Выбор механизации очистных работ

          СОДЕРЖАНИЕ                                                                               лист

    ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..…………….2

1.  ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШАХТЕ…………………………………………………………3

2.  ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАСТА…………….……………5

3.  ВСКРЫТИЕ ПЛАСТА, ЕГО ПОДГОТОВКА И ПОРЯДОК ОТРАБОТКИ……….…7

4.  ВЫБОР СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ. ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ….8

4.1  Выбор системы  разработки…………………………………………………………8

4.2  Параметры  системы разработки………………………………………….………8

4.3  Расчет запасов и потерь на выемочном участке……………………………..10

5. ПОДГОТОВКА  ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА………………………………..…………..13

6. ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ  ………………………………………………………..………….15

6.1   Выбор механизации очистных работ…………………………………..………..16

6.2   Проверка  длины очистного забоя………………………………………..………..20

6.3   Крепление  и управление кровлей в очистном  забое ………………..………..22

6.4   Начало  очистных работ……………………………………………………..………27

6.5   Технология  выемки угля в очистном забое……………………………………..28

6.6   Расчет нагрузки на очистной  забой…………………………………………..…30

6.7   Организация работ в очистном  забое………………………………………..…34

7.  МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА  И БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ…………….35

7.1   Проветривание очистного забоя    ………………………………………………35

7.2   Борьба с пылью ………………………………………………………………………..38

7.3   Пожарно-профилактические мероприятия …………………………………….40

7.4   Меры борьбы с газом и газодинамическими  явлениями   …………..….…….41

7.5   Правила  безопасности при ведении очистных  работ……………….………43

8.    ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ  ПОКАЗАТЕЛИ  ……………………………..……..46

        ВЫВОДЫ ПО ПРОЕКТУ………………………………………………………..……..47

        СПИСОК ЛИТЕАТУРЫ…………………………………………………………..…….48

 

 

 

 

         ВВЕДЕНИЕ

 

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.

Главнейшими задачами развития угольной промышленности являются:

• переход на совершенные схемы вскрытия и подготовки шахтных полей, прогрессивные системы разработки угольных пластов, максимальную концентрацию горных работ и производства, применение высокопроизводительного оборудования;
• завершение комплексной механизации добычи угля в очистных забоях шахт;
• широкое развитие механизированной выемке угля без постоянного присутствия людей в забое, и, в первую очередь, на пологих пластах весьма тонких и тонких, крутых, опасных по внезапным выбросам угля, газа и породы;
• широкое внедрение комбайнов для проведения и крепления горных выработок, дистанционного управления процессами буровых и нарезных работ;
• расширение применения поточных технологических процессов, конвейерного и других видов непрерывного транспорта;
• завершение автоматизации управления машинами и установками, широкое внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами;
• решение проблем борьбы с пылью, газом, внезапными выбросами угля и газа, высокими температурами, вибрацией и шумом;
• снижение вредных влияний производственной деятельности на окружающую среду.  

 

 

 

1 ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ О ШАХТЕ

 

Проектное здание на строительство шахты «Распадская» комбината «Кузбассуголь» было разработано институтом Сибгипрошахт в 1960г. и утверждено Советом министров РСФСР. Данным проектом предусматривалось построить шахту с годовой производительной мощностью 4,8 млн.т. угля с гидравлической технологией добычи. Затем приказом министра угольной промышленности СССР  Б.Ф. Братченко от 25.06.1965г. было дано указание на строительство шахты с сухой технологий добычи, т.к. при гидравлической технологии не был решен ряд основных вопросов. Данным распоряжением годовая проектная мощность шахты была определена – 6 млн.т. угля. Строительство шахты с использованием комплексной механизации началось с 1968г.

В процессе строительства  шахты с целью улучшения технико-экономических показателей на основе новейших достижений в области угледобычи, уточнения ряда основных принципиальных технических решений и в соответствии с фактическим состоянием строительства шахты в 1973 году был сделан пересмотр проекта и постановлением Минуглепрома СССР годовая производственная мощность шахты была расчетом уточнена и установлена в объеме 7,5 млн.т. угля. Строительство шахты предусматривалось вести в три очереди. После принятия в эксплуатацию первой очереди (блок №4) с производственной мощностью 2 млн.т. в год ударными темпами продолжалось строительство второй и третей очередей. К пуску шахты проходческими коллективами шахтостроителей было пройдено более 30 км горных выработок различного назначения.

