Подземные геотехнологии: шахты Донбаса

 

4

 

21

 

 

19

 

 

20

Содержание

Бланк задания с исходными  данными 

Введение

1. Краткая горно-геологическая характеристика месторождения.
2. Основные параметры шахты. Подсчет запасов и определение производственной мощности шахты.

1. Подсчет балансовых и промышленных запасов, обоснование величины потерь угля в шахтном поле.

2. Определение производственной мощности шахты и расчет срока ее службы.
3. Определение категории шахты по метану.
3. Вскрытие, подготовка и система разработки шахтного поля.
1. Вскрытие шахтного поля
2. Околоствольный двор
3. Подготовка шахтного поля
4. Система разработки шахтного поля
4. Технология, механизация и организация подготовительных работ.
5. Технология, механизация и организация очистных работ.
6. Технико-экономическая оценка технологической схемы очистных и подготовительных работ.
7. Охрана труда и техника безопасности.

   Заключение.

       Список использованных источников. 

Бланк задания с исходными данными

Выбрать и обосновать рациональный способ вскрытия, подготовки и системы  разработки шахтного поля, с последующим составлением паспорта выемочного участка по следующим данным:

№основного варианта                            21

№дополнительного варианта                 6

Бассейн                                        Донбасс

Количество пластов                              2

Угол падения пластов, град.                11

Мощность пластов, м                      0,9; 1,1

Сопротивление угля резанью, М          181

Мощность междупластья, м                  55

Плотность угля, т /м³                         1,45

Породы кровли                               песчанистый

                                                        сланец                     

Породы почвы                                     аргиллиты

Относительная газообильность, м³/т      22

Опасность пласта по внезапным

выбросам                                          опасен

Склонность пласта к

самовозгоранию                                 склонен

Размеры шахтного поля:

по простиранию, м                               4400                 

по падению, м                                      3800        

Введение.

Горнодобывающая промышленность поставляет народному хозяйству страны топливо, руды металлов, удобрения и другие необходимые минералы и горные породы. Большое значение для топливно-энергетического комплекса имеет добыча угля, преобладающая часть которой приходится пока еще на подземный способ. Предусматривается дальнейшее развитие этого способа добычи угля, тем более что в си лу особенностей угольных месторождений самые ценные угли (угли, идущие на коксование, и антрациты) добываются практически только подземным способом. Поэтому совершенствованию технологии подземной добычи угля, обеспечивающей высокую эффективность выемки пластов, рациональное использование запасов и безопасность работ, придается первостепенное значение.

С проникновением горных работ  на более глубокие горизонты горно-геологические  условия усложняются: возрастают температура  и газообильность, увеличивается  опасность внезапных выбросов угля и газа, горных ударов. Наряду с этим, требуется постоянное улучшение условий т руда, техники безопасности, повышение производительности труда, снижение себестоимости. Решить эту проблему возможно только путем комплексного обоснования вопросов вскрытия, подготовки, систем разработки и механизации производственных процессов. В этом заключается главная задача курса.

Современная угольная шахта – это комплексно механизированное и автоматизированное горнодобывающее предприятие большой мощности с высоким уровнем концентрации и интенсификации производства, имеющее поточный характер основных технологических процессов. Поэтому горный инженер, специалист по разработке месторождений полезных ископаемых, должен быть высокообразованным, всесторонне развитым человеком. От знаний и организаторских способностей горного инженера во многом зависит качество и своевременное выполнение производственных заданий, эффективная разработка месторождения, рациональное использование недр и рабочего времени, машин и оборудования. Поэтому горный инженер должен уметь разработать проект строительства или реконструкции угольной шахты или ее части с проведением необходимых расчетов на ЭВМ; рассчитать оптимальные параметры очистного забоя, системы разработки, вскрытия и подготовки шахтного поля; выбрать средства комплексной механизации; разработать мероприятия по отработке пластов, склонныхк внезапным выбросам угля и газа или горным ударам. В конечном итoгe результаты его работы должны способствовать решению ключевой задачи экономики – кардинальному повышению производительности труда.

