Разработка месторождения

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский  государственный индустриальный университет» 

Кафедра разработки пластовых  месторождений 
 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовой работе по дисциплине 

“Основы горного дела” 

                               Подготовил: Студент гр. ЭУГ-092

      Пугачев С.В.          

                                                                 Принял: старший преподаватель

Риб С.В.

Новокузнецк 2010             
 

  ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время проблемы разработки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых имеют огромное значения для государства и отдельных ее регионов. Все эти проблемы решает горное дело, которое занимается освоением недр Земли. Оно включает все виды техногенного воздействия на земную кору, главным образом извлечение полезных ископаемых, их первичную переработку и научные исследования, связанные с горными технологиями.

      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.

      К перспективам развития угледобывающей отрасли можно отнести:

1. совершенствование техники и технологии;
2. применение прогрессивной технологии и новой техники для обеспечения наибольшего роста добычи угля, значительное повышение производительности труда и улучшение других технико-экономических показателей;
3. разработка нового оборудования для добычи угля на тонких, пологих и крутых пластах, увеличить производство проходческого оборудования, погрузочных машин и другого оборудования для угольной промышленности;
4. разработать и внедрить новые средства обеспечения безопасных условий труда на предприятиях угольной промышленности;
5. исследование, конструирование и внедрение средств выемки угля без постоянного присутствия людей в очистном забое.

Исходные  данные. 

Мощность пластов, м                        m1                                              3.9

                                                             m2                                               2.6                

                                                 m3                                               3.0

Мощность междупластий, м            d1                                                 35

                                                  d2                                                 60

Угол падения  пластов, град.             α                                                   17

Мощность наносов, м                       Нн                                                12

Объемная плотность  угля, т/м³         g                                                   1.25

Коэффициент крепости угля           ¦                                                   1.2

Размеры шахтного поля, м: по простиранию (S)                                 5150

                                               по  падению (Н)                                       3600 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШАХТЫ 
 

1.1 Расчет балансовых и промышленных запасов шахтного поля

Геологические запасы шахтного поля - это общие запасы месторождения. Определяется по формуле: 

                                       Z_геол. = Z_бал. + Z_забал., т                                             (1) 

где: Z_бал. - балансовые запасы, (млн. тонн).

       Z_забал.- забалансовые запасы, (млн. тонн).

Балансовые  запасы - это запасы, использование которых в промышленности при существующем уровне техники и технологии экономически целесообразно.

Забалансовые  запасы - это запасы, использование которых в промышленности при существующем уровне техники и технологии экономически не целесообразно (низкое содержание полезного ископаемого, малая мощность, высокие материальные затраты).

 В идеальном  случае шахтное поле имеет  форму прямоугольника. Балансовые запасы, потери и промышленные запасы рассчитываются по методике проф.

А.П. Килячкова. 

Балансовые запасы шахтного поля определяются по формуле: 

                                                                                       (2) 

где: S – размер шахтного поля по простиранию, (м).

       Н – размер шахтного поля по падению, (м).

       n_i – количество пластов.

       m_i – мощность пластов.

        g_i  – плотность рабочих пластов, ﻻ=1.32 (т/м³). 

Балансовые  запасы первого пласта равны: 

Балансовые  запасы второго пласта равны: 

Балансовые  запасы третьего пласта равны: 

Балансовые  запасы шахтного поля равны: 

Zбал = 90382500+60255000+69525000=220162500(тонн). 

Не все балансовые запасы шахтного поля будут выданы на поверхность, в недрах останутся потери.

Потери – это часть балансовых запасов, которые останутся в недрах. 

Потери по шахтному полю определяются по формуле: 

                   ,                                       (3)

где:

zобщ. - общешахтные потери,

zо.г.н. – потери окологеологических нарушений и потери связанные с гидрогеологическими условиями,

      zэкспл   – эксплуатационные потери. Эксплуатационные потери Z_экспл. включают потери по площади (не вынимаемые части целиков у подготовительных выработок, в очистном пространстве и на границах выемочных участков) и по мощности пласта (пачки угля, оставленной в кровле, почве или между слоями пласта в очистных и подготовительных выработках); потери от неправильного ведения горных работ (целики, оставляемые вследствие завалов или затопления выработок; противопожарные целики, изолирующие отдельные части шахтного поля друг от друга; опорные целики, временно удерживающие породы кровли пласта от обрушения в выработанное пространство); потери отбитого угля в результате неполной выдачи его из очистного забоя, при взрывных работах, при транспортировании по выработкам. Эксплуатационные потери характерезуются каэффицентом КЭКСПЛ: для пластов тонких -0.06 — 0.08, средней мощности — 0.08 — 0.1, мощных пологих -0.1 - 0.12, мощных крутых — 0.12 — 0.15 балансовых запасов за вычетом общешахтных потерь и потерь около геологических нарушений. 

Общешахтные потери определяются по формуле:

                                

,                                             (4) 

где:

   zбарьерн – потери в барьерных целиках. Барьерные целики оставляют у границ шахтного поля, чтобы исключить возможность вскрытия старых затопленных горных выработок соседних шахт. Ширина барьерных целиков  определяется по эмпирическим формулам или условно принимается равной 50 м.

