Строительство шахты «Байкаимская»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное
государственное бюджетное
высшего профессионального образования
« государственный университет»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту:
Проектирование шахт:« | |
Поле шахты считать не тронутым» | |
(тема)
СТУДЕНТ ____________
Руководитель
Новокузнецк
2014
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 5
2 ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ШАХТНОГО ПОЛЯ 5
2.1 Стратиграфия и литология 5
2.2 Тектоника 6
2.3 Гидрогеологические условия 7
2.4 Характеристика пластов угля 8
2.5 Границы, размеры и запасы шахтного поля 10
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 13
3.1 Основные положения проекта 13
3.2 Производственная мощность и срок службы шахты 13
3.4 Вскрытие шахтного поля 18
3.5 Подготовка пласта 25
3.6 Система разработки 26
4 объём РАБОТ на момент сдачи шахты в эксплуатацию 43
5 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ШАХТЫ 45
6 капитальные затраты 47
7 структура себестоимости в целом по шахте 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 53
ВВЕДЕНИЕ
Угольная промышленность – одна из ведущих отраслей ТЭК. Уголь используют как технологическое сырье (в виде кокса) в черной металлургии и химической промышленности (коксовые газы) для производства минеральных удобрений и пластмасс, а также уголь используют как энергетическое сырье для производства электроэнергии на ТЭС, для отопления жилищ. Общие геологические запасы угля в России оцениваются в 4 трлн тонн. В России сосредоточено 12% мировых запасов угля. До революции Россия занимала 6 место в мире по добыче и 20% потребляемого угля закупала за границей (в основном из Германии). Бывший СССР занимал 1-ое место по добыче и экспорту угля. Россия занимает 4-ое место в мире (1-ое – Китай, потом США, ФРГ) по добыче каменного угля.
Среди отраслей ТЭК угольная
промышленность находится в
Огромное внимание уделяется совершенствованию технологий подземной добычи угля, которая обеспечивала бы высокую эффективность выемки пластов, рациональность использования запасов и безопасность работ на шахтах.
Целью курсового проекта является новое строительство шахты «Байкаимская» по схеме шахта-пласт.
Для достижения данной задачи в курсовом проекте разработаны разделы:
-выбор
рациональных схем и способов
вскрытия и подготовки
-выбор системы разработки;
-расчет параметров шахты;
-выбор технических средств очистных работ.
С учетом изложенного, преследуется цель
научиться научным методам
1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Участок "Полысаевский",
принадлежащий ОАО "УК "Кузбассразрезуголь"
в соответствии с лицензией на
право пользования недрами (КЕМ 13363
ТЭ) от 16.11.2005 г, расположен в юго-восточной
части Егозово-Красноярского
Рельеф поверхности участка образован эрозионной деятельностью р. Мереть и ее притоков (р. Еловка, руч.Журпальный). Абсолютные отметки рельефа колеблются от +260 до +270 м (в северной и центральной частях участка) до +200 м (в западной части участка). В настоящее время рельеф участка местами нарушен открытыми разработками разреза "Моховский".
Река Мереть - один из наиболее крупных правых притоков реки Иня. Климат района, как и всей степной части Кузнецкой котловины, резко континентальный с холодной продолжительной зимой и коротким жарким летом. Среднегодовая температура воздуха равна +0,3°С.
