Организация выемки угля
ВВЕДЕНИЕ
Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране, характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений бурых и каменных углей расположенных в различных природно-климатических зонах. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом создания необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспортирование полезного ископаемого и грузов, на проветривание и создание удовлетворительных условий труда горнорабочих.
Республика Казахстан - государство с огромными запасами различного минерального сырья.В топливном балансе Республики Казахстан основное значение наряду с нефтью и природным газом имеет ископаемый уголь. Его доля в выработки электроэнергии составляет 90%, в коммунально-бытовом секторе до 50%.
Подземный способ разработки продолжает увеличивать добычу как коксующихся, так и энергетических углей. Повышение темпов добычи углей подземным способом невозможно без обеспечения достаточного уровня горноподготовительных работ, улучшение организации проведения горных выработок, снижение себестоимости, внедрение новых добычных машин и механизмов, совершенствование способов крепления и последующее поддерживания их в рабочем состоянии, обеспечения мероприятий по безопасности и комфортабельности труда горнорабочих.
Технический прогресс в угольной промышленности
при подземном способе добычи
осуществляется на основе широкого внедрения
прогрессивной технологии, расширения
комплексной механизации
Большое значение имеет автоматизация процессов добычи угля. В настоящее время на шахтах «АрселорМиттал» идет внедрение новых, зарубежных технологий крепления горных выработок, использование новых добычных комбайнов SL-300, SL-500, обновленных и измененных для наших условий добычных комплексов.
На шахтах получает дальнейшее развитие движения бригад, работающих с нагрузкой 2000 тонн в сутки и более на один очистной забой. Это наиболее рациональная и прогрессивная технология ведения очистных работ с применением нового оборудования, позволяющего существенно увеличить нагрузку на очистной забой и, таким образом, снизить себестоимость угля.Данный курсовой проект выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения задач проектирования и организации работ в очистном забое.
Задачами проекта являются: выбор рациональной схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, выбор системы разработки и расчет некоторых ее параметров.
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШАХТЕ
Поле шахты расположено в
юго-восточной части
Поле шахты «Ленина» находится на территории Мичуринского района Карагандинской области, в восточной части Тентекского угленосного района Карагандинского бассейна, в 50 км к западу от города Караганды на территории Шахтинского городского района Карагандинской области Республики Казахстан. Ближайший населённый пункт город Шахтинск расположен в 7 км на юго-восток от участка разведки;
Областной центр город Караганда 50 км на северо-восток, железнодорожная станция Карабас МПС находится в 35 км на юго-восток.
Участок расположен в районе, хорошо освоенном промышленностью в радиусе до 15 км от него находится 3 действующие шахты (Казахстанская, Тентекская, Шахтинская). На северо-востоке поле шахты «Ленина» граничит с полем шахты Казахстанская, а на юго-западе Тентекской.
Численность и квалификационный состав трудящихся по шахте следующий:
рабочие, всего - 1756 человек; в том числе:
подземные - 1461 человек;
на поверхности -416 человек;
ИРТ и горных мастеров - 277 человек.
Площадь поля шахты составляет 18,5 км2. Шахты между собой, а также с городами Караганда, Шахтинск, Сарань, Абай, рабочими посёлками Шахан, Новодолинский соединены шоссейными дорогами. Кроме профилирующей для района угледобывающей промышленности, имеются завод синтетических моющих средств, завод НОММ и ряд мелких предприятий народного хозяйства. В качестве бутового и строительного камня используются альбитофары и порфириты Байжанского и Карабаского месторождений.
Естественных водоёмов в районе нет. Река Тентек, протекавшая ранее с юга на север по восточной окраине мульды перегорожена у истоков, в районе озера Сасык-Куль земляной дамбой.
Основными потребителями углей района являются Карагандинский металлургический комбинат и в прошлом заводы Урала.
Климат района резко континентальный. Ветры частые и сильные, причём в зимний период преобладают ветры юго-западного направления.
Источниками питьевого водоснабжения для города и шахты является Котурское месторождение, расположенное в юго-западной части Чурубай-Нуринской синклинали.
Снабжение предприятий города и
шахты электроэнергией
2. КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТНОГО ПОЛЯ
Промышленная угленосность поля шахты им. «Ленина» связана с отложениями долинской и тентекской свит среднего карбона. Долинская свита общей мощностью 530-560 м заключает 11 угольных пластов (Д1-Д11).В отложениях тентекской свиты мощностью 500-540 м установлено 17 пластов и пропластков угля, из которых в пределах поля шахты «Ленина» имеют распространение только пласты Т1 и Т3.
