38493

Общая организация работ и проектная мощность шахты

Контрольная

Производство и промышленные технологии

= 0809 при блоковой отработке шахтного поля панельной погоризонтной схеме подготовки вертикальном подъеме; = 075085 при индивидуальной не блоковой отработке шахтного поля панельной схеме подготовки вертикальном подъёме; = 0708 при индивидуальной отработке шахтного поля панельной схеме подготовки наклонном подъёме фланговой схеме вентиляции; = 06075 при индивидуальной отработке шахтного поля этажной схеме подготовки вертикальном подъёме. глубина верхней границы шахтного поля м глубина нижней границы...

Русский

2013-09-28

1.31 MB

9 чел.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Общая организация работ и проектная мощность шахты

Режим работы очистных и подготовительных участков шахты  «Крутая» ОАО «СУЭК»  следующий;

  •  годовой - 360 рабочих дней;
  •  месячный - 25 дней;
  •  недельный - 6 дней;
  •  суточный - 4 шестичасовые смены, из них одна (первая) ремонтно-подготовительная, остальные - рабочие по добыче угля и проведению горных выработок.

Для подземных рабочих принимаем пятидневную рабочую неделю с одним общим выходным и одним выходным по скользящему графику.  Продолжительность рабочей недели - 30 часов;

Для рабочих поверхности и служащих - рабочая неделя - 40 часов (5 дней по 8 часов).

Методикой обоснования и расчёта проектной и производственной мощности шахты  «Крутая» ОАО «СУЭК» предусматривается возможность определять мощность при статически определённой детерминированной информации и при не полностью определённой (или частично неопределённой), переменной горно-геологической и технической информации.

Во втором варианте математическая постановка и алгоритм расчёта дополняется алгоритмом формирования комплексов информации и алгоритмом принятия решения, выбора значений мощности шахты.

В развёрнутом виде расчётная модель мощности шахты, предложенная проф., д.т.н. Малкиным А.С. сводится к следующему выражению:

где:

- надёжность технологической цепи шахты: очистной забой - подземный транспорт - подъём - поверхность шахты.

= 0,8-0,9 - при блоковой отработке шахтного поля, панельной (погоризонтной) схеме подготовки, вертикальном подъеме;

= 0,75-0,85 - при индивидуальной (не блоковой) отработке шахтного поля, панельной схеме подготовки, вертикальном подъёме;

= 0,7-0,8 - при индивидуальной отработке шахтного поля, панельной схеме подготовки, наклонном подъёме, фланговой схеме вентиляции;

= 0,6-0,75 - при индивидуальной отработке шахтного поля, этажной схеме подготовки, вертикальном подъёме.

- число пластов, принятых к одновременной отработке;

- число угольных пластов в шахтном поле;

- коэффициент, учитывающий устойчивость кровли;

= 0,06 — значение коэффициента при неустойчивой кровле;

= 0,08 — значение коэффициента при среднеустойчивой кровле;

= 0,10 — значение коэффициента при устойчивой кровле;

- коэффициент, учитывающий крепость почвы;

= 0,01 — при крепости почвы  f = 4;

= 0,015 — при крепости почвы f = 5-6;

= 0,02 — при крепости почвы f > 7;

- коэффициент, учитывающий нарушенность запасов в шахтном поле;

= 0,1-0,5;

- объём нарушенных (в разной степени) запасов в шахтном поле, тыс. т.

- объём промышленных запасов, тыс. т.

- коэффициент дегазации угольных запасов;

= 0-0,6

- продуктивная (природная за вычетом остаточной) газоносность угольных пластов, м3

-  относительная газообильность шахты, характерная для шахт данного региона угледобывающего бассейна, м3

- месячная нагрузка на очистной забой при средней мощности одновременно разрабатываемых пластов, т/мес.

 

где:

- длина лавы, м.

- средняя мощность одновременно разрабатываемых пластов, м.

 где:

- мощность i-того пласта в шахтном поле;

- суточное подвигание очистного забоя, м.

- плотность угля, т/мЗ.

- коэффициент извлечения угля по системе разработки

= 0,9-0,98;

- число рабочих дней в месяце;

- средняя мощность угольных пластов в шахтном поле, м

- суммарная мощность всех пластов в шахтном поле, принятых к отработке,м  - суммарная мощность всех одновременно разрабатываемых пластов, м.

- глубина верхней границы шахтного поля, м

— глубина нижней границы шахтного поля, м

При определении производственной мощности шахты  «Крутая» ОАО «СУЭК» по вышеуказанной методике учитывался также прогноз объемов спроса на продукцию шахты и возможные объемы добычи угля с учетом развития горно-капитальных работ, строительства поверхностных сооружений и технического перевооружения предприятия. Кроме этого учитывается экономическая ситуация на шахте, а также прогнозируемые тенденции развития производства в ОАО «СУЭК» и угольной отрасли.

2.1 Обоснование схемы разделения месторождения на шахтные поля

Запасы угля на Апсатском месторождении залегают на значительной площади (более 100 кв. км), как было отмечено выше, отдельные его части довольно значительно отличаются по горно-геологическим условиям залегания угольных пластов, качественным характеристикам угля. Разведаны также угли различных стратиграфических горизонтов. С учетом перечисленных факторов, а также с учетом условий поверхности и норм технологического проектирования угольных и сланцевых шахт в настоящей работе на оцениваемой площади месторождения выделено для рассмотрения четыре шахтных поля (поля шахт: «Крутая», «Центральная», «Глубокая-I», «Глубокая-II»).

 Поле шахты «Крутая» объединяет запасы (484133 тыс. т горной массы) участков Северо-Восточный, Юго-Восточный и Юго-Западный, со-средоточенных в крутопадающем крыле Апсатской грабен-синклинали. Границы шахтного поля: на севере – условная линия, проходящая вкрест простиранию пластов в 550 м севернее XVI профиля, на востоке (участке Северо-Восточный) – проекция выхода пласта ВI на плоскость лежачего крыла пологого надвига, рассекающего угленосную толщу на отметках +1100 - +1000 м, на юге – выход на древнюю поверхность пласта BI(BHI); на западе – условная линия, проходящая вкрест простиранию пластов в 500 м западнее канавы 33. Границей шахтного поля по падению являются: проекция изогипсы +600 м угольного пласта B9 (участка Северо-Восточный и восточная часть участка Юго-Восточный), проекция изогипсы +600 м пласта В7 (западная часть участка Юго-Восточный), проекция изогипсы +900 м пласта В7 (участок Юго-Западный).

