2.Мощность шахты. Режим работы

При обосновании мощности шахты были учтены следующими положениями:

• мощность шахты должна быть не менее 1.5 млн.т/год и быть равной типовой (таблица 3):

Таблица 3 - Типовые мощности шахты

Суточная мощность шахты, т	5000	6000	7000	8000	10000	12000
Годовая мощность шахты, млн.т	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6

• срок службы шахты должен быть не менее 50-60 лет.

• срок нормальной работы шахты (Т_Н, лет) и годовая производственная мощность шахты (А_Г, млн.т/год) связаны выражением:

где Q_П – промышленные запасы шахтного поля, млн.т.

Полный срок службы шахты:

где – время, необходимое на освоение шахтой производственной мощности и на свертывание добычи, определяется по формуле:

Для определения мощности шахты составляется таблица 4.

Таблица 4 - Результаты расчетов мощности шахты

АГ, млн.т/год	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6
, лет				46,6	37,3	31,1
, лет	3,5	3,9	4,3	4,7	5,5	6,3
, лет	78	66	58	51	43	37

Согласно полученным результатам выбирается срок работы шахты – 58 лет, таким образом суточная мощность шахты 7000 тонн, годовая мощность шахты 2,1 млн. тонн.

Режим работы шахты принимается в соответствии с действующими нормами и законодательными актами. При проектировании принимается для шахты 300 рабочих дней в году, в условиях сверхкатегорийных шахт длительность рабочей смены для подземных рабочих 6 часов.

3. Механизация очистной выемки и нагрузка на забой

По каждому пласту определяются способы механизации очистной выемки и рассчитываются нагрузки на очистные забои.

Для механизированного комплекса была выбрана крепь в соответствии с вынимаемой мощностью которой, удовлетворяет данному месторождению. Так как мощности пластов данного месторождения первого – 3,1 м, второго – 3,3 м, третьего – 2,9 м, угол падения свиты пластов 10°, выбирается крепь УКП 5 (Каргомаш), характеристика которой представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Характеристика крепи

Тип крепи	Вынимаемая мощность пласта, м; от…до	Площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, м2
М 174 (Россия)	1,3-5,5	S= 1,5m + 1,8

Для крепи выбрана выемочная машина – очистной комбайн Кузбасс 500 (Россия) учитывая данные мощности пластов и угол падения. Вынимаемая мощность пластов комбайном КСП (Россия) от 1,6 до 3,5 м, ширина захвата 0,63, скорость подачи 6,0 м/мин.

С учетом выбранного очистного комбайна техническая нагрузка на очистной забой () определяется по формуле:

где n – число смен работы очистного забоя по добыче в сутки, n = 3, а для высокопроизводительной и сложной техники может n = 2;

Т – продолжительность смены, мин; Т = 360 мин;

t_ПЗ – продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин; t_ПЗ = 15 мин;

m – вынимаемая мощность пласта, м; m = 3,3; 2,9; 3,0 м;

r – ширина захвата исполнительного органа очистного комбайна, принимаемая из его технической характеристики, м; r = 0,63 м;

γ – плотность угля, т/м³; γ =1,42 т/м³ ;

–скорость подачи очистного комбайна, м/мин; = (0,75-0,8) ;

–технически возможная скорость подачи комбайна, принимаемая из его технической характеристики, м/мин;

k_CP – коэффициент, учитывающий схему работы комбайна: при челноковой схеме работы k_CP = 1,0; при уступной и односторонней k_CP = 0,8;

k_M – коэффициент машинного времени, k_M = 0,4..0,45.

Нагрузка на очистной забой по условиям проветривания производится по формуле:

где – допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве,= 4 м/сек;

–площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, принимаемая по технической характеристике механизированной крепи, м²;

d – допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе, d = 1%;

k_ВП – коэффициент, учитывающий движение части воздуха за призабойной частью выработанного пространства, k_ВП= 1.2;

q_Л – относительное метановыделение в исходящую струю воздуха из лавы, м³/т суточной добычи, q_Л = 0.3 ∙q_Ш;

q_Ш – относительная метанообильность шахты, q_Ш = 18 т/м³.

Из двух вычисленных значений в качестве окончательной нагрузки на забой принимается наименьшая:

Результаты расчетов представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Нагрузка на забой

Индекс пласта	Механизированный комплекс	Комбайн	Нагрузка на забой, т/сутки
1	М 174 (Россия)	Кузбасс 500 (Россия)	6258
2	М 174 (Россия)	Кузбасс 500 (Россия)	6874
3	М 174 (Россия)	Кузбасс 500 (Россия)	7111

.4.Способ подготовки шахтного поля и система разработки угольных пластов

На основе анализа горно-геологических условий шахтного поля были рассмотрены применения этажного, панельного или погоризонтного способов подготовки шахтного поля, приводятся достоинства и недостатки каждого из способов и окончательно выбирается наиболее рациональный.

