Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. 2

Федеральное агентство по образованию

Московский  государственный горный университет

Кафедра «Подземная разработка пластовых месторождений» 
 
 
 

Курсовой  проект:

по  дисциплине

«Подземная  разработка месторождений  полезных ископаемых» 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент гр. ТПУ-2-07

Кудинов А.С.

     Проверил:Сергеев Е.И. 
 
 
 

Москва 2011

Содержание 

Введение ......................................................................................................................... 3

1.Краткое  описание горно-геологических условий  залегания угольного пласта ... 4

2. Выбор  системы разработки ...................................................................................... 6

3.Выбор  технологической схемы проведения  подготовительной выработки ........ 7

3.1. Определение параметров проводимой выработки ............................................. 7

3.2. Выбор способа проведения выработки ............................................................... 9

3.3. Расчет трудоёмкости проходческих работ, построение графиков

организации работ и выходов рабочих ............................................................. 10

3.4.Основные  технико-экономические показатели проведения выработки ......... 14

3.5. Расчет  количества воздуха для проветривания  забоя

подготовительной  выработки ................................................................................. 14

4. Выбор  технологии и организации очистных работ и определение их

параметров .......................................................................................................... 15

4.1. Выбор  средств механизации очистных работ ............................................ 15

4.2. Расчет нагрузки на очистной забой ................................................................... 21

4.3. Построение  планограммы и графика организации  очистных работ ......... 24

5. Выбор  средств участкового транспорта ............................................................... 26

6. Заключение ............................................................................................................. 28

7. Список использованной литературы .....................................................................29 
 
 
 
 
 

Введение.

       Современный этап развития технологии подземной  угледобычи характеризуется усложнением  технологических процессов и  применяемого оборудования. Это приводит к тому, что усложняются и сами технологические схемы, они становятся зависимыми от большого количества влияющих горно-геологических и горнотехнических факторов.

       Выполнение  курсового проекта способствует углублению и закреплению знаний, полученных за время обучения, развивает  навыки самостоятельной творческой научно-исследовательской работы, приобщает  к практике подземной разработки пластовых месторождений.

       При выполнении курсового проекта уделено  большое внимание техническому прогрессу  в угольной промышленности, использованы новейшие достижения в области научного проектирования, опыт передовиков производства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Краткое описание горно-геологических  условий залегания  угольного пласта.

   Пласты имеют мощность равную m = 1.2 м 1.35 м. 1.9м. В пределах шахтного поля мощность пласта постоянная. Угольный пласт имеет простое строение: отсутствуют породные прослои и замещения. Углы падения пластов равны 8,10,15.

   На  всей площади пласта складчатых и  разрывных нарушений нет.

   Объемный вес угля составляет γ = 1.25 т/куб.м. Крепость угля f = 1,6.

   Относительнаягазообильность равняется q = 12 куб. м/т.с.

   Характеристика  боковых пород:

   а) ложная кровля – отсутствует;

   б) непосредственная кровля – аргиллит, m = 5 м, крепостью f = 4;

   в) основная кровля – песчанистый сланец, m = 10 м, крепостью f = 6;

   г) непосредственная почва – аргиллит, m = 6 м , крепостью f = 5;

     Протяженность шахтного поля по простиранию – 7000 м., по падению – 3000 м.

Таблица 1

    Характеристика  пласта n₁.

Структурная колонка пласта 
 
 
 

2.Выбор  системы разработки.

   Учитывая  безопасность ведения работ, экономичность,  охрану недр и окружающей среды человека, а также обеспечение условий  для комплексной механизации  производственных процессов концентрации производства и надежности работы, принимаем систему разработки длинными столбами по простиранию (мощность m1=1,9 м.максимальный угол падения пласта α=11°).

     Для обеспечения конвейеризации и создания крупной мощности предприятия выбираю  панельную  схему подготовки шахтного поля. Панельная схема подготовки шахтных полей применяется при  разработке горизонтальных пластов  и пластов с углами падения  до 25 градусов. Длина выемочного столба 1100 м.

     Достоинства данной схемы – возможность увеличения производственной мощности шахты за счёт увеличения отрабатываемых панелей.

- благоприятные  условия для применения конвейерного  транспорта.

- использование  откаточных выработок одного  горизонта для подготовки и  отработки значительных по объёму  запасов.