В указанных границах размеры шахтного поля составляют по простиранию - 11,7 км, по падению - 0,4-1,1 км.

Большая протяженность шахтного поля, рельефные условия, не позволяющие организовать строительство нескольких промплощадок, изменчивость горно-геологических условий и необходимость принятия (после проработки вариантов) мощности шахты на оптимальном уровне в целях повышения промышленной значимости месторождения обусловили целесообразность выделения трех эксплуатационных блоков: северо-восточного, юго-восточного и юго-западного. Естественной границей между северо-восточным и юго-восточным эксплуатационными блоками является зона тектонически нарушенных пород в районе VIII-Х разведочных профилей. Граница между юго-восточным и юго-западным эксплуатационными блоками совпадает с границей между одноименными участками.

Схема раскройки Апсатского месторождения на шахтные поля приведена   на  рис. 2.1.   Здесь  только следует отметить,  что  нижней  границей участков  Северо-Восточный и Юго-Восточный,  определенных  в пределах  нижнего  угленосного  горизонта  на  крыльях  структуры, служит  горизонт  +600 м.  Отдельными  участками  выделяется днище  геоструктуры    (участок Центральный-I  и  площадь  распространения верхнего  угленосного  горизонта  (участок Центральный-II).

Рис. 2.1. Схема раскройки  Апсатского месторождения на шахтные поля


Вскрытие и подготовка шахтного поля

2.2. Вскрытие шахтного поля

Вскрытием шахтного поля называют проведение комплекса вскрывающих выработок, которые открывают доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивают возможность проведения подготовительных выработок.

Различают схему и способ вскрытия шахтного поля.

Схемой вскрытия называют пространственное расположение сети вскрывающих выработок (стволы, штольни и др.) относительно границ шахтного поля.

Способ вскрытия - расположение системы вскрывающих выработок в шахтном поле относительно горизонтальной плоскости с учетом их функционального назначения.

Для обеспечения рациональной и экономически эффективной отработки запасов шахтное поле, независимо от занимаемой им площади, делят на более мелкие части.

Классификация схем и способов вскрытия

Шахтные поля вскрывают различными способами в зависимости от целого ряда геологических, горнотехнических и экономических факторов:

• формы и размеров шахтного поля;

• мощности и углов падения пластов;

• числа рабочих пластов в шахтном поле и расстояния между ними;

• глубины залегания пластов от поверхности и ее рельефа;

• нарушенности месторождения;

• газоносности пластов;

• производственной мощности шахты и срок ее службы;

• марочного состава углей и применяемой  технологии и техники.

Учет влияния перечисленных факторов должен быть комплексным и при этом необходимо стремиться к тому, чтобы выбранные схема и способ вскрытия обеспечивали максимальную производительность труда при минимальной себестоимости 1 т угля. Этого возможно достичь при выполнении ряда требований в период строительства и особенно эксплуатации шахты. К важнейшим из них следует отнести:

  •  минимальные   первоначальные   капитальные   затраты   и   сроки строительства шахты;
  •  концентрацию производства т.е., увеличение производственной мощности шахты, увеличение до максимальной нагрузки на очистной забой  и  на  пласт  при  ограниченном  числе   одновременно разрабатываемых пластов;
  •  минимальный объем вскрывающих горных выработок;
  •  однотипность транспорта по всем горным выработкам;
  •  сокращение протяженности поддерживаемых горных выработок путем интенсификации очистных работ и периодического обновления горного хозяйства шахты за счет реконструкции;
  •  эффективное проветривание горных выработок горных выработок при полном соблюдении правил безопасности и охраны труда.

В зависимости от конкретных условий залегания и числа пластов способы вскрытия шахтных полей различают по:

  •  типу главной вскрывающей выработки, проходимой с поверхности;
  •  расположению главной вскрывающей выработки относительно пласта и элементов его залегания;
  •  числу транспортных горизонтов в шахтном поле;
  •  наличию и типу вспомогательных вскрывающих выработок.

Различают следующие типы главных вскрывающих горных выработок:

  •  вертикальные стволы;
  •  наклонные стволы;
  •  штольни;
  •  шурфы и скважины большого диаметра.

Поскольку главных вскрывающих выработок должно быть не менее двух, возможны комбинации этих выработок.

Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами является наиболее универсальным и распространенным, его применяют независимо от числа рабочих пластов в шахтном поле, мощности и угла падения этих пластов, мощности наносов и глубины разработки, производительной мощности шахты и т.д.

Для вскрытия пластов, кроме главных используют вспомогательные вскрывающие выработки - квершлаги, гезенки, слепые вертикальные или наклонные стволы или сочетания различных выработок. Выбор типа вспомогательной выработки зависит от числа пластов, угла их падения и расстояния между ними.

По месту расположения стволов относительно границ шахтного поля на горизонтальной плоскости различают следующие группы схем вскрытия:

  •   с центральными (центрально-сдвоенными) стволами;
  •   с центрально-отнесенными стволами;
  •   с фланговыми стволами;
  •   с отнесенными стволами;
  •   с секционными стволами.

По числу откаточных горизонтов, вскрываемых главными вскрывающими выработками, каждую группу схем вскрытия можно разделить на две подгруппы: одногоризонтное вскрытие, позволяющее отрабатывать шахтное поле с одного откаточного горизонта, и многогоризонтное вскрытие с проведением вскрывающих выработок на нескольких горизонтах.

Подобное разделение позволяет охарактеризовать схемы вскрытия по общему виду, форме общей конфигурации и расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля. Однако, для полного представления о вскрытии шахтного поля надо знать, что представляют собой вскрывающие выработки и какие функции они выполняют т.е., надо знать направления вскрывающих выработок относительно горизонтальной плоскости, характер и сочетание этих выработок и их расположение по отношению к вскрываемому пласту или вскрываемым пластам, а также их функциональное назначение - способ вскрытия.