Снеговой покров появляется в начале ноября и держится до середины апреля. Число дней со снегом в году 170. Глубина промерзания почвы от 0,4 м - в низинах, до 2,5 м - на водоразделах. Господствующее направление ветров юго-западное и юго-восточное. Наибольшие скорости ветра (10-12 м/сек.)наблюдаются в зимнее и весеннее время.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ШАХТНОГО ПОЛЯ
Стратиграфия и литология
Продуктивные отложения в пространственных границах шахтного поля слагают осадки грамотеинской (P2gz) и тайлуганской (Р2tl) свит ерунаковской подсерии кольчугинской серии. Угленосные отложения свит повсеместно перекрыты рыхлыми четвертичными отложениями.Грамотеинская свита в пределах шахтного поля имеет мощность 340-360м и включает в себя 12 угольных пластов: Красноорловский, Несложный,Тонкий, Инский III, Инский II-I, Полысаевский-II, Полысаевский-IIн.п., Полысаевский-I, Спутник, Над-байкаимский в.п., Надбайкаимский и Байкаимский. Большинство из них относятся к пластам средней мощности - Красноорловский, Тонкий, Несложный, Надбайкаимский и Байкаимский и к тонким - Полысаевский-IIн.п., Полысаевский-I, Инский III, Спутник и Надбайкаимский в.п.. Пласт Полысаевский-II относится к мощным пластам.Границы свиты приняты от почвы пласта Красногорского (верхняя) до почвы пласта Байкаимского (нижняя).К невыдержанным по мощности и строению отнесены пласты Полысаевский-IIн.п., Спутник и Надбайкаимский в.п. Пласты склонны к расщеплению, имеют крайне ограниченное промышленное значение, пластПолысаевский-IIн.п. сливается то с почвой пласта Полысаевского-II, то с кровлей пласта Полысаевского-I.Остальные пласты относятся к выдержанным, имеют промышленное значение и состоят из 2-3-х угольных пачек с прослойками алевролита мощностью 0,1-0,2 м.
2.2 Тектоника
Тектоническую структуру угленосных отложений района составляют комплексы чередующихся синклинальных и антиклинальных складок, разделенных крупноамплитудными взбросо-надвигами на узкие чешуеобразные блоки, вытянутые параллельно юго-западной границе Кузнецкого бассейна. В угленосном комплексе выделяются Чертинский, Беловский, Ленинский, Грамотеинский и Уропский блоки, разделенные Кутоновским, Кильчигизским, Журинским и Виноградовским взбросо-надвигами. Участок "Полысаевский" располагается в границах Грамотеинского тектонического блока [1].
Продуктивные отложения месторождения приурочены к крупной Красноярской синклинали, простирающейся с северо-запада на юго-восток. Крылья складки обрезаны региональными взбросами - Журинским и Иганинским. Синклиналь имеет асимметричное строение с более пологим юго-западным крылом. Участок "Полысаевский" приурочен к плоскодонной замковой части Красноярской синклинали и частично к северо-восточному ее крылу. Шарнир складки полого погружается в юго-восточном направлении по азимуту 135°. Преобладающие углы падения пластов 0-10 в северо- восточной части участка угол падения увеличивается до 10 - 15°.
В границах участка "Полысаевский" геологоразведочными работами выявлено лишь одно дизъюнктивное нарушение взбросового характера - II— II. Участок расположен в лежачем крыле этого нарушения и ограничен им с юго-запада. Нарушение сопровождается зоной интенсивно дробленных пород мощностью от 10 до 40 м при амплитуде смещения 40-80 м, азимут падения взброса 230-240°, угол падения 20-40°.
2.3 Гидрогеологические условия
Гидрогеологические условия
в пределах шахтного поля изучались
в комплексе с
Согласно геологическому
отчету "Поле шахты Красноярской
в Ленинском геолого-
В кровле водоносных зон повсеместно залегают рыхлые четвертичные образования, представленные в основном слабопроницаемыми породами, к ним приурочены горизонты грунтовых вод с незначительной (слабой) обводненностью. Общая мощность перекрывающих отложений колеблется в основном от 10 до 20 м. В пределах современного водораздела в северозападной части мощность четвертичных отложений достигает 80 м.
Вторая гидродинамическая зона - зона замедленного водообмена распространяется ниже глубины 135-150 м. Обводненность горных пород в этой части разреза резко снижается не зависимо от геоморфологического положения. Глинистые породы приобретают свойства водоупоров, а песчаники являются обычно мало обводненными.
К отработке намечаются пласты Полысаевский II и Инский III. По гидрогеологическим условиям отработки в геологическом отчете эти пласты были объединены в одну группу.