Угольные пласты долинской свиты залегают в разрезе отчетливо выделяющимися группами более или менее сближенных пластов, из которых нижняя подсвита включает пласты Д1-Д5, средняя Д6-Д8и верхняя Д9-Д11.
Нижняя подсвита включает пласты Д1, Д2, Д3, Д4 и Д5, залегающие в интервале разреза мощностью 70-80 м. В целом по бассейну мощность их колеблется от 0,8 до 1,4 м, редко превышая 1,5-2 м. Наиболее устойчивым пластом нижней подсвиты является пласт Д1, остальные пласты в целом по бассейну неустойчивые. Строение пластов простое, состоящее из двух, реже трех угольных пачек, разделенных прослоями аргиллитов и углистых аргиллитов мощностью 0,05-0,2 м.
Пласт Д1-простого строения, с одним-двумя прослойками мощностью 0,2-0,3 м. Общая мощность пласта 0,8-1,9 м, относительно выдержан.
Пласт Д3 - простого строения, тонкий, мощностью 0,52-1,08 м, к югу мощность меняется до 0,05-0,2 м, относительно выдержан.
Пласт Д4- тонкий, мощностью от 0,61 до 1,23 м. Две пачки угля мощностью 0,1-0,3 м. Вынимаемая мощность принята 0,7 м. Площадь с кондиционной мощность составляет 45%.
Пласт Д5 - простого строения, тонкий, мощностью 0,58-0,97 м. В кровле и почве пласта отмечается от одного до двух прослойков угля, удаленных от основной пачки до 0,2-0,5 м. Вынимаемая мощность 0,6 м. Площадь с кондиционной мощностью составляет 70% от всей площади пласта.
Средняя подсвита включает пласты Д6, Д7 и Д8, из которых пласт Д6 является наиболее мощным и устойчивым. Строение пластов относительно простое. В пласте Д6 присутствуют от двух до пяти прослоев аргиллита, верхняя пачка угля мощностью порядка 1 м отделена прослоем аргиллита или слабоуглистого аргиллита мощностью 0,15-0,2 м; на отдельных участках его мощность увеличивается до 0,8 м или уменьшается до 0,05м. Мощность других породных прослоев незначительна и в основном составляет 0,02-0,05 м.
Пласт Д6– самый мощный пласт на поле шахты. Мощность пласта на участке отработки пласта варьирует от 5м у монтажной камеры до 6,5м у границы остановки лавы. Средняя мощность составляет 5,8м.
Уголь пласта самовозгорающийся. Непосредственная кровля пласта представлена аргиллитами и алевролитами. Аргиллиты представлены серыми разностями с трещинами диагенеза. Основная кровля пласта представлена преимущественно алевролитами, подчинённое значение имеют песчаники. Мощность аргиллитов непосредственной кровли меняется от 0,3м до 1,5-Зм. Алевролит основной кровли представлен серыми разностями, участками аргиллитоподобный, с линзами и включениями сидерита, а также маломощными прослоями песчаника (г=4), с редкими штрихами угля, труднообрушаемый. Мощность алевролитов основной кровли варьирует от 5 до 30м.
Пласт Д6 имеет сложное строение, в нём отмечается до 8 пропластков аргиллита и углистого аргиллита мощностью от 0,01 до 0,14м. Наиболее чётко выражен прослой в верхней части пласта мощностью от 0,09 до 0,14м, представленный слабоуглистым аргиллитом. Остальные прослои имеют изменчивую мощность и способность к выклиниванию.
Угли верхнего слоя пласта Д6, являющиеся объектом лавы 4.01Д6-1-3 сухие, широкополосчатые, полублестящие и полуматовые. В нижней части пласта залегает пачка угля землистой структуры, мягкая, с примесью глинистого материала мощностью от 0,1 до 1м повышенной газоносности.
Почва пласта Д6
не повсеместно образована аргиллитами
серыми,
склонными к пучению (г=2,7) от нескольких
сантиметров до 1,0м
мощностью. Частично непосредственной
почвой служит алевролит серый
средней крепости, с включениями конкреций
сидерита (г = 3,5-4)
мощностью от
6-8м, слаборазмокаемый и несклонен к пучению.
В тектоническом отношении участок относительно спокоен. В гидрогеологическом отношении участок будет относительно сухим, так как возможен приток технической воды в количестве до 1,5м3/сутки из завала выше отработанных лав.
Пласт Д8 -сложного строения, общей мощностью 0,7-1,8 м. Мощность породного прослоя составляет от 0,05-0,2 до 1-2 м. Вынимаемая мощность пласта 1,3 м. К отработке принимаются только подготовленные запасы 4%.