Все способы вскрытия шахтного поля можно разделить на четыре группы:

• способ вскрытия вертикальными стволами;

• способ вскрытия наклонными стволами;

• способ вскрытия штольнями;

• комбинированный способ вскрытия.

Подготовкой шахтного поля называется проведение подготовительных выработок после вскрытия шахтного поля и характеризуется она схемой и способом.

Схемой подготовки называется такое пространственное расположение системы подготовительных выработок в шахтном поле, при котором оно разделяется на части, обеспечивающие условия для отработки выемочных полей,

Способом подготовки называется проведение подготовительных выработок в шахтном поле относительно пласта и его элементов и их функциональное назначение.

Способ подготовки шахтного поля предопределяет планировку горных работ и технико-экономические показатели работы предприятия; зависит от ряда факторов, среди которых важное значение имеет угол падения пластов, способ вскрытия, размеры по простиранию шахтного поля и непостоянство элементов залегания пластов, производственная мощность шахты и др.

Так, на шахтах, где главными вскрывающими выработками являются вертикальные стволы и углах падения пластов более 35о, преимущественное распространение получила этажная подготовка; на шахтах большой производственной мощности предпочтение отдается панельному способу, а на пластах с углами падения менее 10°- погоризонтному в разных его вариантах. Применение комбинированной подготовки обусловлено непостоянством элементов залегания пластов как по падению, так и по простиранию шахтного поля.

После того как вскрывающими выработками обеспечен доступ к полезному ископаемому, необходимо разделить вскрытое шахтное поле на более мелкие части, пригодные к отработке. Это разделение осуществляется при проведении подготовительных выработок по заданным направлениям. Вместе со вскрывающими выработками они являются транспортными артериями шахты, по которым добытый уголь выдается на поверхность, подается свежий воздух и отводится загрязненный.

К подготовительным выработкам, проводимым при подготовке шахтного поля, относятся:

  •  главные (магистральные, групповые, панельные, этажные) штреки;
  •  капитальные или панельные бремсберги (уклоны), ходки;
  •  промежуточные квершлаги, гезенки и др.

Все подготовительные выработки, кроме капитальных бремсбергов и уклонов, периодически воспроизводятся по мере подвигания фронта очистных работ.    

Подготовительные выработки могут проводиться или по пласту или по породе. По пласту выработки проводят, как правило, узким забоем, охраняя, их целиком или массивом угля а также другими способами.

Когда выработки, проведенные по пласту, трудно поддерживать в рабочем состоянии, особенно выработки с продолжительным сроком службы (капитальные и панельные бремсберги, основные штреки) их проводят по пустым породам или пропласткам на некотором расстоянии от разрабатываемого пласта, периодически соединяя с пластовыми выработками.

Классификация схем и способов подготовки шахтных полей

В основу классификации схем и способов подготовки шахтных полей (табл.2.2) пластовых месторождений положены три признака (основной и два дополнительных).    

В качестве основного классификационного признака выбран признак, который выделяет любую схему подготовки из группы других. Таким отличием является часть шахтного поля, полученная в результате его деления системой подготовительных выработок и ее направление отработки относительно элементов залегания пласта.

Основной признак предопределяет следующие  схемы подготовки: погоризонтную, панельную и этажную.

Погоризонпшой схемой подготовки называется такое пространственное расположение горных выработок, при котором шахтное поле делится по падению основными выработками на части, ограниченные по простиранию границами шахтного поля или блока и отрабатываемые лавами по падению или восстанию.

Панельной схемой подготовки называется такое пространственное расположение горных выработок, при котором шахтное поле делится на части, ограниченные по падению и восстанию основными выработками, а по простиранию - условными границами соседних панелей, шахтного поля или блока и отрабатываемые отдельными ярусами на самостоятельные центральные или фланговые наклонные выработки - бремсберги или уклоны.

Этажной схемой подготовки называется такое пространственное расположение выработок, при котором шахтное поле делится по падению основными выработками на части, вытянутые и отрабатываемые по простиранию одновременно на всю длину и ограниченные по простиранию границами шахтного поля или блока.

Все приведенные выше описания схем подготовки дают общее представление о планировке выработок безотносительно к пласту. Вместе с тем, при одинаковой планировке (геометрии) выработок каждая из них может проводиться или по пласту или по породе. Выработки могут быть индивидуальными для каждого пласта или групповыми для нескольких пластов и использоваться для различных целей.

Таблица 2.2

Классификация схем и способов подготовки шахтного поля

Схема подготовки

Способ подготовки

Классификационные признаки

Часть шахтного поля, полученная в результате его деления системой подготовительных выработок и направление отработки ее относительно       элементов залегания пласта

Число разрабатываемых пластов, обслуживаемых одной        системой подготовительных выработок на откаточном горизонте

Расположение подготови-тельных выработок относительно пласта и его элементов

Погоризонтная

Индивидуальный

Пластовый

Полевой

Пластово-полевой

Групповой

Полевой

Пластово-полевой

Панельная

Индивидуальный

Пластовый

Полевой

Пластово-полевой

Групповой

Полевой

Пластово-полевой

Этажная

Индивидуальный

Пластовый

Полевой

Пластово-полевой

Групповой

Полевой

Пластово-полевой

В связи с этим основной классификационный признак дополняется двумя дополнительными признаками, которые характеризуют способ подготовки пластов.

Первый признак - число разрабатываемых пластов, обслуживаемых одной системой подготовительных выработок на откаточном горизонте. По этому признаку способы подготовки разделяются на две группы: индивидуальный и групповой.

При индивидуальном способе подготовки проводят и поддерживают все выработки, необходимые для отработки одного пласта или отдельных его частей. Выработки могут проводиться как пластовыми, так и полевыми.

При групповом способе подготовки основные подготовительные выработки проводят общими для всех разрабатываемых пластов свиты или отдельной ее   группы.   При   этом   отпадает   необходимость   поддержания подготови-тельных выработок (этажные штреки, капитальные или панельные бремсберги и уклоны) по всем пластам.

