Технологическая схема ведения очистных работ

Мировая практика показывает, что калийные месторождения в зависимости от их индивидуальных особенностей и условий могут разрабатываться следующими системами (подземный способ):

- камерной системой с оставлением междукамерных целиков;

- сплошной или столбовой системой с выемкой разрабатываемого пласта лавами с полным обрушением кровли в выработанном очистном пространстве;

- комбинированной системой.

Определяющим фактором выбора системы разработки для условий калийных месторождений является первостепенная необходимость защиты рудников от постоянно существующей угрозы затопления водами из вышерасположенных водоносных горизонтов. Защита от затопления должна быть обеспечена наличием над разрабатываемым калийным пластом необходимой мощности водозащитной толщи (ВЗТ) и выбором параметров систем разработки, которые должны соответствовать фактической мощности ВЗТ. С учетом опыта разработки калийно-соляных месторождений России и Республики Беларусь и требований соответствующих нормативных документов высота зоны распространения техногенных водопроводящих трещин Н_т, образуемая над разрабатываемым пластом без закладки выработанного пространства, определяется по следующим формулам.

А) При камерной системе разработки:

, (2.2)

где

- приведенная выемочная мощность пласта, м;

,

где - выемочная мощность пласта (высота камер), м;

- коэффициент извлечения из недр в пределах выемочной мощности пласта (высоты камер);

- безразмерный параметр, определяющий соотношение высоты к приведенной выемочной мощности пласта, (но не менее 20, что

является минимально необходимым с учетом изученности месторождения на данном этапе),

где Н - глубина залегания разрабатываемого пласта, м.

Б) При сплошной или столбовой системе с выемкой пласта лавой с полным обрушением кровли в очистном пространстве:

, (2.3)

где - выемочная мощность пласта (высота лавы), м;

(но не менее 40).

Применительно к условиям Гремячинского месторождения величина должна определяться по формулам:

- при камерной системе ;

- при выемке пласта лавами .

Таким образом, применение сплошной или столбовой систем разработки предполагает более жесткие условия и требования по мощности ВЗТ по сравнению с камерной системой.

Особенностью Гремячинского месторождения является значительная мощность продуктивного сильвинитового пласта - до 15 метров. Отработка такого пласта лавами в условиях Гремячинского месторождения практически невозможна и нецелесообразна по следующим причинам:

а) при отработке пласта лавами на мощность 10 метров и более потребуется наличие мощности ВЗТ более 435 метров при фактической ее мощности в пределах площади балансовых запасов от 60 до 300 метров;

б) невозможность применения закладки очистного пространства отходами обогащения сильвинитовой руды;

в) невозможность обеспечения безопасной выемки запасов под существующими ответственными объектами на земной поверхности (железная дорога, нефтепровод и газопровод подземной укладки с высоким избыточным давлением в трубах).

Применение камерной системы позволяет исключить эти ограничения и негативные последствия, учитывая, что:

а) камерная система позволяет осуществить закладку очистных камер отходами обогащения, технология которой успешно применяется на калийно-соляных рудниках, выполняя при этом регламентирующие требования "Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом" (п.157) в части необходимости применения закладки;

б) камерная система с закладкой позволяет значительно снизить величины деформаций подрабатываемой ВЗТ и земной поверхности, обеспечивая при этом защиту рудника от затопления и необходимую охрану объектов на земной поверхности от влияния горных работ;

в) по производительности при разработке калийных месторождений современные проходческо-добычные комплексы, применяемые на камерной системе, не уступают лавам, а их цена существенно ниже, что обеспечивает меньшую себестоимость добычи руды при данной технологии.

Таким образом, с учетом вышеизложенного и с учетом изучения мирового опыта в области разработок калийно - соляных месторождений, для отработки запасов калийных солей Гремячинского месторождения принимается камерная система разработки с применением комбайнового способа выемки и закладкой выработанного пространства.

Профилактика рудничных пожаров

Рудничные пожары - пожары возникающие непосредственно в горных выработках, массиве полезных ископаемых и отработанном пространстве. К рудничным пожарам относятся и пожары в надшахтных зданиях, на складах, которые могут распространиться на выработки, или отравить в них атмосферу газообразными продуктами горения.