Верхняя подсвита включает в себя пласты Д9, Д10 и Д11, из которых наиболее выдержанным является пласт Д10. Для пласта Д9 характерно простое строение, но на отдельных участках в нем появляется прослой аргиллита или углистого аргиллита мощностью 0,05-0,2 м. Строение пластов Д10 и Д11 относительно простое; пласт Д10 состоит из двух пачек угля, разделенных прослоем аргиллита мощностью 0,1-0,3 м , пласт Д11 состоит из двух угольных пачек, причем разделяющий их прослой аргиллитов мощностью 0,05-0,25 м располагается в верхней части пласта.
Пласт Д9 - невыдержанный, сложного строения, мощностью с севера на юг от 0,05 до 0,3 м. Общая мощность колеблется от 0,7 до 1,66 м. Вынимаемая мощность принята 1,3 м.
Пласт Д10 -относительно выдержанный, сложного строения, мощностью 0,53-1,4 м.
Пласт Д11 - относительно простого строения, мощностью 0,6-1,6 м. Средняя подсчетная мощность 1,06 м. Мощность прослоя достигает 0,15-0,2 м. Вынимаемая мощность на горизонте принята 1,3 м.
Неустойчивость мощности и строения пластов обусловлена замещением угля, расщеплением и выклиниванием пластов, а так же наличию размывов.
3. ГРАНИЦЫ И ЗАПАСЫ ШАХТНОГО ПОЛЯ
3.1Границы и запасы шахтного поля. Оставшиеся размеры шахтного поля
Технические границы поля шахты «Ленина» следующие:
- на севере и востоке – выход угольных пластов Т3 – Д1 или линия среза Чурубайнуринским и Шаханским взбросами;
- на юге – вертикальная
- на северо – западе – взбросы № 65-в, 7, 7-а и далее скважины № 12592, 2171, 3269; граница общая с полем шахты 7/9 «Тентекская»;
- на западе – нижняя техническая граница по угольным пластам т3 – д1 по изогипсе с отметкой -340 м.
Размеры шахтного поля составляют:
- по простиранию - 8400 – 9400 м;
- по падению - 2400 – 3800 м;
- общая площадь шахтного поля – 21.0 км2.
При расчете промышленных запасов балансовые запасы, расположенные в предохранительных целиках под объектами на поверхности, под горными выработками, в барьерных целиках и прилегающие к целикам в количестве 39394 тыс.т. в связи с необходимостью их сохранения в течение всего периода эксплуатации шахты из расчета исключены.
Проектные эксплуатационные потери по шахте составляют 1874 тыс.т. или 10.1 %. Промышленные запасы по пластам угольных пачек составляют 183928 тыс.т., рядового угля с учетами 100 % засорения внутрипластовыми прослоями на вынимаемую мощность пласта – 211516 тыс.т.
3.2Определение
оставшихся балансовых и
Оставшиеся балансовые запасы угля в шахтном поле определяются по формуле:
где S – оставшаяся часть шахтного поля по простиранию, м;
Н – оставшаяся часть шахтного поля по падению, м;
– суммарная
=m1γ1+m2γ2+ …..+ mnγn,
т/м2
где m1, m2, mn – полная мощность пластов, м;
γ1, γ2, γn – плотность угля, т/м3.
.
Оставшиеся промышленные запасы угля в шахтном поле определяются по формуле:
Zпром=Zб∙Си
где Си – коэффициент извлечения запасов, Си=0,75-0,85.
Zпром= 510300000 ∙ 0,75=382725000т
Срок службы шахты определяется по формуле:
То=Zпром/Аг+tзат
где Аг – годовая производительность шахты, т.
Аг = Асут∙N
где Асут – суточная производительность шахты, т
N – количество рабочих дней в году, при шестидневной рабочей неделе N=300 дней.
tзат – время затухания шахты, tзат = 4-5 лет.
Аг = 4000 ∙ 300 = 1200000 т.
То= 382725000/1200000+1825=31,9=
4ВСКРЫТИЕ, ПОДГОТОВКА И СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ
4.1 Вскрытие шахтного поля
На выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля влияет много факторов, основными из которых являются: число вскрываемых пластов, свойства пород, расстояния между пластами, мощность пластов, горно-геологические условия глубина разработки, рельеф местности, производственная мощность шахты, размер шахтного поля и т. д.