2.4 Характеристика пластов угля
Таблица 2.1 - Краткая характеристика шахтного поля[1] [1]
Свита, символ |
Название пласта |
Мощность пласта m. м |
Вмещающие породы |
Угол падения, град от-до сред |
Расстояние между пластами | ||
полная |
полезная | ||||||
от-до сред |
от-до сред |
кровля |
почва | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Грамотеинская P2 g r |
Инский III |
1,33 – 1,60 1,45 |
1,25-1,45 1,35 |
пес. |
пес. |
0 - 12 |
40 |
Инский I, II |
1,1-1,3 1,2 |
1,05-1,15 1,1 |
арг. |
алев. |
0 – 13 |
38 | |
Полысаевский II верхняя пачка |
4,75 – 6,54 5,64 |
4,7-6,12 5,41 |
алев. |
алев. |
0 – 20 |
53 | |
Полысаевский II нижняя пачка |
1,2-1,4 1,3 |
1,1-1,38 1,24 |
алев. |
арг |
0 – 20 |
1 | |
Таблица 2.2 - Краткая характеристика рабочих угольных пластов[1] [1]
Название пласта |
Марка угля |
Строение пласта |
Плотность γ, м³/т |
Природная метаноносность χ, м³/т с.б.м. от-до сред |
Относительная метанообильность qпл, м³/т от-до сред |
Зольность, Ad . % |
Выход летучих веществ, Vdaf, % |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Инский III |
ДГ |
прост |
1,34 |
2-4 3 |
0-2 1 |
10,5 |
41 |
ПолысаевскийII |
дг |
прос |
1,38 |
2-4 3 |
0-2 1 |
5,9 |
42 |
Степень метаморфизма углей
на участке возрастает от верхних
горизонтов к нижним. Отражательная
способность витринита
Угли являются малозольными, содержание золы в них колеблется от 3,2 до 15,0%, при среднем значении по основному пласту Полысаевскому II (в.п.) 5,9%, а с учетом засорения породными прослоями - 9,9%. По нижней пачке пласта Полысаевского II пластовая зольность достигает 40%, что снижает его промышленную ценность.
Обогатимость углей участка изучалась методом расслоения в тяжелых жидкостях по наиболее представительным керновым пробам из разведочных скважин. Уголь характеризуется легкой степенью обогатимости.
Теплотворная способность угля по бомбе 7750 - 7850 ккал/кг, низшая - 6370-6500 ккал/кг, горной массы - 5900-6000 ккал/кг.
Уголь пласта Полысаевского II является малосернистым и малофосфористым. Содержание серы колеблется от 0,11 до 0,35%, фосфора - от 0,005 до 0,032%»[1].
Глубина залегания верхней границы метановой зоны составляет 155-265 м от дневной поверхности, достигая максимального значения в лежачем боку нарушения II -II.
Угольные пласты до горизонта +100 м (абс.) находятся в зоне газового выветривания и метаноносность их не превышает 4,0 м /т.
Градиент нарастания газоносности на 100м глубины уменьшается с ее возрастанием и изменяется в следующих пределах: на глубине 200-300 м - 3,5-4,0 м3/т, на глубине 300-400 м - 2,9-3,5 м3/т и на глубине 400-500 м - 2,3-2,9м3/т [1].
По действующим в угольной промышленности правилам безопасности угли с выходом летучих веществ более 15% относятся к опасным по взрываемости угольной пыли. На участке "Полысаевский" угли всех пластов характеризуются значениями выхода летучих веществ выше 30% , поэтому их необходимо относить к опасным по взрываемости пыли.
Согласно санитарно-
2.5 Границы, размеры и запасы шахтного поля
Границы шахтного поля
- на юго-востоке - вертикальная плоскость по II разведочной линии
- на северо-востоке - граница горного отвода Моховского угольного разреза по пласту ПолысаевскомуII.Нижняя граница участка - почва пласта Полысаевского II. Максимальное погружение гор.-140м (абс.), верхняя граница - почва пласта Тонкий (нижняя граница проектного участка "Ленинский" и горного отвода АООТ "Ленинское шахтоуправление".Площадь проекции участка в указанных границах на дневной поверхности составляет 8,69км2 при длине 3,0км и ширине 2,8км.