С учетом данныхгорно-геологических условий (угол наклона свиты пластов 10°, размер шахтного поля по простиранию 5200 м.) целесообразно принятьпогоризонтныйспособ подготовки шахтного поля. Так как угол наклона свиты пластов равный 10⁰, то применение этажного или панельного способа подготовки шахтного поля неприемлемо .

Этажный способ подготовки.

При угле падения пласта более 10⁰предпочтительно применять этажный способ подготовки шахтного поля. При этажном способе подготовки шахтного поля были рассмотрены варианты с делением или без деления этажа на подэтажи, системы разработки с доставкой на задний или передний бремсберг и другие.

Панельный способ подготовки.

Панельные системы подготовки шахтных полей, как правило, применяются при разработке горизонтальных и пологих пластов с углами падения до 18⁰. На пластах с углами падения более 18⁰для обеспечения конвейерной доставки угля по уклонам их проводят диагонально к линии падения пласта с таким расчетом, чтобы угол наклона конвейеров не превышал 18⁰. Размер панели по падению 1200-1500 м, по простиранию 3500-4000 м. Панельный способ используется при большом пространстве и большом количестве забоев.

Погоризонтный способ подготовки.

Если пласт в пределах горизонта делят по простиранию месторождения на выемочные участки, вытянутые по восстанию или падению от верхней границы горизонта до нижней, то такой способ подготовки называют погоризонтным.

Рис - 2. Деление шахтного поля на полосы вытянутые по восстанию или падению:

1 - главный ствол; 2 - вентиляционный ствол; 3 - главный откаточный штрек; 4 - транспортный и вентиляционный бремсберги; I-XVIII - последовательность отработки полос.

В каждом участке (столбе) размещают одну или две лавы, забои которых располагаются по простиранию и перемещаются по падению пласта в бремсберговой части шахтного поля и по восстанию — в уклонной. Лавы обслуживаются наклонными выработками.

Погоризонтный способ подготовки применяют: на пластах с углами падения до 10—12° и мощностью до 3,5—4 м, когда выемочный столб отрабатывают по падению, и до 6—8°, если выемка запасов происходит по восстанию пласта, а его мощность не превышает 2 м; при любой газоносности пластов и чем она выше, тем предпочтительнее применение этого способа; умеренной водообильности вмещающих пород. Погоризонтному способу также отдают предпочтение при сложной гипсометрии пласта, так как выемочные выработки в столбе проводят по направлению, что обеспечивает их параллельность, а также при наличии непереходимых геологических нарушений с расположением, близким к линии падения пласта, между которыми и размещаются выемочные столбы.

Применение погоризонтного способа подготовки обусловлено расширением объема применения механизированных комплексов, для которых необходимо иметь стабильную длину лавы, а также увеличением природной газоносности пластов из-за перехода горных работ на большую глубину. При этом снижаются капитальные затраты на подготовку новых горизонтов, обеспечиваются условия для более производительной работы механизированных комплексов и, следовательно, роста нагрузки на лаву, обособленного проветривания источников выделения метана. Упрощается схема подземного транспорта.

Недостатки погоризонтного способа связаны с дополнительными трудностями, обусловленными проведением, особенно на шахтах, сверхкатегорных по газу (метану), и эксплуатацией длинных наклонных выработок.

Учитывая выбранный погоризонтный способ подготовки шахтного поля возможны системы разработки с выемкой столбов по падению или по восстанию, одинарными или спаренными лавами, с повторным использованием транспортной выработки для вентиляции или проходкой выработки для вентиляции вприсечку.

Для данной горной геологической условий принимается система разработки длинными столбами по падению одинарными лавами.

Рис - 3. Система разработки длинными столбами по падению одинарными лавами: 1 — главный полевой вентиляционный штрек; 2 — главный полевой транспортный штрек; 3 — воздухоподающий штрек; 4 — вентиляционный бремсберг; 5 — конвейерный бремсберг.

Обоснование основных параметров подготовки шахтного поля:

Длина очистного забоя т.к. разрабатываются пласты среднединамической мощности 3,1 м, 3,3 м, 2,9 м с применением механизированных крепей и узкозахватных комбайнов.

При погоризонтном способе подготовки и делении шахтного поля на два горизонта размер выемочного поля (столба по падению-восстанию) будет равен:

где Н – размер шахтного поля по падению, м.

Время отработки выемочного поля T_ВП, лет:

где L_Л – длина лавы, м;

m – вынимаемая мощность пласта, м;

γ – плотность угля, т/м³;

А – суточная нагрузка на забой, сутки