- сравнительно  малый объём постоянно поддерживаемых  выработок.

- высокая концентрация  горных работ.

     Недостатки  – ограничение области применения пологими и наклонными пластами.

- трудности с  эксплуатацией длинных наклонных  выработок.

- сложность в  обеспечении надёжного проветривания  больших бремсберговых и уклонных  полей.

     Система разработки – длинными столбами по простиранию, позволяет доразведать  пласт в период подготовки и разнести во времени очистные и подготовительные работы.  
 
 
 

3.Выбор  технологической  схемы проведения  подготовительной  выработки.

3.1. Определение параметров проводимой выработки.

  Размеры поперечного сечения выработки  зависят от ее назначения и определяются габаритами подвижного состава или  конвейера, стационарного оборудования, числом рельсовых путей, зазорами, предусмотренными правилами безопасности, способом передвижения людей и количеством воздуха, проходящего по выработке для  проветривания.

  Откаточный  штрек имеет 1 путь для электровоза  модели А14-2, габаритные размеры которого: ширина 1350 мм и высота 1400 мм; конвейер типа 2ЛТ80У-01 шириной ленты 800 мм и 1 проход для людей.

    Минимальная ширина выработки в свету, исходя из габаритных размеров применяемого в выработке оборудования и минимально допустимых зазоров по ПБ, определяется по формуле:

    B=a₁+A₁+a₂+A₂+n, м;

    a₁ – зазор между конвейером и крепью, a₁=400 мм.

    А₁ – габариты конвейера 2ЛТ80У-01, А₁=1200 мм.

    а₂ – зазор между конвейером и подвижным составом, a₂=400 мм.

    А₂ – ширинаэлектровоза, А₂=1350 мм.

    n – зазор для прохода людей, n=700 мм. 

    B=400+1200+400+1350+700=4050 м.

    По  вычисленной ширине принимаем из таблицы 2 ближайшее большее типовое сечение и тип крепи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2

    Типовые сечения подготовительных выработок

    Площадь сечения выработки:

-в проходке  S_пр=12,9 м²;

-в свету  до осадки S_св=10,4 м²;

-в свету  после осадки S¹_св=8,9 м².

    Тип крепи – АКП-5, арочная.

Площадь угольного  забоя:

S_у1=m*B/cosα=1,9*4,05/cos11=7,6м².

m – мощность угольного пласта, м;

α – угол падения пласта, град.

Коэффициент присечки боковых пород:

К_п1=(S_пр-S_у)*100%/S_пр=(12,9-7,6)*100/12,9=41%.

Средний коэффициент  крепости пород и угля в сечении  выработки:

f_ср=(f_п*S_п+f_у*К_у+S_кр*f_кр)/S_пр=(5*(12,9 – 7,6)+1,6*7,6)/12,9=2,99

     Высота  от подошвы до вершины свода до осадки равна 2,94 м. 
 

      Проведение  подготовительных выработок и их последующая эксплуатация предусматривает  расположение в ней, кроме транспортных средств, следующих коммуникаций: противопожарного и дегазационного (в случае необходимости) трубопроводов, силовых кабелей, светильников, трубопровода сжатого воздуха, вентиляционной трубы.

3.2. Выбор способа проведения выработки. 

    При подземной разработке угольных месторождений  проведение горных выработок представляет собой весьма важную, трудоемкую и  дорогостоящую часть горных работ.

    Область применения комбайнового способа проходки ограничивается техническими возможностями  комбайнов относительно крепости и  абразивности вмещающих пород, объема их присечки, угла наклона и площади  поперечного сечения выработок, а также условиями экономической  целесообразности в сравнении с  буровзрывным способом.

    Для проведения выработки комбайным  способом применяю проходческий комбайн 1ПК3Р, удовлетворяющие полученным параметрам.

    Комбайн состоит из стреловидного исполнительного  органа для отбойки угля и породы, его опорно-поворотного механизма, погрузочного устройства,  рамы комбайна, гусеничного механизма передвижения, гидросистемы, электрооборудования, системы  пылеподавления, прицепного перегружателя, пульта управления.