В границы участка "Полысаевский" входят угленосные отложения мощностью 110м, заключающие угольные пласты Инские I-II-III и Полысаевский II, при средней суммарной мощности угольных пластов - 8,16м, угленосность отложений составляет 7,4%.
Пласты Инские I-II-III залегают в 40м ниже пласта Тонкого (верхняя граница участка) и представляют собой группу из трех сближенных маломощных пластов, из которых только мощность пласта Инского III на всей площади участка превышает 1,00м, при средней - 1,35м. Пласт является относительно выдержанным, имеет простое или двухпачечное строение, когда в нижней части пласта залегает прослой алевролита мощностью 0,05- 0,10м. Кровля пласта представлена алевролитом и углистым аргиллитом.
Пласты Инский II и I из-за малой и невыдержанной мощности не имеют промышленного значения, запасы по ним в пределах месторождения ранее не подсчитывались. Пласт Инский I-II также имеет рабочую мощность лишь в отдельных изолированных блоках и при сложном строении и высокой пластовой зольности не может представлять практический интерес, в настоящем отчете подсчет запасов по нему, в соответствии с протоколом ГКЗ Роснедра №230-К, не производился.
Пласт Полысаевский II в пределах описываемого участка разделяется породным прослоем на две самостоятельные пачки: пласт Полысаевский II (верхняя пачка) и пласт Полысаевский IIнижняя пачка).
Пласт Полысаевский II (в.п.) по данным геологоразведочных работ относится к мощным и выдержанным. Его средняя мощность составляет 5,41м, при незначительных расхождениях крайних величин (4,75-6,54м). Непосредственная кровля - алевролиты мощностью 6-8м. Основная кровля сложена песчаником, мощностью до 30,0м.
Пласт Полысаевский II (н.п.) отделен от верхней части пласта породным прослоем мощностью от 0,50м до 1,84м и лишь в единичных подсечениях мощность прослоя не достигает 0,50м.
Пласт имеет сложное строение,
преимущественно состоит из трех
пачек, разделенных маломощными
прослоями (0,05-0,10м) алевролита и углистого
аргиллита и относится к
Определение геологических запасов угля в шахтном поле[1] [1]
где:
Si – размер i-го пласта в пределах шахтного поля по простиранию, м;
Hi – то же по падению, м;
mi – мощность i-го пласта, м; γi – плотность угля i-го пласта, т/м³.
Zгеол = ∑I=4((3000∙2800∙5,41) ∙ 1,36 + (3000∙2800∙1,35) ∙ 1,34 + (3000∙2800∙1,1) ∙ 1,34 + (3000∙2800∙1,24) ∙ 1,38 = 109152,96 ∙ 103, т.
Определение забалансовых запасов угля в шахтном поле:
К забалансовым относим пласты Инский 1,2 и Полысаевский 2 н.п.
Zзабал=(3000∙2800∙1,1) ∙ 1,34 + (3000∙2800∙1,24) ∙ 1,38=32496,24∙ 103, т.
Определение балансовых запасов угля в шахтном поле
Zбал = 109152,96 ∙ 103 -32496,24∙ 103=76656,72∙ 103 т.
Промышленные запасы месторождений:
где:
Zбал – балансовые запасы (76656,72∙ 103), т;
Zп – проектные потери угля, т.
Проектные потери угля подразделяются
на общешахтные, эксплуатационные, у
крупных геологических
где:
Zпо – общешахтные потери, т;
Zпэ – эксплуатационные потери, т;
Zпг – потери у крупных геологических нарушений, т;
Zпг – потери в запасах нецелесообразные для отработки.
Общешахтные потери:
Zпо = (0,01) ∙ 76656,72∙ 103 = 766,5672 ∙ 103 т.
Потери
у крупных геологических
В шахтном поле нет крупных нарушений, Zпг= 0.
Потери в запасах, нецелесообразных для отработки:
Zпн = (0,05) ∙ 76656,72∙ 103 = 3832,38 ∙ 103 т.
Эксплуатационные потери могут быть подсчитаны по формуле:
Zпэ = (Zбал – Zпо – Zпг – Zпн) ∙ Кпэ, (2.6)
где:
Кпэ – коэффициент эксплуатационных потерь, столбовых систем разработки (0,15).