Поле шахты им.Ленина вскрыто
шестью вертикальными стволами,
Клетевой ствол диаметром 6,0 м пройден до горизонта 247,0м, служит для подачи свежего воздуха в шахту, спуска-подъема людей,вспомогательных операций и оборудован подъемом с двумя клетями на 3-х тонную вагонетку. Новый клетевой стволдля подачи свежего воздуха,спуска-подъема людей и материалов, оборудован двух клетевым подъемом на 3-х тонную вагонетку.
Скиповой ствол диаметром 5,5м пройден до горизонта+247,0 и оборудован двухскиповым подъемом со скипами емкостью 9т для выдачи угля и одно скиповым со скипом емкостью 5,3т с противовесом для выдачи породы.
Южный вентиляционный ствол диаметром 7,0м пройден до горизонта - 0м,предусмотрен для выдачи исходящей струи воздуха с южного блока и пласта Д10-11 основного поля.Ствол оборудован клетью на трехтонную вагонетку и противовесом.
Воздухоподающий ствол диаметром 8,0м пройден до гор. - 340м с промежуточными сопряжениями нагор. 0, -170, служит для подачи в шахту свежего воздуха,спуска-подъема людей,выполнения вспомогательных операций.
Вентиляционные горизонты
4.2 Подготовка шахтного поля и порядок отработки этажа
На выбор способа подготовки
шахтных полей оказывают
Шахтное поле состоит из ряда участков, разбитых тектоническими нарушениями,резким изменением углов падения и направления изогипс пластов. Соответственно конкретным горно-геологическим условиям залегания пластов, участки отрабатываются по панельной схеме подготовки с отработкой их длинными столбами по простиранию,падению и диагональными столбами.
В настоящее время на шахте ведется отработка пластов Д6 и Д10-11 длинными столбами по падению и простиранию
На пласте Д10-11 отрабатывается последняя панель с длиной выемочных столбов 750-800м.
Восточное крыло пласта Д6 с углами падения 7-15 град, отрабатывается длинными столбами по падению,на западном крыле,где углы увеличиваются до 15-20 град. - по простиранию.
Подготовка пластов Д6, Д10 - полевая с проведением полевых штреков под
пластами.
Пласт Д6 отрабатывается двумя слоями мощностью верхнего слоя 3,3м, нижнего 2,45м.
Управление кровлей в очистных забоях повсем пластам - полное обрушение.
4.3 Системы разработки пласта
На выбор системы разработки
в конкретных горно-геологических
условиях влияют как геологические,
так – технические и
На первом этапе проводили выбор вида системы с разделением пласта на слои по мощности или без разделения на слои.
При этом для пластов мощностью до 3,5 м при любых углах залегания применяют системы разработки без разделения на слои, т.к. современные комплексы способны вынимать пласты этой мощности. Поэтому целесообразно применение системы разработки без деления на слои.
На втором этапе выбирали группу
систем разработки – с длинными
или короткими очистными
На третьем этапе, после выбора группы систем разработки, приступают к выбору направления выемки угля относительно элементов залегания пласта. В нашем случае угол падения пласта равен 12°, а для пластов с углом падения более 12° рекомендуется ориентироваться на применение систем разработки с выемкой по простиранию, при которых обеспечивается постоянство длины лавы и возможность полной конвейеризации угля на участке, что особенно важно при работе механизированных комплексов.
На четвертом этапе
На пятом этапе выбираем систему разработки по направлению транспортирования угля в выемочном поле. По технико-экономическим показателям и по технике безопасности, т.к. пласт Д11 газоносный, то целесообразно транспортировать уголь навстречу поступающей струе на участок. Уголь необходимо транспортировать из лавы по конвейерному штреку на конвейерный бремсберг.
На
шестом этапе решается вопрос проветривания
очистных забоев. Как правило, каждый
очистной забой необходимо проветривать
обособленной струей воздуха. В нашем
случае пласт газоносный, опасный
по внезапным выбросам угля и газа,
поэтому целесообразно
На седьмом этапе выбирается
схема проветривания выемочного
участка. На весьма газоносных пластах
применение возвратноточной схемы
проветривания без подсвежения
существенно ограничивает нагрузку
на очистной забой. Для увеличения нагрузки
необходимо предусматривать прямоточную
схему проветривания с
На восьмом этапе производится выбор способа охраны выемочных выработок:
-в первом случае выемочные
выработки проводятся «
-во втором случае способ
4.4 Выбор
и обоснование системы
Проанализировав все условия разработки пласта Д6, и сопоставляя их с нормами технологического проектирования рекомендуется рассмотреть два варианта систем разработки:
1 вариант – система разработки
длинными столбами по
2 вариант – система разработки
длинными столбами по
Учитывая горно-геологические
5 ТЕХНОЛОГИЯ,
КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ И
5.1 Выбор
технологической схемы и
Выбор типа комплекса зависит от многих факторов. Условия его применения: угол падения пласта, сопротивляемость угля резанию, газоопасность пласта, обводненность, устойчивость непосредственной кровли и почвы.