При группировании пластов на всю длину сохраняют лишь групповые штреки. Для передачи груза с других пластов и пропуска воздушной струи от  группового  штрека через  определнное  расстояние  проводят промежуточные квершлаги или наклонные скаты. Задние квершлаги или скаты и отработанную часть штреков погашают.

Второй признак - расположение основных подготовительных выработок относительно пласта и его элементов. По этому признаку каждая группа способа подготовки разделяется на подгруппы:

индивидуальный - пластовый, полевой, пластово-полевой;

групповой - полевой, пластовой-полевой.

При пластовом способе подготовки все основные подготовительные выработки проводят и поддерживают по каждому из разрабатываемых пластов полезного ископаемого. Основными достоинствами пластового способа подготовки являются простота технологии проведения и планировки горных работ и меньший выход породы, чем при полевом и пластово-полевом способах, а недостатками - большие потери угля в целиках и сложность поддержания выработок.

При полевом способе подготовки все основные подготовительные выработки проводят по пустым породам или пропласткам на некотором расстоянии от разрабатываемых пластов, периодически соединяя их с участковыми пластовыми выработками.

Полевой способ подготовки позволяет вести обособленную подготовку и отработку запасов в различных частях шахтного поля и на отдельных пластах, а также безопасную подготовку и отработку пластов, склонных к самовоз-горанию, опасных по внезапным выбросам угля и газа или по горным ударам.

Недостатки полевого способа заключаются в большом объеме породы,  выдаваемой из шахты, что вызывает необходимость увеличения пропускной способности вспомогательных стволов, затраты на ее перевозку и  склади-рование на поверхности; недостаточная доразведка основными подгото-вительными выработками шахтного поля; относительно высокая стоимость проведения полевых выработок по сравнению с пластовыми того же сечения и назначения.

При пластово-полевом способе подготовки все подготовительные выработки проводят и поддерживают как по пласту полезного ископаемого, так и по пустым породам. Этот способ подготовки сокращает потери угля, упрощает выбор способа охраны выработок и снижает затраты на их поддержание, но увеличивает выход породы и затраты на проведение, а также усложняет технологию проведение выработок.

Погоризонтная, панельная и этажная схемы могут применяться в любом сочетании   со   способами   подготовки,   классифицируемыми   по дополни-тельным признакам.

Различают подготовку шахтного поля и подготовку выемочного поля.

Подготовка выемочного поля при делении шахтного поля на панели заключается в проведении и оборудовании всех подготовительных выработок в ярусе, панели, включая проведение и оборудование ярусных штреков и разрезных печей.

Подготовка выемочного поля при делении шахтного поля на этажи включает работы по приведению и оборудованию всех подготовительных выработок в выемочном поле, начиная с участковых бремсбергов или уклонов и заканчивая разрезными печами.

В случае отработки пласта лавами, движущимися по восстанию (падению), подготовка выемочного поля состоит в проведении и оборудовании необходимого числа наклонных выработок (бремсбергов, уклонов, ходков и разрезных просеков).

Выемочное поле характеризуется определенной самостоятельной сетью горных выработок, используемых для транспортирования, проветривания и очистной выемки.

Горные выработки, обслуживающие выемочные поля, называются участковыми.

Способ подготовки шахтного поля предопределяет планировку горных работ и технико-экономические показатели работы предприятия; зависит от ряда факторов, среди которых важное значение имеет угол падения пластов, способ вскрытия, размеры по простиранию шахтного поля и непостоянство элементов залегания пластов, производственная мощность шахты и др.

Выбор способа подготовки шахтного поля предопределяет планировку горных работ и технико-экономические показатели работы предприятия (табл. 2.2). Нормами технологического проектирования на пологих пластах с углами падения менее 10° предусматривается применение погоризонтного способа подготовки с отработкой лавами, подвигаемыми по восстанию или падению; на пластах с углами падения от 10  до 35° - панельного способа подготовки с отработкой лавами, подвигаемыми по простиранию, и на пластах с углами падения более 30° - этажного способа.

Проведенный анализ позволил оценить соответствие этих рекомендаций существующему положению в области применения различных способов подготовки шахтных полей на действующих шахтах основных бассейнов.

Таблица 2.3

Группы шахт, разра-батывающих пласты с углом падения,

Способ вскрытия

Бассейн

Донецкий

Кузнецкий

Карагандинский

Печорский

% от числа шахт данной группы

Менее 10

Панельный

Этажный

Погоризонтный

Комбинированный

32,4

23,8

15,2

28,6

56,6

23,4

-

20,0

-

34,8

4,3

60,9

46,6

20,0

6,7

26,7

10-35

Панельный

Этажный

Комбинированный

12,0

84,0

2,0

16,7

83,3

-

-

100,0

-

25,0

75,0

-

Более 35

Этажный

Комбинированный

95,6

4,4

25

-

-

100,0

100,0

-

Поле шахты «Крутая» разделена на три эксплуатационных блока в пределах границ геологоразведочных участков с размерами по простиранию –  2 ÷7 км, по падению – 0,5 ÷ 0,1 км. Каждый из блоков включает запасы свиты пластов от В9 до ВI. В целях наибольшей промышленной значимости принята одновременная отработка блоков.

Для условий шахты «Крутая» рассмотрены два способа отработки запасов части угольного месторождения: в начале открытым способом до отметки гор.+ 1370 м и в дальнейшем - подземным при вскрытии запасов подкарьерной части свиты крутой части  угольных пластов ВI9 вертикальными стволами, пройденными в лежачем боку свиты в сочетании с этажными квершлагами.  

Для этих целей в комплексе выработок околоствольного двора Юго-Восточного блока, на гор.+1100 м дополнительно проходятся этажные квершлаги и система вскрывающих выработок, состоящая из полевых сборных магистральных штреков соответствующего горизонта, пройденных вдоль свиты пластов Юго-Восточного блока до границ Северо-Восточного и Юго-Западного блоков. Схема вскрытия запасов поля шахты «Крутая» представлена на рис.2.3.