Zпэ = (76656,72∙ 103 – 766,5672 ∙ 103 – 0 – 3832,38 ∙ 103) ∙ 0,15 = 10808,7 тыс.т.
Zп = 766,5672 ∙ 103 + 10808,665∙103+ 0 + 3832,38 ∙ 103 = 15407,6 ∙ 103тыс.т.
Zпр=76656,72∙103-15407,612∙103
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Основные положения проекта
Режим работы шахты
Число рабочих
дней для шахты в году - 363. Число
рабочих смен для подземных работ
- четыре, из них три смены по добыче
и одна ремонтно-подготовительная.
Продолжительность рабочей
Производственная мощность и срок службы шахты
Расчет мощности шахты обосновывается согласно природным факторам шахтного поля: объема запасов, их нарушенности и газоносности, числа и мощности угольных пластов, свойства вмещающих пород и глубины разработки, а также исходя из технических и организационных возможностей очистных забоев, надежности их работы.
Нагрузку на очистной забой определяем по формуле [18]:
АСУТ=Ац.Т/Тц,
где:
АСУТ- суточная нагрузка на очистной забой, т/сут;
Ац - нагрузка на очистной забой за один цикл, т/ц;
Т – время на выемку угля, мин; Тц - время цикла, мин.
АСУТ=1159.1020/139,2=8493т/сут .
Ац
= lл.m.r.y.c,
Ац =200 .5,41.0,8 .1,38.0.97=1159т/ц .
где:
lл – длина лавы – 200 м;
m – мощность разрабатываемого пласта – 4,1 м;
y – объёмный вес угля, т/м3;
r – ширина захвата комбайна – 0,8м;
c-коэффициент извлечения угля – 0.97-0.98.
T=(tсм – tП.З.
) .Nсм,
где:
tсм – продолжительность добычной смены, мин (360);
Nсм – число добычных смен в сутки (3см);
tП.З.
–подготовительно-
T=(360 – 20) .3=1020мин.
Время цикла определяется по формуле [18]:
где:
Lм.п. –принятая машинная длина лавы, м (200);
Vп -рабочая скорость подачи комбайна,м/мин (8,3);
VХ –скорость холостого хода комбайна ,м/мин (14);
Ko-коэффициент отдыха (1.15-1.18);
Kk- коэффициент концевых операций (1.15-1.2);
tв- суммарное время на вспомогательные операции (0.15-0.3мин/м).
, (3.5)
где:
- устойчивая мощность
- мощность двигателей комбайна;
- удельные энергозатраты на выемку 1 т угля, ;
- сопротивляемость угля резанию;
,
,
,
Tц = 200 ( 1/8,3 +1/14 + 0.3)1.18.1.2=139,2 мин.
Число циклов nц определяется из выражения [18]:
где:
nц – количество циклов в сутки, шт.
nц= 8493/1159=7,3=7.
Корректировка суточной нагрузки к принятому числу циклов [18]:
где :
Асут1– скорректированная суточная нагрузка, т/сут.
Асут1=1159.7=8113 т/сут.
Суточная добыча из подготовительных выработок [18]:
где:
Асут1 – суточная добыча из подготовительных забоев, т/сут;
– высота штрека, 3,1м;
- ширина штрека, ширина
вент.штрека –5,2м, ширина
- плотность угля, 1,38т/м3;
– необходимо проводить штрек в сутки, 11,2 м.
Месячная нагрузка на очистной забой [18]:
где:
- месячная нагрузка на очистной забой, т/мес;
– количество суток в одном месяце, сут.
Годовая нагрузка на один забой [18]:
Принимаем годовую производительность шахты в размере 3,0 млн.т.
Полный срок службы шахты [33]:
где:
Тп – полный срок службы шахты, лет;
Тр – период стабильной эксплуатации проектной мощности, лет;
tо – период освоения, принимается равным 3 года;
tз – период угасания горных работ, принимается равным 3 года.
Тр = 61258,1/3000=20,4года.
Тп = 20,4 + 3 + 3=26,4года.
Действующая и общая линия очистных забоев