По причинам возникновения, рудничные пожары подразделяются:

· эндогенные (самовозгорание);

· экзогенные (от внешнего источника).

В зависимости от места возникновения рудничные пожары бывают:

· поверхностные;

· подземные.

Подземные рудничные пожары являются одной из наиболее опасных аварий в шахте. Их особенностью является плохая доступность для активного тушения непосредственным воздействием. Наличие за очагами пожаров, по ходу вентиляционной струи, высокой температуры, дыма и других продуктов горения не позволяет организовать тушение горящей выработки с двух сторон. Под действием огня выходит из строя и теряет свою несущую способность крепь горной выработки, что приводит к обрушению пород кровли, ещё больше осложняющему аварию.

Пожары в шахтах и рудниках, опасных по газу и пыли, могут привести к взрыву газо-пылевой смеси в ходе ведения аварийно-спасательных работ.

Особенной опасностью рудничных пожаров является распространение по горным выработкам продуктов горения.

Наиболее опасны экзогенные пожары. Они быстро активизируются и за короткое время могут отравить атмосферу горных выработок на большом протяжении.

Подземный пожар в своём развитии проходит три стадии:

1. Возгоранию свойственно нарастание количество сгорающего в единицу времени материала, расхода на горение кислорода, повышение концентрации углеродосодержащих газов (СО, СО₂), увеличение температуры продуктов горения.

2. Развившийся пожар характеризуется полным расходом кислорода на горение и максимальной концентрацией углеродосодержащих газов, при постоянном расходе воздуха, сгоранием в единицу времени постоянного (максимального) горючего материала и постоянством температуры продуктов горения.

3. В стадии затухания наблюдается увеличение в продуктах горения концентрации кислорода, снижение содержания углеродосодержащих газов и уменьшение температуры пожарных газов.

Развитие пожара зависит от мощности и длительности действия начального теплового импульса, количества и характера расположения горючего материала и скорости воздушного потока у очага.

По мере увеличения площади горения наблюдается повышение температуры продуктов горения, нарастание содержания оксида и диоксида углерода, метана и водорода. По достижении температуры пожарных газов 500-550 градусов, пожар стабилизируется. При этом, концентрация кислорода в продуктах горения, как правило не превышает 15-16%, тогда как содержание диоксида достигает 5-6%.

Тушение подземных пожаров осуществляется следующими способами:

1. Активный - непосредственное воздействие на очаг пожара огнегасительными средствами (водой, пеной, песком и т.п.), или разборкой очагов с заливкой горящей массы водой. Этот способ обычно применяют при всех пожарах, в начале их возникновения. Тушение пожара активным способом производят, как правило, со стороны свежей струи воздуха, одновременно принимают меры по преграждению распространения огня по исходящей струе (водяной завесы, удаление крепи, устройство завалов и т.п.).

o Пенно-воздушный способ: поперёк выработки натягивают матерчатую сетку, на неё наносится пенообразующая жидкость, образующая в ячейках сетки тонкие плёнки, срываемые затем воздушным потоком с образованием пены.

o Тушение инертной паро-газовой смесью: в выработке устанавливается генератор паро-газовой смеси ("керосинка"). Производительность генератора должна равняться воздушному потоку (весь воздух заменяется смесью).

1. Пассивный - изоляцией пожарного участка перемычками с засыпкой (при необходимости) провалов, тампонированием трещин целика и вмещающих пород. К изоляции прибегают, когда пожар нельзя ликвидировать непосредственным тушением из-за недоступности очагов горения непосредственному воздействию активными средствами.

2. Комбинированный - непосредственное тушение в комплексе с изоляцией пожарных участков, затоплением их водой, или заполнением инертными газами. Способ используют, когда пожар принял значительные размеры и непосредственное тушение не даёт должного эффекта, или когда невозможно ликвидировать пожар только путём изоляции.