 

1. Краткая горно-геологическая характеристика месторождения

 

 

 

 

 

2 Основные параметры шахты

 Подсчет запасов и определение производственной мощности шахты\

 

2.1 Подсчет балансовых и промышленных запасов, обоснование величины потерь угля в шахтном поле

Расчет балансовых запасов, потерь и промышленных запасов шахтного поля производится по методике А.П. Килячкова.

Балансовые запасы шахтного поля

Z_б=S*H*∑m_i*γ_i,

 

где Z_б – балансовые запасы угля, т;

S – размер шахтного поля по простиранию, м;

Н – размер шахтного поля по падению, м;

n – число рабочих пластов в шахтном поле;

m_i – мощность i-гo рабочего пласта, м;

γ_i – объемная масса угля i-гo рабочего пласта, т/м³.

      Для определения промышленных запасов необходимо установить величину потерь по каждому из пластов по их источникам: общешахтные (в барьерных и охранных целиках), эксплуатационные и связанные с геологическими нарушениями. Промышленные запасы определяются по формуле

Z_пр = Z_б-Z_n

где Z_пр – промышленные запасы угля, т;

 Z_n – суммарные потери угля, т.

Потери определяются на основании  расчетов частных видов потерь: общешахтных, эксплуатационных и вблизи геологических нарушений

Z_n = Z_об+Z_гн +Z_эксп

где Z_oб – общешахтные потери, т;

Z_гн – потери, связанные с геологическими нарушениями пластов, т;

Z_эксп – эксплуатационные потери, т.

Общешахтные потери слагаются из потерь угля в барьерных и охранных целиках

Z_o6=Z₁+Z₂

где Z₁ – потери угля в барьерных целиках, т;

 Z₂ – пoтеру гля в охранных целиках, т.

Барьерные целики оставляют  у границ шахтного поля, чтобы исключить возможность вскрытия старых затопленных горных выработок соседних шахт.

Потери в барьерных  целиках определяются по формуле

 Z₁ =2h-[S + (H-2h)]*т*γ

где h – ширина барьерных целиков, условно принимается равной 50м.

Охранные целики оставляют  для предотвращения разрушений технологического комплекса на поверхности, промышленных зданий и сооружений, а также природных объектов. Потери в охранных целиках условно составляют при пологих пластах 1- 2%,при крутых – 2-4% от балансовых запасов

Z₂=(0,01, ..., 0,02)/(0,02, ...,0,04)*Z_б

  Потери в целиках вблизи геологических нарушений определяется характером и числом нарушений. Их величина в среднем равна 1-1,5% от балансовых запасов

Z_гн = (0,01,…,0,015)*Z_б

где Z_гн – потери в целиках вблизи геологических нарушений, т.

Таким образом, величина общешахтных  потерь и потерь в целиках около геологических нарушений ровна

 

Z_o6=Z₁+Z₂+Z_гн=2l*[S + (H-2l)]*∑m_i*γ_i+0.02.Z_б

 

Эксплуатационные потери включают потери по площади в целиках у горных выработок: по мощности – в пачках угля, в кровле и в почве пласта, а также потери угля в забоях и при транспортировании.

Эксплуатационные потери угля

Z_эксп = (Z_б - Z_об – Z_гн )*К_эп

где Z_эксп – эксплуатационные потери угля, т;

К_эп – коэффициент эксплуатационных потерь; принимается для тонких и весьма тонких пластов – 0,08; средней мощности – 0,12; мощных пологих – 0,15; мощных крутых – 0,20.