    Стреловидный  исполнительный орган комбайна снабжен  конической резцовой коронкой одностороннего вращения, оснащенной резцедержателем, электродвигателем и редуктором привода коронки. Разрушение угля осуществляется при поворотах стрелы гидроцилиндрами  в плоскости, параллельной почве, и  в вертикальной плоскости. Последовательность обработки забоя коронкой определяется структурой массива, формой и размерами  выработки.

    Погрузочное устройство комбайна состоит из кольцевого одноцепного конвейера с консольными  скребками и привода конвейера, домкрат для подъема и опускания  приемочной части конвейера для  слежения за гипсометрией почвы и  беспрепятственного холостого хода комбайна.

    Гусеничный  механизм передвижения комбайна состоит  из двух гусеничных тележек с индивидуальным приводом каждая.

    Система подавления пыли комбинированная, состоит  из средств орошения коронки и  установки пылеотсоса. 
 

Таблица 3

Техническая характеристика комбайна 1ПК3Р.

    Изготовитель  – Копейский машиностроительный завод. 
 

    3.3. Расчет трудоёмкости проходческих работ, построение графиков организации работ и выходов рабочих. 

     Затраты труда на разрушение забоя комбайном  и погрузку горной массы составляют:

Трудоемкость  ручных операций при работе комбайна составляет:

-подготовительно  заключительные:

- замена зубков на рабочем органе:

0,3*(0,421 + 0,386 *2,5)*1.15*1,21 = 0,58 чел.-мин/м³;

     - зачистка почвы и подкидка угля и породы на погрузочный лемех комбайна:

0,8*(0.247 + 0.514*2,5 - 0,02 *2,5² )*1,15*1,21 = 1,57 чел.-мин/м³;

- раскайловка негабаритов:

0.32 *(0.336 + 0.468 * 2,5 - 0,0 17 * 2,5² )* 1,15*1,21 = 0,62 чел.-мин/м³;

- обслуживание конвейерных установок:

0.683 * (0,15 + 0.205 *2,5 - 0,007 * 2,5² )* 1,15*1,21 = 0,59 чел.-мин/м³; Итого    ∑ Т   =4,75 чел.-мин/м³.

Трудоемкость  основных операций по установке арочной  крепи составляет:

     - подноска крепежных материалов при длине пути L= 20 м и при использовании деревянной затяжки:

0,75*(12,9+8,75)*(20/20)*1,15*1,0/(1,0/(1,0*10,4))=1,96чел.мин./м³

- установка верхняка:

1.96 •  (12,9 - 2.85)*1,15*(1,0/(1,0*10,4)) = 2,217чел.-мин/м³;

- установка боковых звеньев:

2,1 *(12,9 -3,15) *1,15*1/10,4 = 2,26 чел.-мин/м³;

- соединение элементов крепи:

21,9 •  1,15*(1,0/(1,0*10,4)) = 2,41 чел.-мин/м³;

- расклинивание рамы:

10,35*1,15*(1,0*/10,4)=1,14 чел.-мин/м3

-устройство лунок:

12,0*1,15*(1,0/10,4) = 1,32 чел.-мин/м³;

-заготовка-подготовка элементов крепи:

4,4*1,15*(1,0/10,4) = 0,49 чел.-мин/м³;

-устройство  подмостей:

2,7 •  1,15*(1,0/10,4) = 0,29 чел.-мин/м³; 

-затяжка кровли выработки:

0,4(0,3*0,8*(-3,52+(12,9-0,91)*7,4)/1)*1,15*1/10,4=1,22чел.мин./м³

     -затяжка  боков выработки:

     0,6*(0,3*0,8*(-3,52+(12,9-0,91)*7,4)/1,0)*1,15*1/10,4=1,34чел.мин./м³

     - забутовка кровли выработки:

     0,4*0,7*(-3,52+(12,9-0,91)*7,4)/1,0)*1,15*1/10,4=2,03чел.мин./м³

- забутовка  боков выработки:

     0,6*0,7*(0,3*0,8*(-3,52+(12,9-0,91)*7,4)/1,0)*1,15*1/10,4=3,89чел.мин/м³

Итого ∑Т^кр._р.=20,56 чел.-мин/м³.