• 8. Технология, механизация и организация очистных работ
• В соответствии с рассматриваемой технологической схемой отработки для подготовки панелей и блоков, а также для осуществления очистной выемки предлагается использовать следующее горно-добычное забойное оборудование, а также в соответствии с "Учебным пособием для машинистов выемочных машин" (2 ) .
• Подготовительные работы.
• Для проведения панельных и блоковых штреков - серийно выпускаемые проходческо-добычные комбайны планетарно-дискового типа "Урал-20А" и "Урал-400С", (рис. 1.3, 1.4.).
• Технические характеристики комбайна "Урал-20А"

Техническая производительность при сопротивляемости пород резанию Ар=450 Н/мм, т/мин, не менее	6,4
Максимальная скорость движения комбайна, м/мин	3,0
Суммарная номинальная мощность двигателей комбайна, кВт, не более	590
Суммарная номинальная мощность двигателей основного исполнительного органа, кВт, не более	380
Тип исполнительного органа	планетарно-дисковый
Применяемое напряжение, В	1140
Габаритные размеры, мм, не более: -длина -ширина по боковым фрезам - высота по рабочему органу	11500 5100 3700
Масса комплекта поставки, т, не более	85
Масса комбайна т, не более	82

Технические характеристики комбайна "Урал-400С"
Техническая производительность при сопротивляемости пород резанию Ар=450 Н/м, т/мин, не менее	5.0
Максимальная скорость движения комбайна при маневрах, м/с (м/мин)	0,05 (3,0)
Производительность, т/мин	5
Суммарная номинальная мощность двигателей комбайна, кВт, не более	580
Суммарная номинальная мощность двигателей основного исполнительного органа, кВт, не более	610
Габаритные размеры, мм, не более:
- длина	12450
- ширина по боковым фрезам	3650
- высота по рабочему органу в рабочем положении	3600
Применяемое напряжение, В	1140
Масса, т	63

• Данные комбайны были специально разработаны и созданы для выемки калийных и соляных пластов, осуществляют проходку выработок одним ходом на полное сечение, обеспечивают высокую производительность и безопасную работу. Закладываемые в технологию комбайны "Урал-20А" и "Урал-400С" работают в комплексе с бункером-перегружателем типа БПС-25 и самоходным вагоном типа ВС-30 (все оборудование - электрическое) (рисунки 1.5, 1.6).
• Технические характеристики Бункера-перегружателя БПС-25

Грузоподъемность, т	30
Макс. Скорость движения, км/час	0,9
Время разгрузки, с	60
Миним. Радиус поворота по наружному габариту, мм	15000
Высота разгрузки, м	0,7…2,1
Привод	два гидромотора
Максимальный преодолеваемый уклон, град	12
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	9800 2900 1920
Масса, кг	16500
Применяемое напряжение, В	660/1140

• Технические характеристики самоходного вагона ВС-30

Грузоподъемность, т	30
Макс. скорость движения, км/час	9
Вместимость кабельного барабана, м	200
Миним. радиус поворота по наружному габариту, мм	17000
Дорожный просвет, мм, не менее	350
Привод	электрический
Ток	переменный
Напряжение, В	660
Максимальный преодолеваемый уклон, град	12
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	11070 2900 1700
Масса, кг	26000
Применяемое напряжение, В	660/1140

• Технологией предполагается осуществлять крепление кровли панельных и блоковых выработок анкерной крепью, в т.ч. с подхватом под швеллер. Комбайны типа "Урал-20А" оборудованы двумя бурильными установками, позволяющими одновременно с выемкой во время движения комбайна осуществлять бурение двух рядов шпуров под анкера, которые могут быстро устанавливаться и служить в качестве временного крепления на период проходки выработок, под защитой которого в дальнейшем будет возводиться постоянное крепление, в т.ч. анкера по заданной сетке их размещения. Для возведения постоянного крепления проектом предусматривается анкероустановочная машина типа НDR-AC компании "Fletcher" (США), основные характеристики которой приведены на рисунке 1.7.

Технические характеристики анкероустановочной машины типа НDR-AC
Амплитуда стрелы, мм	3048
Глубина вруба стрелы, мм	610
Высота подъема стрелы, мм	1524
Общая длина, мм	7460-8230
Общая ширина, мм	2591-3353
Высота шасси, мм	1067-1828
Дорожный просвет, мм	254-381
Вес, кг	27216

Расчет производительности добычных комплексов.

Использование для очистных работ комплекса "Урал-20А"

Расчёт производительности проходческо-добычного комплекса "Урал-20А" на очистной выемке выполнен в соответствии с "Методическим руководством по ведению горных работ на рудниках Верхнекамского калийного месторождения".

