно-геологических условиях в районе Везенбергского уступа

по горючему сланцу А_г=3'500000 тонн/год.

В результате расчетов срок службы шахты составляет 54 года.

В данном дипломном проекте  произведено сравнение ныне действующей  системы разработки "камера-лава" со столбовой системой разработки с управлением кровлей полным обрушением.

Потери сланца в целиках при базовом варианте составляют 32,5%. При проектируемом варианте потери будут составлять 22%: 70% - потери сланца у геологических нарушений; 72% - эксплуатационные потери.

Промышленные  запасы при проектируемом варианте составят 328091 тыс.т

За     счет     увеличения     промышленных     запасов     увеличивается     срок     службы шахты:  Т_рас =   328090000/5500000   = 59,7 года.

 

3.  ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА ШАХТНОГО ПОЛЯ

3.1. Способ  подготовки шахтного поля.

Исходя из горно-геологических условий залегания пласта на шахте предусматривается панельный способ подготовки шахтного поля.

От околоствольного  двора до границ шахтного поля проходятся главные магистральные штреки от них, перпендикулярно им проводятся панельные откаточные и вентиляционные штреки, которые делят шахтное поле на двухсторонние панели шириной 2400 м.

В пределах панели проведением  конвейерных и вентиляционных штреков подготавливаются выемочные участки (столбы) длиной до 1200 м (размер крыла панели). Отработка столбов ведется обратным ходом. Длина лавы составляет 80 м. Конвейерные и вентиляционные штреки проводятся перпендикулярно панельным.

При этом общее направление  подготовительных выработок определяется по минимуму влияния карстовых нарушений, трещин и обводненности пород на очистные и подготовительные работы. Поэтому, главные (магистральные) откаточные и вентиляционные штреки проходятся в северо-восточном направлении параллельно карстовым нарушениям, а панельные штреки пересекают карсты под прямым углом.

Верхняя часть шахтного поля отрабатывается в прямом порядке - от ствола к границам, нижняя часть - в обратном, с погашением главных (магистральных) штреков. Аналогичным образом ведется отработка и панелей: сначала одно крыло панели отрабатывается в направлении от магистральных штреков к границам панели, дойдя до которых очистные работы переходят на другое крыло панели и ведутся в обратном направлении с одновременным погашением панельных штреков. Определение действующей линии очистных забоев

Действующую линию очистных забоев можно рассчитать по формуле:

 

(3.1)

где: К₀ - коэффициент учитывающий добычу сланца из подготовительных забоев,

где:     л_л     -     площадь,     которую     на    выемочном    участке     отрабатывает    лава,

S_л=L_л L_в._у. =80 *1200 = 96000 м²;

L_ey. - длина выемочного участка, L_B.y=1200 м,

L_л - длина лавы, L_л=80 м;

S_e._y. - площадь выемочного участка,

S_в._у=L_в._у.(80+6+4)=1200(80+6+4) =108000м²;

Vd - годовое подвигание действующей линии очистных забоев, Vd=V_cym305=5 *305=1525 м,

V_cym - суточное подвигание очистных забоев, V_cyn=1.5 м/сут.

Р - производительность пласта по сланцу, Р=2,1 т/м²;

С - коэффициент потерь сланца в очистном забое, С=0,97;

А_г - производственная мощность шахты по товарному сланцу, А_г=1*10⁶ т/год.

    (3.2)

Необходимое количество очистных забоев:

N=Hd/Lл = 1020/80 = 12,75   => принимаем   12 лав,   с  учетом   необходимого   количества резервнодействующих лав принимаем  14 лав по шахте.

На  шахте  в  одновременной  работе  находится  4  панели,  а  в  каждой  панели 4 отрабатываемых и 4 подготавливаемых выемочных участка.

Выемочные участки  чередуются с той целью, чтобы  не было проблем с погрузкой горной массы на панельных откаточных штреках.

3.2. Вскрытие  шахтного поля.