Основными вскрывающими выработками служат главный скиповой  и вспомогательный клетевой стволы. В целях исключения сбоев в режиме  функционирования предприятия по добыче угля параллельно с указанными стволами проводится третий – углубочный ствол. В процессе отработки запасов вышележащих этажей производится углубка стволов в соответствии с вертикальной высотой этажа (100 м), и так до отметки +600 м.  

Рис.2.3 Схема вскрытия  шахты «Крутая»

2.4.  Система разработки угольных пластов

2.4.1. Факторы, определяющие выбор системы разработки

Под системой разработки пластовых месторождений понимается определенный порядок проведения подготовительных и очистных выработок в пределах выемочного поля, увязанный во времени и пространстве.

На выбор системы разработки в конкретных условиях влияют как геологические, так технические и организационные факторы. К этим факторам относятся: форма залегания пластов в недрах; мощность и угол падения пласта; тип и свойства боковых пород (в первую очередь устойчивость); газоносность и водоносность угленосной толщи, склонность угля к самовозгоранию; склонность массива горных пород к газодинамическим явлениям (внезапные выбросы угля, породы и газа, горные удары и др.); пространственное расположение природных трещин; число разрабатываемых пластов и расстояние между ними (мощность междупластья); глубина ведения горных работ способы н средства механизации подготовительных и очистных работ и др. Роль и значение каждого из факторов постоянно меняются, поскольку по мере развития техники и технологии изменяется характер взаимосвязи факторов. Наиболее устойчиво влияние таких природных факторов, как мощность и угол падения пластов.

Системы разработки должны удовлетворять следующим главным требованиям:

  •  безопасность ведения горных работ;
  •  экономичность разработки; минимальные потери полезного ископаемого;
  •  охрана окружающей среды.

Подземная разработка полезных ископаемых сопряжена с природными опасностями в виде обрушений пород, внезапных выбросов угля и газа, горных ударов, возможных взрывов метана и эндогенных пожаров, запыленности атмосферы и др. В связи с этим обеспечение безопасных условий работы требует от систем разработки наличия не менее двух выходов из очистного забоя, возможности надежного и устойчивого проветривания выработок, органичения числа тупиковых подготовительных выработок.

Экономичность системы разработки определяется достигнутыми при ее применении технико-экономическими показателями: прибылью от эксплуатации разрабатываемого участка месторождения, производительностью труда и потерями полезного ископаемого. Она достигается при условии минимальных трудовых затрат, расхода энергии и материалов на единицу объема (массы) добываемого полезного ископаемого.

Во всех случаях потери в недрах должны быть экономически обоснованы, так как неоправданно высокие потери удорожают стоимость конечной продукции, ведут к сокращению сроков отработки месторождения.

Кроме того, системы разработки должны допускать утилизацию и последующее использование сопутствующих добыче полезного ископаемого компонентов газа, шахтных вод и других, а также исключать по возможности необходимость в рекультивации подработанной земной поверхности.

Принятая для данных горно-геологических условий система разработки должна обеспечивать:

  1.  Применение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов при высокой степени интенсификации и концентрации горных работ;
  2.  Исключение взаимного влияния подготовительных и очистных работ;
  3.  Использование рациональных способов охраны и поддержания выработок;
  4.  Возможность устройства аккумулирующих емкостей; стабильность длины очистного забоя при переменных элементах залегания пласта;
  5.  Эффективное проветривание очистных и подготовительных забоев;
  6.  Возможность обнаружения мелкоамплитудных нарушений и уточнения данных геологической разведки участка месторождения.

Классификация систем разработки

Применяемые системы разработки отличаются весьма большим многообразием, что вызвано сложной взаимосвязью влияющих на них факторов. В практике существуют различные классификации систем разработки, в основу которых положен свой классификационный признак, выделяющий любую систему из других.

Одной из таких классификаций является классификация А.С.Бурчакова и Ю.А.Жежелевского, в которой за основной классификационный признак принято наличие или отсутствие разделения пласта на слои при его выемке.

Большое различие в геологических условиях залегания пластов и технологий выемки угля в очистных забоях обусловило многообразие систем разработки и их вариантов. В этой связи возникла необходимость в их классификации.

В качестве классификационного признака при обычной технологии добычи угля выбрано одно характерное отличие, которое выделяет любую систему разработки из группы других. Таким отличием является определенная очередность ведения подготовительных и очистных работ. Основное отличие предопределяет вид системы разработки сплошная, столбовая и комбинированная при применении длинных очистных забоев (лав или полос); камерная и камерно-столбоваяпри коротких забоях.

Характерным для столбовых систем разработки является то, что до начала очистных работ проводят подготовительные и нарезные выработки, которые полностью оконтуривают запасы в пределах выемочного поля, участка или яруса.

При сплошной системе разработки проведение подготовительных выработок и очистная выемка угля в пределах выемочного поля, участка, яруса или слоя производятся одновременно. Предварительное полное оконтуривание запасов выработками отсутствует, однако для создания благоприятных условий для погрузочных и маневровых работ транспорта забой откаточного штрека может опережать очистной забой или они объединяются в один, общий.

При комбинированных системах для отработки выемочных полей, участков горизонта или ярусов в панели применяют одновременно или последовательно сплошную и столбовую системы разработки или их варианты. При этом столбы в выемочном поле и горизонте или ярусы в панели отрабатывают независимо.

Основное отличие дополняется рядом признаков, которые характеризуют не столько систему разработки, сколько ее варианты.

Первый, признак-технология очистной выемки угля (рис. 2.1). По этому признаку системы разработки разделяются на две группы: I с длинными забоями (лавами и полосами); II с короткими забоями (камерами).

Основное различие между короткими и длинными забоями заключается не только в их длине и различных средствах механизации очистных работ, но и в необходимости проведения мероприятий по управлению горным давлением в выработанном пространстве.

При коротких забоях кровля пласта опирается на массив и целики угля, благодаря чему отпадет необходимость в управлении кровлей вообще или хотя бы на время выемки угля в забое.