 Суммарные потери угля  в шахтном поле

Z_n =Z_oб + Z_гн + Z_эксп

 По итоговым данным определить коэффициент запасов угля из недр

 

 

 

 

 

 

Подсчет балансовых и промышленных запасов, величины потерь угля в данном шахтном поле

 Балансовые запасы шахтного поля

Z_б = 4400 *3800 * 1,45 * (0,9 + 1,1) = 48488000 т

 

 

 Потери в барьерных целиках определяются по формуле

Z₁ = 2 * 50 * [4400 + (3800 - 2 * 50)] * 1,45 * (1,1 + 0,9) = 2349000 т

 

 

Потери в охранных целиках

Z₂ =0,015*48488000 = 727320 т

 

 

Потери в целиках вблизи геологических нарушений

Z_гн=0,0125*48488000 = 60610 т

 

 

Величина общешахтных  потерь и потерь в целиках около геологических нарушений ровна

Z_oб = 2349000 + 727320 + 606100 = 3682420 т

 

 

Эксплуатационные потери угля

Z_эксп = (48488000 -3682420) * 0,08 = 3584446,4 т

 

 

Суммарные потери угля в шахтном поле

Z_n = 9711060 + 8371190,4 = 7266866,4 т

 

 

Промышленные запасы определяются по формуле

    Z_пр = 48488000- 7266866,4 = 41221133,6 т

 

 

Коэффициент извлечения запасов угля из недр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Определение производственной мощности шахты и расчет срока ее службы

Для расчета производственной мощности шахты воспользуемся двумя методами: методом, предложенным П.З. Звягиным и аналитическим методом, предложенным проф. А.С. Малкиным.

 

 

 

 

 

 

 

 

где c, φ, K_l, К₂, К_пр – расчётные коэффициенты, значения которых приведен ы в таблице 1;

Е = 0,1 – коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений;

 Z – промышленные запасы шахтного поля, тыс.т .

Таблица 1

Бассейн	Расчётные коэффициенты
	С	К1	К2	Кп р * 10-3	φ

 

Через Q обозначается среднемесячная нагрузка на очистной забой в тысячах тонн, которая определяется по формуле: 

 

 

 

 

 

 

где N = 25 – число рабочих дней в месяце;

L – длина лавы, м;

v – скорость подвигания забоя лавы, м/сут;         

m – мощность пласта, м;

γ – средняя плотность угля, т/м³;

с = 0,98 – коэффициент извлечения угля в очистном забое.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В соответствии с параметрическим рядом мощностей шахт, принимаю мощность шахты равную 1,8 млн.т.

Определим срок службы шахты  по формуле

 

 

 

 

 

где t – суммарное время на освоение проектной мощности и свертывание добычи , t = 5...6 лет;

 

 

 

 

 

2.3 Определение категории шахты по метану

Заданная относительная  газообильность равна 22т /м³, следовательно, данная шахта относится к сверхкатегорной.

 

3.Вскрытие, подготовка  и система разработки шахтного  поля

3.1 Всктытие шахтного  поля

Многообразие условий  залегания и числа вскрываемых  пластов, а также других горно-геологических  факторов предопределяют способ вскрытия.

Вскрытие полей примерно 45% шахт основных бассейнов при разработке пологих и наклонных пластов  осуществляется вертикальными стволами. Вертикальные стволы применяются для  вскрытия свиты пластов любой  мощности наносов, глубины разработки, размеров шахтного поля и производственной мощности шахты.

Схема вскрытия должна обеспечивать: рациональную разработку шахтного поля в течение всех этапов работы шахты  и получение стабильной проектной  добычи угля на каждом этапе; минимальный объем вскрывающих горных выработок; минимальные первоначальные капитальные затраты на вскрытие месторождения и строительство шахты; однотипность применяемого транспорта во всех горных выработках, возможность периодического обновления горного хозяйства шахты; достаточно большие запасы угля на эксплуатационном горизонте для того, чтобы промежутки между углубками стволов или изменения элементов схемы были по возможности более длительными; надежное и эффективное проветривание шахты и выемочных полей; применение прямоточной схемы проветривания на сверхкатегорных шахтах.