Трудоемкость  вспомогательных работ составляет (дана трудоемкость устройства водоотводной канавки; предусматривается, что наращивание  конвейерного стана и настилка рельсового пути производится в ремонтную смену):

      чел.мин./м²

Общая трудоемкость работ ∑Т составляет:

     Минимальная численность проходческого звена  составляет три человека;

минимальная скорость проходки с учетом регламентированного  перерыва равна:

     При определении максимальных значений численности проходчиков в сменном звене и скорости проходки к категории «а» отнесены следующие операции: подготовительно-заключительные, разрушение забоя комбайном и обслуживание конвейера (задалживается три человека); замена зубков, раскай-ловка негабаритов (задалживается два человека); к категории «б» отнесены: установка и соединение элементов крепи (60% трудоемкости операции), затяжка кровли и боков выработки с забутовкой пустот за арками (30% трудоемкости операции); по данным практики, число задалживаемых здесь рабочих не должно превышать 9-10 чел.

     Остальные операции, как показывает производственный опыт, могут быть совмещены с операциями, составляющими лимитирующую временную технологическую цепочку и, следовательно, относятся к категории «в».

     Продолжительность выполнения операций категории «а», как следует из приведенных выше данных, составляет:

Трудоемкость  выполнения этих операций равна:

Т_а=6,95+1,39+0,58+0,58+0,62=10,12чел.мин./м³

     Трудоемкость  выполнения операций категории «в»составляет:

Т_в=1,57+1,65+1,11+0,25+0,89+0,41+0,41*(2,21+2,02+2,01)+0,7*(0,89+1,34+2,59++3,89)=14,54чел.мин./м³

     При условии совмещения операций, отнесенных к категориям «а» и «в», и выполнения остальных не совмещаемых операций (категория «б») всем звеном проходчиков максимальная численность звена составляет:

Принимаем численность проходческого звена  равной 6 чел. Трудоемкость выполнения операций категории «б» составляет:

     Продолжительность выполнения этих операций равна:

     Таким образом, максимальная скорость проходки составляет:

     С учетом плотности установки крепи (1 арка/м.) скорость проходки можно уменьшить  до 5,0 м/смену, т.е. на 7%, с целью достижения целого числа циклов в смену,5 циклов.

3.4.Основные технико-экономические показатели проведения выработки.

    -Месячная  скорость проведения выработки  составит:

    V_мес= V_см *m = 5*25 = 125 м/мес

         m – число рабочих дней в месяце по проведению выработки, m=25.

    -Время  проведения выработки:

    Т_выр= L / ν_мес+ Т_мд,

         Т_мд – время на монтаж-демонтаж оборудования, Т_мд=0,5 мес;

         L – длина выработки, L = 1100м;

    Т_выр=1100 / 125 + 0,5 = 9,3 мес.

    -Производительность  труда проходчиков:

    Р = (S_пр·V_см) / n_ц,

         n_ц – общее число проходчиков, выполняющих один цикл, n_ц=6.

    Р = (15,1·5,0) / 6 = 12,6 м³/чел.см. 

    Таблица 4

    Технико-экономические  показатели.

3.5. Расчет количества  воздуха для проветривания  забоя подготовительной  выработки.

1.Количество  воздуха необходимое для проветривания  подготовительной выработки по  времени её проветривания, определяется:

      - при проведении выработки комбайном.

2.Расчет расхода  воздуха по числу людей одновременно  работающих в забое.

     Производим  проверку по минимально допустимой скорости движения воздуха по вработке.

      Производим  проверку по максимально допустимой скорости движения воздуха по выработке.

Таким образом, 187,5 ≤ 562,5 ≤ 4500 
 

4. Выбор технологии и организации очистных работ и определение их параметров.

    4.1. Выбор средств механизации очистных работ.

    Выбор средств механизации очистных работ  производится на основе анализа горно-геологических  условий залегания угольных пластов (мощность, угол падения пласта), свойства угля (крепость, сопротивляемость резанию), а также свойств и состоянию  вмещающих пород с учетом способа  управления горным давлением.

    Применим  следующую технологию выемки – узкозахватную  комбайновую с механизированной крепью. Исходя из мощности пласта, угла падения и устойчивости пород  кровли и других параметров выбираем комплекс очистной 1ОКП70, который предназначен для комплексной механизации очистных работ в лавах пологого и наклонного падения мощностью от 1,6 до 4 м. 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 5

    Горнотехнические  условия применения комплекса 1ОКП70.