Рис. 2.1

Рис. 2.2

При длинных забоях кровля может опираться только на массив угля, причем с одной стороны на непрерывно перемещающийся забой, поэтому для разгрузки массива и призабойной крепи от горного давления необходимо осуществлять, как отмечалось выше, мероприятия по управлению кровлей (или горным давлением). Системы разработки группы I делят на две подгруппы: А системы разработки пластов на полную мощность; В-системы разработки мощных пластов с разделением на слои (наклонные, горизонтальные, поперечнонаклонные, диагональные), одинаковой или разной толщины.


Рис. 2.3

Второй признак-общее направление перемещения очистного забоя при выемке полезного ископаемого по отношению к элементам залегания пласта (рис. 2.2).

Третий признак технологическая схема подготовки этажа или яруса к очистной выемке (рис. 2.3). Схемы эти могут быть самыми различными, например: с разделением и без разделения этажа на подэтажи; с пластовой или полевой как индивидуальной, так и групповой подготовкой пластов в пределах этажа или яруса; с доставкой полезного ископаемого на задний, передний или двусторонний квершлаг, гезенк, бремсберг.

Основного отличия и трех перечисленных признаков, рассматриваемых совместно, достаточно для полной характеристики системы разработки.

Для конкретных геологических условий необходимо выбрать из многих одну, наиболее прогрессивную и экономически эффективную систему разработки. Главным критерием, определяющим ее прогрессивность, является соответствие современному уровню развития техники. Экономическая же эффективность системы должна определяться технико-экономическим сравнением. Выбор системы разработки может производиться и методом прямого отбора по принципу соответствия ее главнейшим геологическим и горнотехническим условиям месторождения с учетом фактически достигнутых технико-экономических показателей, а выбор варианта отобранной системы методом экономических расчетов.

Следовательно, для обеспечения высокоэффективной и надежной работы шахты "Есаульская", учитывая способ и схемы вскрытия   подготовки шахтного поля принимается столбовая система разработки с использованием механизированных очистных комплексов последнего поколения.

2.5. Технологические решения по отработке запасов поля шахты «Крутая»

Разнообразие геологических условий залегания угольных пластов предопределило различные варианты систем разработки крутых и крутонаклонных угольных пластов:

сплошная система разработки по схеме лава-этаж с потолкоуступной формой забоя; с косыми уступами; с прямолинейным забоем; с прямолинейным забоем, с делением этажа на подэтажи; без оставления и с оставлением охранных целиков у штреков.

Тонкие угольные пласты с крутым и крутонаклонным залеганием в основном отрабатываются по схеме лава-этаж.

Сплошная система разработки с потолкоуступной формой забоя применяется на пластах до 1,5 м с породами любой устойчивости и газоносности угольного пласта. В связи с ограниченностью отработки крутых и крутонаклонных угольных пластов рекомендуется сплошная система разработки по схеме лава-этаж с прямолинейным забоем.

Прямолинейная форма забоя при разработке крутых и крутонаклонных угольных пластов применяется в случае использования в качестве средств выемки угля очистных комбайнов. Угольный забой наклонен в сторону массива угля под углом 5-120 к линии падения пласта либо более 120 в случае диагонального забоя. Наклон угольного забоя обеспечивает устойчивость выемочных машин, а также снижает скорость движения угля вдоль забоя и его потери в выработанном пространстве. При этом в выработанном пространстве на высоте 15-20 м от конвейерного штрека подготавливают выход из лавы. В нижней части лавы забой движется с опережением,  и при этом образуется так называемый магазинный уступ. В нем накапливается уголь, который через люки, оборудованные питателями, выпускается на конвейер или грузится в вагонетки. Размеры магазинного уступа принимают до 20-25 м по восстанию и до 10-12 м по простиранию, который дополнительно делят на две-три части. В верхнем углу каждой части магазинного уступа проходятся специальные опережающие ниши.

Магазинный уступ имеет объем, достаточный для размещения угля, отбитого в пределах машинной части лавы. В верхней части лавы оформляют нишу, которая необходима для обеспечения спуска комбайна.

В верхней части лавы выкладывают бутовую полосу размером по падению от 15 до 20 м, под которой размещают один или два ряда усиленных упорных костров.  

Вариант сплошной системы разработки с прямолинейным забоем без магазинирования угля (аккумуляция последнего осуществляется в очистном пространстве) показан на рис.2.8.

            

Рис.2.8. Сплошная система разработки с прямолинейным забоем без магазинного уступа:

1 – комбайн; 2 – лебедка; 3 -  вентиляционный штрек; 4 – печь; 5 - конвейерный штрек; 6 – отбитый уголь

Технологические схемы, исключающие наличие потолкоуступной формы забоя, снижает интенсивность внезапных выбросов угля и газа, а безмагазинная выемка с наклонным очистным забоем исключает нависающий массив угля и повышенное горное давление в уступах.

Щитовая система разработки без скреперования угля вдоль очистного забоя предназначена для отработки пластов крутого падения мощностью более 1,2 м с коэффициентом крепости угля по шкале проф. М.М. Протодьяконова более 0,7. Схема очистного забоя без скреперования угля показана на рис.2.9.

Перемещение щитовых крепей по падению пласта осуществляется путем выемки опорных целиков угля буровзрывным способом.

Среднесуточная нагрузка на очистной забой с применением щитовой системы разработки без скреперования угля рассчитывается с учетом транспортирования угля по печам, закрепленным срубовой деревянной крепью, или по скважинам для очистных забоев со щитовой крепью.