И вот этот день настал! 28 декабря 1973г. шахта «Распадская» была построена  в 18 км от г. Междуреченска. Шахта была самым современным угледобывающим предприятием и вскоре превратилась во  флагман угольной отрасли страны.

В 1988г. «Распадская» достигла проектной мощности — 7,7 млн.т. угля в год.  Затем были годы неразберихи, забастовок, взаимного непонимания администрации шахты и работников едва не загубившие шахту. В 1993 году к руководству шахтой пришла первая команда современных управленцев во главе с генеральным директором Г.И. Козовым, сумевшая выправить ситуацию. Сегодня шахта «Распадская» является  вновь флагманом угледобывающей отрасли России. Здесь вновь появились бригады-миллионеры, вновь устанавливаются рекорды. В 2004 году шахта «Распадская» добыла рекордную добычу — 8,7 млн.т. угля. За 31 год шахта «Распадская» добыла 183,1 млн.т. угля и пройдено более 9000 п.м. горных выработок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  2   ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАСТА

 

Шахта «Распадская» расположена в юго-западной части Томь-Усинского геолого-экономического района Кузбасса. С запада, востока и севера шахтное поле ограничено детально разведанными участками: Распадским, Береговым, Распадским XII и Распадским VI-VII-VIII; с юга примыкают безугольные отложения нижних горизонтов ильинской подсерии.

Рельеф  шахтного поля характеризуется большой  расчлененностью глубокими логами и долинами рек Ольжерас, Чебол-Су, Еловая, Крутая, Глухая. Рыхлые четвертичные отложения развиты по всей площади шахтного поля и представлены главным образом делювиальными суглинками и глинами с включениями слабообкатанной гальки и щебня коренных пород. Юрские отложения на площади шахтного поля залегают в границах блока 2, в западной части блока 3 и отдельными пятнами на уклонных полях блоков 4 и 5. Мощность юрских отложений колеблется от 0 до 280 м. По сложности геологического строения участок относится ко второй группе, юго-западная часть – к третьей.Угленосные отложения шахтного поля относятся к кольчугинской серии верхнепермского возраста. Подразделяются они на две подсерии – ильинскую и ерунаковскую.

Основной  угленосной толщей шахтного поля является ильинская подсерия, которая подразделяется (снизу вверх) на казанково – маркинскую и ускатскую свиты. Отложения ерунаковской подсерии встречаются на небольшой площади в северо-восточной части поля и представлены нижними горизонтами ленинской свиты.

Угленосные  отложения включают 37 пластов угля, 34 из них имеют промышленное значение. Мощные пласты (9-10, 7-7а, 6-6а) и пласты средней мощности (12, 11, 10, 9, 3-3а) отрабатываются шахтой.

 

 

 

 

Таблица 1 -  Горно-геологическая характеристика пласта

 

Наименование параметров	Значение
Мощность пласта, м	4,07 - 5,25
Угол падений  пласта, град	6 – 15
Непосредственная  кровля: название породы мощность, м  коэффициент крепости f	Алевролит мелкозернистый   5 7 – 9
Основная кровля: название породы   мощность, м коэффициент крепости f	Песчаник разнозернистый 9 – 12,5 7 – 9
Почва пласта: название породы коэффициент крепости f	алевролит   4,5 – 14
Крепость угля пласта по шкале М. М. Протодьяконов Наличие геологических  нарушений по пласту	f=1   1. Конв.штрек   - ПК 69 69+5м - надвиг Н =0.2 м. 2. Конв.штрек   - ПК 145+5 – 146   -  надвиг  Н  = 0.45 м
Плотность угля, т / м3	1,2
Метанообильность  пласта, м3/т (м 3/мин)	10 – 11
Опасность пласта по внезапным  выбросам угля и газа по горным ударам по взрываемости угольной пыли по самовозгораемости  угля	не опасен;             с 150 м             опасен             опасен
Марка угля	ГЖ
Зольность угля, %	20,8
Обводненность пласта,  м3/ч в паводок ,  м3/ч	10 -15 30-35
Сопротивление угля резанию, Кн/ч	100-120
Глубина разработки,   м	220  -  330

 

3. ВСКРЫТИЕ ПЛАСТА, ЕГО ПОДГОТОВКА И ПОРЯДОК 

ОТРАБОТКИ

 

Шахтное поле шахты «Распадская» вскрыто  комбинированным способом.