Таблица 3.1

Капитальные затраты по вариантам

Номер п/п	Статья затрат	Капитальные затраты долл
		1 вариант	2 вариант
1 2 3	Проведение главного ствола Проведение вспомогательного ствола Строительство околоствольного двора	111843 361802 47228280	445313 361802 48087520
	Итого	47701925	48894635

 

 

 

Таблица 3.2

Эксплуатационные затраты

Номер п/п	Транспорт горной массы  по стволу	Эксплуатационные затраты долл.
		1 вариант	2 вариант
1 2	Поддержание главного ствола	15028	48614
2	Поддержание вспомогательного ствола	45515	45515
3	Транспорт горной массы по стволу	9437310 9437310	200159910 200159910
	итого	9531439	200220453

Как видно из таблиц технико-экономического сравнения вариантов более экономически выгоден 1 вариант вскрытия шахтного поля - главным наклонным стволом и вспомогательным вертикальным (клетевым) стволом.

Для подачи в  шахту свежего воздуха предусматривается  проходка двух вспомогательных вентиляционных шурфов на каждую панель. В шурфах устраиваются лестничные отделения - запасные выходы.

Вспомогательный ствол оборудован одноклетевым подъемом и лестничным отделением.

В виду горизонтального  залегания промпласта дальнейшая углубка  стволов не требуется.

 

4. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ШАХТЕ

На шахте  принимаем следующий режим работы:

Число рабочих  дней в году-305 при шестидневной рабочей  неделе.

Продолжительность рабочей смены:

7 часов на подземные  работы;

8 часов на работы  на поверхности.

3. Очистные и подготовительные работы, а также доставка горной массы от забоя 
до обогатительной фабрики производится в три смены по семь часов.

4. Осмотр и ремонт оборудования производится в ремонтно-подготовительную 
смену с 7°° до 10⁰⁰.

5. Первая рабочая смена работает с 10 до 17 часов. 
Вторая рабочая смена работает с 17 до 24 часов. 
Третья рабочая смена работает с 24 до 7 часов.

6. Наиболее трудоемкие ремонтные и профилактические работы,  требующие 
остановки шахты, производятся в выходные дни.

Вентиляционные и водоотливные установки работают круглосуточно.

 

5. ПОДЪЁМ

5.1. Исходные данные:

Назначение подъема: подъем-спуск  людей, транспортировка материалов и оборудования. Глубина вертикального ствола: 80 м. Число подъемных горизонтов: 1. Число рабочих смен: 3 см. Тип вагонетки: ВД-5,6.

5.2. Расчёт вертикального подъёма.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ОДНОКЛЕТЬЕВОЙ ПОДЪЕМ С ПРОТИВОВЕСОМ

Подъемный сосуд. Ориентировочная скорость подъема.

Принимаем двухэтажную  клеть на одну вагонетку ВД-5,6: тип  клети 2УКН 4-1; общая

полезная  площадь пола 11,2 м²; высота h_Kn=8,58 м; масса т_кл=8,62 т; грузоподъемность

13,2 т; максимальный  диаметр каната 60,5 мм.

Вагонетка ВД-5,6: объем 5,6 м³, масса т_ваг=2700 кг, масса груза при горной массе Q_ZM.=9m.

Ориентировочное количество опускаемых в шахту людей  за одну смену: 160 чел.

Согласно  нормам ПБ на каждого человека отводится 0,2 м² полезной площади пола клети.

Тогда максимальное число людей, размещающихся в  двух этажах клети: 11,2/0,2=56 человек.

Расчетное значение максимального количества людей  за один подъем принимаем 50 человек.

Число циклов, необходимое для подъема людей  за одну смену: г_ц=3 15/50=6 циклов.

На спуск  и подъем людей отводят 40 минут.

Тогда продолжительность одного цикла:

_{(5 2 Л)}

 

продолжительность паузы: Q=n_л+25=50+25=75 секунд,

где: 25 - общее время, отводимое на перестановку этажа клети, закрывание дверей клети и  стволовых решеток, с.

Продолжительность движения клети  в одном направлении:

(5.2.2)

Высота подъема: H=H_cme+h₃=80+12=92 м,

где Н_э=12м - высота эстакады.

Принимаем    трехпериодный    график    скорости.    Тогда    ориентировочное    значение максимальной скорости подъема определим по формуле:

(5.2.3 )

Расчет  каната.