 

Рис. 2.9. Щитовая система разработки крутого пласта:

1 – предохранительная решетка; 2 – предохранительный канат; 3 – переход; 4 – канатная лестница; 5 – глухая ляда; 6 – решетчатая ляда; 7 – ходовое отделение

При отработке пластов мощностью 5-10 м с коэффициентом крепости угля 0,7 применяется щитовая система разработки со скреперованием угля вдоль очистного забоя на две-три фланговые печи. Для доставки угля из забоя применяется скреперная установка УСЩ, состоящая из подвесного полка, скреперной лебедки, скрепера и элементов подвески (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Схема размещения оборудования щита со скреперной установкой УСЩ

2.10. Электроснабжение угледобывающих предприятий Апсатского каменноугольного месторождения

Существующее положение. В настоящее время в районе Апсатского месторождения ближайшая подстанция 220/110/35 кВ находится в  районном центре Чара. Вдоль трассы БАМа проходит двухцепная ВЛ-220 кВ «Усть-Илимская ГЭС – Усть-Кут – Нижнеангарск – Таксимо – Чара – Хани – Тында», сооруженная для энергоснабжения западного участка Байкало-Амурской магистрали и прилегающих к ней населенных пунктов. От Чары до Тынды навешена одна цепь с проводом АСУ-300. С учетом пропускной способности ЛЭП-220 «Усть-Илим – Чара», уровней напряжения на сегодня максимально возможный резерв по сечению  Чара составляет порядка 30 МВт. Но, учитывая, что в ближайшее время ожидается подключение новых нагрузок Бодайбинс-кого энергорайона, пропускную способность данной ЛЭП можно считать полностью использованной.

Дополнительное увеличение нагрузок, в том числе и на электротягу, появление новых потребителей вызывают необходимость продолжить строительство ЛЭП-500 кВ «Усть-Илим – Таксимо – Чара» (так называемый «северный транзит»).

В 80-х годах прошлого столетия начато строительство системо-образующей ЛЭП-500 кВ. Был построен участок Усть-Илимская ГЭС – Усть-Кут и включен на напряжение 220 кВ на п/ст «Якурим». Необходимость продолжения строительства данной линии электропередачи диктует интенсивное освоение и развитие северных районов Иркутской области, республики Бурятия, Забайкальского края. Уже заявлены нагрузки на уровне 2012 года порядка 400 МВт (табл. 2.29).

Однако «Схемой развития Единой национальной электрической сети ЕЭС России на период до 2012 года» строительство этой линии не предусмотрено. Кроме того, участок Усть-Кут –  Чара имеет крайне сложный рельеф и очень высокую стоимость строительства.

Учитывая это, возможно рассмотреть на первом этапе вариант запитки от ОЭС Дальнего Востока по ЛЭП-220 кВ «Тында – Чара». Сегодня существует возможность получения по этому транзиту на сечении Чара порядка 80-90 Мвт.

                                                                                                           Таблица 2.29

Перспективные дополнительные нагрузки западного участка зоны БАМ

Апсатское месторождение

24 МВт

Иркутский участок БАМ

13 МВт

Бурятский участок БАМ

30 МВт

Бодайбинский энергорайон

256 МВт

в т.ч.:

Сухой Лог и нефтегазоносные месторождения севера Иркутской области и южных районов Якутии

216 МВт

Читинский участок БАМ

74 МВт

в т.ч.:

Удокано-Чинейский комплекс

62 МВт

ВСЕГО

397 МВт

По условиям устойчивости и уровням напряжения кратковременно можно максимально получить до 160 МВт. Но необходима установка компенсирующих устройств – шунтирующего реактора. Также понадобится провести незначительную реконструкцию ОРУ-220 кВт на п/ст  Чара с заменой ряда систем защиты автоматики. Следующим этапом провести навеску второй цепи и затем, совместно с ОАО «ФСК ЕЭС», построить преобразовательный комплекс (так называемую «вставку постоянного тока») на п/ст  Чара.

В последующем, с учетом увеличения нагрузок как по Апсатскому месторождению и  Удоканской площадке, так и по Чинейской, Катугинской и другим необходимо строительство Мокской ГЭС на р.Витим, которую планирует строить ОАО «ГидроОГК».

Строительство Мокской ГЭС, проектной мощностью 1410 МВт, с годовой выработкой электроэнергии 5,5 млрд. кВтч, было запланировано в 80-х годах прошлого века. В 1986 году разработано ТЭО строительства, отведена площадка для водохранилища. В 1997 году ТЭО было скорректировано, а в 2007 году обновлена часть проектно-сметной документации (цена вопроса – 2,5 – 3 млрд. долл. США). Срок строительства станции определен в 12 лет. К этому времени должна быть достроена ЛЭП-500 кВ «Усть-Илимская ГЭС – Зейская ГЭС».

3.1. Схема размещения промышленных площадок шахт Апсатского месторождения и транспортных коммуникаций

При проработке генерального плана поверхностных комплексов шахт Апсатского месторождения решались следующие вопросы: расположение промышленных площадок и комплекса зданий и сооружений на них, месторасположения разгрузочно-погрузочных комплексов, местоположения ОФ, жилого поселка, отвод площадей под отвалы и очистные сооружения, прокладка подъездных автомобильных и железных дорог, устройство мостов через водные преграды, электроснабжение и водоснабжение, транспортировка трудящихся к месту работы и др.

На рис. 3.1.  представлены два варианта сети транспортных коммуникаций. По первому варианту предусматривается строительство участка железной дороги от станции Новая Чара до всех промплощадок шахт. Протяженность трассы составит 53 км, на которой предусматривается сооружения пяти железнодорожных мостов.

По второму варианту транспортная коммуникация проектируется от станции «Кемен», расположенной в 30 км к востоку от станции «Новая Чара» по трассе БАМ. При этом протяженность трассы с двумя железнодорожными мостами составляет 43 км. В работе принимается второй вариант строительства железной дороги от станции «Кемен» до промплощадок шахт.

Апсатское месторождение, как уже отмечалось в предыдущих подразделах, находится на территории Каларского района Читинской области в 36 км от районного центра п. Чара и 53 км от железнодорожной станции Новая Чара.

Рельеф на площади Апсатского месторождения резко выраженный альпинотипный. Крутизна склонов колеблется от 10-15 до 500 и более. Абсолютные отметки рельефа изменяются от 1000 до 2600 м, относительное превышение составляет более 1000 м, что определяет плохую проходимость района.

Гидрографическая сеть на территории района густая, реки типично горные с быстрым (до 30 м/с) течением и многочисленными порогами и водопадами. Водоразделы имеют вид узких скалистых гребней с многочисленными ледниково-экзарационными формами рельефа (парами, трогами). Днища трогов и склоны покрыты глыбовыми осыпями.