В блоке №4 с поверхности до гор. +70 м по породе пройдены два наклонных конвейерных ствола, по которому уголь доставляется к наклонным стволам. На гор. +70 м у блочного ствола пройден околоствольный двор.

Для прирезки запасов пласта с 12 по 6-6а  к бремсберговому полю блока №4 с поверхности пройден квершлаг, оборудованный конвейером 2ЛБ-120.

Для вскрытия уклонного поля в блоке  №4 на гор. +70 м пройден главный  и путевой квершлаги, а в северо-западной части блока №4 пройден вентиляционный ствол до гор. –210 м диаметром в свету 7,0 м.

Шахта «Распадская» подготавливается панельным  способом, сущность которого заключается в том, что шахтное поле по простиранию делят на участки (панели), ограниченные по восстанию (падению) основными штреками или основным штреком и границей шахтного поля. В настоящее время на шахте «Распадская» подготовка пластов в бремсберговых полях во всех блоках выполнена бремсбергами, пройденными с поверхности до блочных стволов. В блоке №4 бремсберга продлены до квершлага гор. +70 м для обеспечения бремсберговой схемы проветривания. Подготовка пластов объединённого уклонного поля принята проходкой четырёх уклонов (восточного и западного путевых, конвейерного и людского), проходимых по каждому пласту от квершлагов блока №4 гор. +70 м до вентиляционного ствола блока №4 и делящих уклонное поле на два крыла – восточное и западное.

Все уклоны проходят сечением в свету 18,4 м² и крепятся арочной металлической крепью из СВП-27 с железобетонной затяжкой.

 

.

 

     4  ВЫБОР СИСТЕМЫ  РАЗРАБОТКИ. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ       СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

 

 

4.1  Выбор системы разработки

 

На  шахте «Распадская» применяется  система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли.

Подготовка  выемочных столбов предусматривается  спаренными штреками – конвейерным и вентиляционным, закрепленным анкерной крепью, при отработке столбов конвейерный штрек погашается.

 

 

4.2  Параметры системы разработки

Система разработки длинными столбами отличается независимым ведением подготовительных и очистных работ. К началу очистной выемки все подготовительные выемки в пределах выемочного поля проводятся на всю его длину, не испытывая влияния очистного забоя. Поддерживаемые участки подготовительных выработок     при    ведении     очистных         работ    также   находятся   в  нетронутом массиве. Столбовые системы разработки применяются при любых способах подготовки. Направления движения очистного забоя может быть ориентированно по простиранию, падению и восстанию, а также под любым, другим углом к элементам залегания.

Столбовые системы разработки являются наиболее прогрессивными при разработке мощных и средней мощности пластов.

Достоинства столбовых систем:

• наличие условия для поддержания выработок при ведении очистных работ так как они находятся  в массиве угля, или в зоне лившегося горного давления;
• полное разделение подготовительных и очистных работ во времени  и пространстве, что создает условия для применения наиболее производительной и дорогостоящей техники;
• детальная разведка пласта в период подготовки столба;
• возможность своевременной профилактической подготовки столба к выемке (дегазация, ослабление трудно оборудуемых кровель, снижение взрывоопасности);
• возможность погашения выработок вслед за подвиганием очистного забоя, что обеспечивает регулярность извлечения металлокрепи;
• возможность изоляции возникшего пожара путем возведения герметичных перемычек, что позволяет сократить перерывы в ведении работ до минимума;

• оконтуривания выемочного столба лавы произведено таким образом, что контур лавы располагается диагонально простиранию пласта с перспективой отработки запасов угля очистными забоем по восстанию с  углами подъема 2-4°. Это позволяет избежать постоянного водопритока в действующие выработки лавы.

Недостатки  столбовых систем:

• проведение большого объема подготовительных выработок до начала очистных работ;
• наличие тупиковых подготовительных забоев в период проведения  выработок;
• трудности проветривания участка на сопряжении очистного забоя с вентиляционным штреком, что ограничивает нагрузку на очистной забой при разработке высокозапасных пластов;

• большие затраты на поддержание выработок при наличии пород склонных к пучению.

Выемочные столбы подготавливаются параллельно  существующим столбам путем проведения выемочных штреков спаренными забоями.

Число одновременно  работающих  очистных забоев на пласте -  1. Направление  отработки  столбов обратное - от флангов к уклонам

В связи с угрожаемостью  пластов по горным ударам с глубины 150 и опасностью по внезапным выбросам угля, породы и газа с глубины 215 м, очистные и подготовительные работы при достижении указанных глубин необходимо вести с соблюдение мер по предупреждению горных ударов и выбросов.