Расчетное   значение   максимальной   нагрузки   каната  принимается   равным   нагрузке, соответствующей подъему горной массы, при которой масса концевого груза составляет:

 

Принимаем канат (ГОСТ 7668-80) типа ЛК-РО с расчетным пределом прочности проволоки на растяжение G=1568 кгс/мм², фиктивная плотность которого составляет У₀=0,097 МПа/м. Наименьшую необходимую по условиям прочности массу 1м каната определим по формуле:

(5.2.4)

 

где: 2=7,5 - допустимое минимальное значение статического запаса прочности каната

для грузолюдского подъема по нормам ПБ,

Но=Н+Н_пер=92+6=98м - длина отвеса каната, h_nep - высота переподъема.

По ГОСТ 7668-80 выбираем канат: типа ЛК-РО; конструкции 6x36 (1 + 7+7/7+14)+1₀,_с,;

массой 1м  смазанного каната т_к=9,94 кг/м; диаметром d_K=50,5;    при G=1568 кгс/мм²

разрывное усилие всех проволок в канате Q_pa3p=l 575500 Н.

Для уравновешивания системы  в качестве хвостового каната принимаем  круглый канат

двойной     свивки,     многорядный     ГОСТ     3088-80     типа     ЛК-Р     конструкции

( 6^

18х 19 1 + 6 + - +1_ОС;   массой   1м т_хв=10,5  кг;  диаметром  d_xe=49,5 мм,  суммарное 
V 6/

разрывное    усилие    всех    проволок    в    канате    при    G=1372    кгс/мм²    составляет

Q_pa3p=1465000H.

Так как т_хв примерно равна т_к система статически уравновешена. Фактическое значение

коэффциентата запаса прочности  каната составляет при подъеме:

- горной массы:

(5.2.5)

 

-людей: 

(5.2.6)

 

где 80кг - средняя  масса одного пассажира клети.

Орган навивки.

По нормам ПБ должно быть соблюдено следующее  соотношение между диаметром

барабана D и диаметром каната d_K:

Проверка барабана по ширине:   Во>В,

где Во - ширина навивочной поверхности барабана:

где п_тр=5 - число витков трения;

£ =2мм - расстояние между витками навивающейся и свивающейся ветвей;

5=5,5мм - зазор между витками,

Необходимая ширина заклиненной  части барабана:

Проверка  барабана на статические нагрузки (S_max<S_max^H, Т_тах<Т_тах^н): Максимальное статическое натяжение в канате:

Максимальную  разность статических натяжений  канатов при подъеме с противовесом следует ожидать в момент перестановки сосуда (при регулировании длины отвеса каната), когда требуется поднятие одной порожней ветви каната:

 

 

 

Тоесть согласно необходимым условиям, приведенным  выше, выбираем подъемную машину  (ГОСТ 18115-72):  типа  ЦР-4х 3/0,7 (цилиндрическую  однобарабанную);   с диаметром барабана D=4,0 м; шириной барабана В=3,0 м; шириной разреза 0,7 м; максимальным статическим натяжением каната S^н_тах=250кН; максимальной разностью между   статическими   натяжениями   канатов   Т^н_тах=160кН;   передаточными   числами редуктора  1=10.5;   11.5;   20;   30;  допустимой  скоростью  подъема  12,0м/с;   маховым моментом машины без редуктора и двигателя 3000кНм²; массой машины с редуктором без электрооборудования 70т. Приводной двигатель и редуктор. Необходимая частота вращения барабана:

Принимаем редуктор с передаточным отношением i=30; Требуемая частота вращения приводного двигателя:

ориентировочная мощность приводного двигателя:

Принимаем стандартную  частоту вращения асинхронного двигателя п_с=250 об/мин. Действительное значение максимальной скорости подъема:

Выбираем  двигатель  типа АКН2-18-27-24;  мощность  315кВт;  номинальная  частота вращения п„=240 об/мин; КПДпд_в=0,9П; маховый момент ротора СО²_рот=65,ОкНм². Значение момента вращения тихоходном валу редуктора рассчитывается по формуле: Выбираем    редуктор:    типоразмер    2ЦО-18;    межцентровое    расстояние    1800   мм; передаточное  число  30;  момент вращения  на ведомом  валу  2 х 380 кНм',  скорость вращения приводного вала не более 500 об/мин; масса редуктора 38т. Выбор величин ускорения и замедления.