     

3.2. Технологический комплекс на поверхности шахт

  Поверхностный комплекс шахт запроектирован с учетом «Норм технологического проектирования поверхности угольных и сланцевых шахт, разрезов и углеобогатительных фабрик» исходя из условий охраны окружающей среды, максимального снижения размера занимаемой промышленной площадью земли и создания технологических комплексов с наименьшими трудозатратами.

Размещение поверхностных комплексов и сооружений шахт осуществлено с учетом рельефной местности с учетом максимального приближения к участкам разработки, удобства подхода транспортных и инженерных коммуникаций и других горнотехнических и гидрогеологических условий.

 При разработке и компоновке технологических комплексов поверхности шахт учтены такие факторы как:

  - схемы вскрытия шахтных полей месторождения;

  - обеспечение бесперебойной работы шахт и отгрузки углей для обогащения на ОФ в суровых зимних условиях;

  - характер рельефа местности и др.

  Технологический комплекс шахт расположен на 3-х промплощадках: главной и 2-х вспомогательных. Главная промплощадка (1) располагается в 3-х км на северо-восток от слияния р. Апсат и р. Быйики. Главная промплощадка, определяемая в основном  технологическим комплексом ЦОФ, представлена следующими основными зданиями и сооружениями (рис.3.2).

Административно-бытовой комбинат будет обслуживать трудящихся, работающих на ЦОФ, и ИТР управления. В здании административно-бытового комбината находится администрация разных уровней и общественные помещения, зал собраний, химлаборатория, АТС с диспетчерской, прачечная, гардеробные домашней и рабочей одежды, душевые помещения, сушки одежды, обогрева, здравпункт. Столовая располагается в непосредственной близости от АБК.

Рис. 3.1. Схема размещения промышленных площадок шахт Апсатского месторождения и транспортных коммуникаций

 


Рис.3.2 Топографический план поверхности  Апсатского месторождения.

1 – главная промплощадка; 2 – вспомогательная промплощадка №2 разреза и шахт «Крутая» и «Глубокая - II»; 3 – вспомогательная промплощадка №3  шахт «Центральна» и «Глубокая - I»; 4 - посёлок работников; 5,6 – внешние отвалы разреза.


Технологические комплексы вспомогательных промышленных площадок №2 (у стволов шахты «Крутая» и разреза) и №3 (у стволов шахты «Центральной - II» и «Глубокая- I») включают следующие основные здания и сооружения:

 - надшахтное здание главного ствола, в котором расположено оборудование для приёма угля и породы, выдаваемых из шахты;

  - надшахтное здание (блок) вспомогательного ствола, в котором имеются секция обмена вагонеток, мехмастерские, помещения складов оборудования, материалов (в том числе и противопожарных), помещение для ожидания рабочих перед спуском в шахту и другие вспомогательные службы (рис. 3.3).

Эксплуатация зданий и сооружения

  1.  Надшахтное здание главного ствола.; А) надшахтное здание вспомогательного ствола; Б) мехцех и склады; Здание подъемных машин; Погрузочные бункеры емк. 1200-1500 т.; Котельная (с трубой и пунктом погрузки золы и шлака).
  2.  Бытовой комбинат. А) Контора: Б) Столовая; Склад крепежных материалов.
  3.  Электроподстанция; Пождепо.
  4.  

Рис.3.3. Схема вспомогательных промплощадок

 Кроме названных зданий и сооружений на основной промплощадке расположены:  котельная, электроподстанция, блок административно-бытового комбината (со столовой), объекты водоснабжения и канализации (резервуары, насосные), пождепо и др.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78053. Анализ романа Ф. Кафки «Процесс» 188 KB
  Но какое же преступление совершили мы, чтобы заслужить подобную кару? Когда мы рождаемся, мы виновны в первородном грехе. Затем нас приговаривают к ученью в школе и там судят, выставляя плохие отметки и приучая к дисциплине.
78054. Керамический гранит 67.5 KB
  В процессе обжига в прессованном теле плитки идут процессы реструкторизации роста кристаллов в спеченной массе. В течение этого процесса плитки приобретают необходимые физико-механические свойства: прочность плотность и т.
78055. Координация систем социального обеспечения 48 KB
  Эти документы выдаются воеводским учреждением труда соответствующим месту жительства безработного. Этой формой может пользоваться безработный с правом на пособие зарегистрированный в повятовом учреждений труда через минимум 4 недели у вас право искать работу в другом...
78056. Космология с точки зрения Вед и современной науки 267 KB
  Инфляционная модель вселенной и теория большого взрыва которые построены на очень зыбком математическом и теоретическом фундаменте не смогли дать удовлетворительные ответы на основные вопросы касающиеся природы вселенной галактик планет и форм жизни существующих на них.
78057. Маркировка сталей по химическому составу 125.5 KB
  Новые стали и сплавы еще не включенные в государственные стандарты и поставляемые по техническим условиям обозначаются буквами указывающими на завод-изготовитель например ЭК ЭП или ЭИ завод Электросталь и номером присвоенным этим заводом.
78058. МЕТОДЫ ВОЛОЧЕНИЯ 94 KB
  Это уменьшает расход энергии на волочение способствует получению гладкой поверхности у протягиваемого металла сильно уменьшает износ самого канала и позволяет осуществлять процесс с повышенными степенями деформации.
78060. Экономическое положение Росии в мире. Прогнозы развития Российской экономики и место в мире 36.81 KB
  Природные богатства России действительно очень велики. Вот что на самой деле мы имеем в России огромные как в абсолютных так и в удельных на душу населения показателях в среднем низкокачественные недостаточно обеспеченные теплом и влагой крайне хрупкие по отношению к внешним воздействиям...
78061. Обработка металлов давлением 104.5 KB
  Металлы наряду со способностью деформироваться обладают также высокими прочностью и вязкостью, хорошими тепло- и электропроводностью. При сплавлении металлов в зависимости от свойств составляющих компонентов создаются материалы с высокой жаростойкостью и кислотоупорностью...