Потери  в барьерных целиках определяются по формуле: 

                          ,                                       (5)

где:

l – ширина барьерного целика; l = 50м.

mс – суммарная мощность пластов в шахтном поле,

Суммарная мощность пластов рассчитывается по формуле:

                                    mс = m1+m2+m3                                                                                                 (6) 

                                    mс = 3.9+2.6+3.0=9.5м

Потери в  барьерных целиках равны: 

Z_{барьерн.}  =

(тонн) 

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

   Потери  в охранных целиках определяются по формуле: 

                                 

                                                  (7) 

Потери в  охранных целиках равны: 

Общешахтные потери равны: 

   Потери  окологеологических нарушений определяются по формуле: 

                                     Z_о.г.н. = (0,01...0,015)Z_6ал. ,                                               (8)

Потери окологеологических нарушений равны: 

   Эксплуатационные  потери определяются по формуле: 

                               

,                    (9) 

Эксплуатационные  потери равны: 

   Потери  по шахтному полю равны: 

   Определив балансовые запасы и потери  шахтного поля можно определить промышленные запасы шахтного поля.

Промышленные  запасы – это часть балансовых запасов которые будут выданы на поверхность.

   Промышленные  запасы определяются по формуле: 

                                          ,                                       (10) 

Промышленные  запасы равны: 

Полноту извлечения балансовых запасов характеризует коэффициент извлечения: 

                                                                                         (11) 

Коэффициент извлечения равен: 

                   Промышленные и балансовые запасы              Таблица№1

                               Потери полезного ископаемого                   Таблица№2

1.2 Расчет годовой мощности шахты 
 

   Проектная мощность шахты - это максимально возможная добыча угля установленного качества в единицу времени определённое проектом.

Фактическая мощность шахты - это максимальная добыча угля в единицу времени определённая с учётом фактического состояния горных пород.

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 определять по формуле, предложенной проф., д.т.н. А.С. Малкиным:

        , тыс. т/год,                        (12) 

где:

К_н. - надежность технологической схемы шахты, включая очистной забой, подземный транспорт, проветривание, околоствольный двор, подъем, поверхность шахты и пр.

   При делении шахтного поля на блоки, панельном  или погоризонтном способе подготовки блока и подъеме угля по вертикальным стволам К_н = 0,8 — 0,9.

   При индивидуальной (не блоковой) схеме  отработки запасов, панельной подготовке шахтного поля и подъеме угля по вертикальным стволам К_н = 0,75 — 0,85; то же , но при этажной подготовке К_н  = 0,6 — 0,75.

   При индивидуальной отработке, панельной подготовке, фланговой схеме проветривания шахтного поля и подъеме угля по наклонным стволам К_п = 0,7 — 0,8.

К₁ - коэффициент, учитывающий влияние количества рабочих угольных пластов в шахтном поле (n₁) и находящихся в одновременной отработке (n₂). 

   Определяется  по формуле: 

Каэффицент К1 равен: 

К₂ -коэффициент, учитывающий влияние уровня нагрузки на очистной забой, условий его работы.

Определяется  по формуле: 
 

                     (14) 
 

где: 

y - коэффициент,  учитывающий условие работы забоев, характерных для условий данного месторождения. Для Кузбасса y = 0.0016.

mср – средняя мощность отрабатываемых пластов.

mо.пласт. – мощность отрабатываемого пласта.

Ао.з.мес. – месячная нагрузка на очистной забой(т/мес.), 

Средняя мощность рассчитывается по формуле: 

                                                 mср = (m1+m2+m3)/3,                                   (15) 

Средняя мощность равна: 

mср = (2.8+2.9+3.2)/3=2.96м. 
 

Ао.з.мес. определяется по формуле: 

           (16) 
 

где:

 L -длина лавы(100-300), м;

 m_{о.пласт} - мощность отрабатываемого пласта, м;

 n-количество циклов за сутки (10),

 γ - средняя плотность угля (1.32), т/м³;

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

 N- число рабочих дней в месяце (30);

  r – глубина вруба (0,5;0,63;0,8); 
 
 

Ао.з.мес. равна: 

Коэффициент К2 равен: 
 

К3 – коэффициент,  учитывающий влияние угла падения пласта и глубины разработки. 

К3 рассчитывается по формуле: 

                                                      К3 = 1+ Нв/Нн                                                                      (17) 

где:

Нв – глубина верхней границы шахтного поля( Нв = Ннаносы ),

Нн – глубина нижней части шахтного поля, 

Нн определяется по формуле: 

                                                        Н_н =нв + Н×sinα                                      (18) 

Нн равна: 

Н_Н=12+3600×sin17=11416м 

Агод равна:                                                               

По параметрическому ряду мощностей шахт Агод.=3. 
 

1.3 Расчет срока службы шахты 

   Режим работы шахты по добыче угля следует  принимать:

• число рабочих дней в году — 360;
• число рабочих смен по добыче угля в сутки — 3;
• продолжительность рабочей смены на подземных работах— 6 ч.(одна смена ремонтно-подготовительная);

Полный  срок службы шахты рассчитывается по формуле: 

                                                 Т_n=t₁+T_P+t₂    , лет                                            (19)  

где:

t₁- период освоения проектной мощности шахты  (2-3 года)

T_P- рабочий срок службы шахты

t₂- период затухания горных работ (2-3 года) 

Рабочий срок службы шахты рассчитывается по формуле:

                                                              T _p=

Рабочий срок службы шахты равен: 

Т_р=187917.16/3000=62.6 лет. 

Полный срок службы шахты равен: 

Т_n=2+62.6+2=66 лет. 

2 ВЫБОР СПОСОБА И СХЕМЫ ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ 
 
 

        Для того чтобы приступить  к извлечению полезного ископаемого,  необходимо детально разведать  месторождение, разработать проект, в котором предусмотреть способ  вскрытия и подготовки шахтного  поля, построить горное предприятие и сдать его в эксплуатацию.