Имея необходимый, объем горно-геологической информации по выемочному столбу и сопоставив их с возможной областью применения комплексов, выбираем наиболее применимый из них.
В качестве технологического оборудования для выемки угля выбираем механизированный комплекс «2ОКП70Б» и сопоставляем его технические характеристики с горно-геологическими и горно-техническими условиями ведения очистных работ.
Техническая характеристика механизированного
комплекса «ОКП»
1. Тип крепи
2. Тип комбайна
3. Тип забойного конвейера
4. Площадь сечения призабойного пространства 6,18 м2
5. Вынимаемая мощность пласта (в/слоя) 6,5 м
6. Фактическая мощность пласта (в/слоя) 6,8 м
7. Средняя скорость подачи
8. Средняя маневровая скорость комбайна 8 м/мин
9. Максимальная нагрузка на
10 Производительность конвейера КС-30НГ 720 т/час
Как видно по всем приведенным показателям очистной комплекс «2ОКП70Б» соответствует горно-геологическим и горно- техническим условиям выемочного участка, что подтверждает обоснованность применения указанного технологического оборудования в лаве по пластуД6.
5.2 Определение суточной нагрузки по техническим факторам
Допустимая длина лавы по фактору проветривания при заданной скорости подвигания очистного забоя определяется по формуле:
Lл=864VmaxSочc/umпyqочkн, м (5.1)
где Vmax=4 м/сек – максимальная скорость движения воздуха в
призабойномпространстве очистного забоя (ПБ)
Sоч=6,22 м2 – площадь сечения призабойного пространства лавы
с=1% - максимально
допустимая ПБ концентрация
u=4,2 м – суточное подвигание лавы
mп=6,5 м – полезная мощность пласта
y=1,46 т/м3 – плотность угля
qоч=3,29 м3/т – относительное метановыделение в лаве
kн=1.43-3,44 – коэффициент неравномерности газовыделения
Свободное сечение призабойного пространства лавы определено по формуле:
Sоч=mbYKв.п =6,5∙1,80∙0,8∙1.3=6.22 м2 (5.2)
где m – вынимаемая мощность пласта, м
b – ширинапризабойного пространства лавы, (b=1,80м)
Y – коэффициентзагроможденностипри
Kв.п .- коэффициент, учитывающий движение воздуха по выработанному пространству, примыкающему к рабочему (Кв.п.=1.2-1.3 по вент журналу)
Lл=864∙4∙6.22∙1/4,2∙2,7∙1,46∙
Исходя из практического опыта отработки пласта Д6 и горно-технических условий принимаем длину лавы равную 200 метрам.
Допустимая суточная нагрузка на лаву по газовому фактору.
т/сут (5.3)
где Umaх = 4м/с – максимальная скорость движения воздуха в при забойном пространстве очистной выработки (ПБ издание 2000 г. №161);
Sоч- площадь сечения призабойного пространства лавы, свободного для прохождения воздуха, м2;
С – максимально допустимая концентрация метана в исходящей из очистной выработки вентиляционной струе;
Кн – коэффициент неравномерности газовыделения;
gоч – абсолютное метановыделение в лаве, м 3/т.
Нормативная суточная нагрузка на лаву при комбайновой выемке определяется по формуле:
т/сут (5.4)
где Тсм=360 мин. – продолжительность рабочей смены
Nсм=3 – количество смен в сутки по добыче угля

- Организация выполнения работ по техническому обслуживанию
- Организация выполнения стратегии фирмы
- Организация выполнения управленческого решения
- Организация выпуска и обращения депозитных и сберегательных сертификатов, их оформление и учет
- Организация выпуска и обслуживания пластиковых карт
- Организация выпуска эмиссионных ценных бумаг кредитными организациями, оформление и учет
- Организация выпускного вечера в кафе на 54 человека
- Организация в условиях рыночной экономики
- Организация въездного туризма в Норвегии
- Организация выдачи банковской гарантии в коммерческих банках
- Организация выдачи потребительских кредитов
- Организация выездного туризма в Индию
- Организация выездного туризма во Францию
- Организация выездных налоговых проверок налогоплательщиков в налоговых органах: проблемы повышения их результативности