 

 

4.3  Расчет запасов и потерь  на выемочном участке

 

В пределах шахтного поля заключены определенные запасы полезного ископаемо. Различают геологические, балансовые и забалансовые запасы.

Геологическими  называют общее количество запасов  полезного ископаемого месторождения или его части.

Балансовыми называют такие запасы, разработка которых  экономически целесообразна; по качеству полезного ископаемого они отвечают требованиям их промышленного использования, а по количеству и условиям залегания пригодны для добывания при современном уровне техники.

Забалансовые  запасы этим требованиям не отвечают, поэтому в настоящее время  их не разрабатывают. Но их можно рассматривать как объектом промышленного освоения в дальнейшем в связи с развитием техники и совершенствованием технологии добычи, обогащения и использования.

При разработке шахтного поля не все балансовые запасы могут быть выданы на поверхность. Часть их остается в недрах и составляет потери. Величина потерь оценивается в процентах или выражается в виде коэффициента потерь, представляющего собой отношение количества потерянного полезного ископаемого к его балансовым запасам.

Та  часть балансовых запасов, которая может быть выдана на поверхность при разработке месторождения, называется промышленными запасами. Они равны балансовым запасам за вычетом потерь.

Определяем балансовые запасы

 

                                                     (1)

 

где S – длина выемочного столба;

      H – длина лавы;

      m – мощность пласта;

      γ – плотность угля,

 

 

 

Таблица 1 -  Потери на выемочном участке

 

Наименование  целика	Размеры, м			γ, т/м3	Потери, т
	S	H	m
1 У  уклона	80	300	4,37	1,2	125856
2У  монтажной камеры	100	300	4,37	1,2	157320
∑ Zпот					283176

 

Определяем  промышленные запасы

 

                                                  (2)

 

 

Определяем процент потерь

 

П_% = Z_пот / Z_б ·100, %.

                                                      (3)

 

Таблица 2 – Общая длина подготовительных выработок

 

Наименование  выработки	Количество	Длина, м	Общая длина, м
Вентиляционный  штрек	1	3100	3100
Конвейерный штрек	1	2930	2930
Монтажная камера	1	300	300
Сбойки	6	30	180
∑ℓв			6510

 

Определяем  протяженность подготовительных выработок  приходящихся на добычу 1000 т. угля

                                                    (4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5  ПОДГОТОВКА ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА

 

При подготовке лавы для выемки угля проходческими  бригадами проходятся конвейерный,  вентиляционный и путовой уклоны. Подготовительные забои проветриваются вентиляторами местного проветривания. При сбитии уклонов с путевым штреком проветривание происходит общешахтным проветриванием.

Затем проходятся параллельно конвейерный и вентиляционный штреки. Проветривание осуществляется вентиляторами местного проветривания. По прохождении штреков проходится монтажная камера. Проветривание осуществляется общешахтным проветриванием.

В монтажной камере монтируется очистной комплекс с  необходимым оборудованием. Затем очистной бригадой ведется обратная отработка выемочного столба.

Содержание и ремонт подготовительной выработки:

По  мере проведения выработок и их эксплуатации в результате горного  давления и интенсивных нагрузок создается необходимость ремонта выработок, т.е. поддержания их в безопасном состоянии, предотвращая обрушение и т.д.

Способы и приемы  работы должны исключать  обвалы и обрушения горной массы. Оборка забоя  производится из под  защиты временной крепи, пиками не менее 3,5-4м.

Проводимая  горная выработка должна быть своевременно закреплена. Изделия и материалы должны соответствовать требованиям стандартов. При изменении горно-геологических условий паспорт выемочного участка должен быть пересмотрен  в суточный срок согласно действующих правил безопасности. Поперечное сечение должно соответствовать типовому. Рабочие, производящие оборку забоя должны находится под закрепленным пространством. Нельзя находиться в близи работающего комбайна. Не допускать отставание вентиляционного става не более 8 м. Бурение скважин и установка анкерной крепи должны производиться только после осмотра и удаления отслоившихся кусков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ

 

Согласно  горно-геологических условий залегания  пласта для отработки лавы принимается механизированный комплекс JOY №2. Очистной механизированный комплекс представляет собой комплект взаимоувязанного оборудования расположенного как в лаве так и на конвейерном штреке. В состав комплекса входит: очистной комбайн 6LS3, забойный конвейер DBT PF 1000, механизированная крепь JOY(RS4700/870), перегрузочное устройство “Матильда”, дробилка IT/30, насосная станция PPS 09 “Аква хайдроликс”, трансформаторные подстанции 1500 кВт, 3300В фирмы “Браш”, система сигнализации и связи “Glois”.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор механизации очистных работ

 

Механизированная крепь.

Механизированная  крепь состоит из линейных секций , которыми оборудуется очистной забой и концевых секций крепи , которыми оборудуются сопряжения примыкающих к забою выработок с расположением ходового отделения в передней части гидростоек. Единственное различие между ними заключается в том, что у секций для сопряжения лавы со штреком более длинный верхняк (перекрытие крепи) и более мощный опорный гидроцилиндр секции. На крайних секциях установлены щитки сопряжения. Конфигурация секции оградительного типа обеспечивает хорошую защиту от пыли.

Секции  крепи предназначены для ограждения забойных механизмов и обслуживающего персонала от обрушения пород непосредственной кровли и имеют электронную систему управления “LI “ с инфракрасным устройством дистанционного запуска с очистного комбайна.

Электронная система управления “LI“ предназначена  для управления перемещением крепи в забое и управлением забойного конвейера при его передвижке. Система “LI“ снабжена электрическими блокировками (кнопка) , обеспечивая тем самым дополнительную безопасность во время работы по передвижке секций крепи.

Секции  крепи имеют жесткое основание, состоящее из двух сварных конструкций коробчатого типа, соединённых передними и задними мостами.

Плита переднего моста образует узел крепления  для гидродомкрата основания.

Секция  крепи перемещается за счет гидродомкрата  передвижки, который связан с рамой  забойного конвейера. Жесткий верхняк  опирается на две раздвижные стойки двойного действия. Гидравлические стойки имеют в местах соединения полусферические поверхности для поддержания осевой нагрузки.

Каждая  гидравлическая стойка питается через  управляемый обратный клапан,       смонтированный  непосредственно на стойке.

Две гидравлические стойки с общей нагрузкой  сопротивления 870 т. защищены от перегрузки давления при помощи механического клапана осадки, установленного на каждой стойке.

Параметры раздвижности крепи 2200-4700 мм. Передвижку секций мехкрепи осуществляет блок управления секциями (БУС), который состоит из компьютера и электронной системы  управления. БУС выдает информацию через дисплей о режиме передвижки  и распора секции мехкрепи в строго фиксированном положении секции в очистном забое, выводит на обзорный экран последовательность выполнения операций связанных с передвижкой секций, допускает внесение изменений в рабочий режим передвижки секции.

 

Таблица 3 – Техническая характеристика крепи JOY-2

 

Параметры	ед. изм.	RS3200
Удельное сопротивление на 1м2  поддерживаемой площади	кН/м2	1200
Удельное сопротивление на 1м  длины лавы	кН.	4900
Среднее давление на почву	Мпа.	2,13
Высота секци по стойкам:   минимальная   максимальная	мм. мм.	2200 4700
Скорость крепления	м/мин	6
Шаг установки секции	м.	1,756
Шаг передвижки	м.	0,78
Максимальное давление в напорной  магистрали	Мпа.	32
Масса секции крепи	кг.	28300
Тип системы управления		Электрогидравл. двухстороннее дистанционное и групповое

 

 

 

 

 

 

Очистной  комбайн 6LS3

Очистной  комбайн 6LS3 предназначен для отбойки угля в очистном забое и погрузки его на конвейер. Комбайн состоит из следующих узлов: электроузла, системы подачи и двух узлов резания. Общая установленная мощность составляет 627,5 квт., общий вес без режущих шнеков комбайна не превышает 72т. Очистной комбайн 6LS3 может работать при двух способах управления: “Ручное управление“ и “радиоуправление“.

Система управления комбайном распознаёт количество активных команд (ручное управление или управление по радио) и автоматически регулирует способ управления, имеется возможность выборочно применять два радиопередатчика. При выходе из строя одного радиопередатчика, комбайн может управляться другим радиопередатчиком. Каждый радиопередатчик может выполнять все функции.

 

Таблица 4 -Техническая характеристика комбайна 6SL3

 

Наименование  параметров	значение
Суммарная мощность, квт	627,5
Производительность,  т/час	1240
Общий вес без шнеков, т	72
Способ  управления	Ручное  и радиоуправление
Номинальная ширина захвата исполнительного органа, мм	800