Исходные данные для расчёта

1. Состав комплекса:

- комбайн - "Урал-20А" с сечением выработки S_к = 20,2 мІ;

Техническая производительность при сопротивляемости пород резанию Ар=450 Н/мм, т/мин, не менее	6,4
Максимальная скорость движения комбайна, м/мин	3,0
Суммарная номинальная мощность двигателей комбайна, кВт, не более	590
Суммарная номинальная мощность двигателей основного исполнительного органа, кВт, не более	380
Тип исполнительного органа	планетарно-дисковый
Применяемое напряжение, В	1140
Габаритные размеры, мм, не более: -длина -ширина по боковым фрезам - высота по рабочему органу	11500 5100 3700
Масса комплекта поставки, т, не более	85
Масса комбайна т, не более	82

- бункер-перегружатель - БПС-25;

Технические характеристики Бункера-перегружателя БПС-25

Грузоподъемность, т	30
Макс. Скорость движения, км/час	0,9
Время разгрузки, с	60
Миним. Радиус поворота по наружному габариту, мм	15000
Высота разгрузки, м	0,7…2,1
Привод	два гидромотора
Максимальный преодолеваемый уклон, град	12
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	9800 2900 1920
Масса, кг	16500
Применяемое напряжение, В	660/1140

- самоходный вагон - ВС-30.

Технические характеристики самоходного вагона ВС-30

Грузоподъемность, т	30
Макс. скорость движения, км/час	9
Вместимость кабельного барабана, м	200
Миним. радиус поворота по наружному габариту, мм	17000
Дорожный просвет, мм, не менее	350
Привод	электрический
Ток	переменный
Напряжение, В	660
Максимальный преодолеваемый уклон, град	12
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	11070 2900 1700
Масса, кг	26000
Применяемое напряжение, В	660/1140

2. Угол падения пласта - 0є.

3. Поправочный коэффициент для комбайна на угол наклона k_б = 1,07.

4. Выемка - на полную мощность в два хода.

5. Разгрузка - на скребковый конвейер.

6. Расстояние от устья камеры до разгрузки l_р = 0м.

7. Требования к технологическому режиму:

- круглосуточно, три смены в сутки по 8 часов (две смены - добычные, одна ремонтно-добычная),

- Т = 365 календарных дней в году;

- Т_тр. = 25 суток - один раз в год полная остановка комбината на плановый ремонт;

-

- количество суток, принятое для производства работ по добыче руды.

8. Плотность руды г = 2,09т/мі.

9. Длина камеры L_к = 188,6м.

10. Длина зарубки L_з = 20м.

11. Длительность зарубки Т_з = 1,2смен.

12. Условная скорость отгона комплекса х₀ = 2м/мин.

13. Длительность отвода оборудования из камеры смен.

14. Техническая производительность комбайна Q_к = 6,4 т/мин.

15. Потери (просыпь) т/м.

16. Поправочный коэффициент на использование площади рабочего органа комбайна :

- по верхнему ходу ,

- по нижнему ходу

,

Где

- площадь сечения нижнего хода - 12,8 мІ.

17. Минутная производительность комбайна:

- по верхнему ходу

т/мин.;

- по нижнему ходу

т/мин.

18. Грузоподъёмность самоходного вагона q = 30,0т.

19. Поправочный коэффициент по грузоподъёмности для самоходного вагона на угол наклона k_q = 1,01.

20. Грузоподъёмность самоходного вагона с учётом поправочного коэффициента

т.

21. Скорость движения самоходного вагона:

Груженый

- V₁ = 90м/мин.;

порожний - V₂ =150м/мин.

22. Поправочный коэффициент по скорости для самоходного вагона на угол наклона k_V = 1,22.

23. Скорость самоходного вагона с учетом наклона выработки:

м/мин.;

м/мин.

24. Длительность разгрузки на конвейер t_рв= 1,5мин.

25. Длительность разгрузки бункера-перегружателя в самоходный вагон

t_пр = 1,0 мин.

26. Длительность манёвров и пауз при загрузке-разгрузке самоходного вагона

t_п = 1,0 мин.

27. Наполнение бункера без продёргивания донного конвейера q_н=7,65 т.

28. Коэффициент использования комплекса во времени:

- по верхнему ходу в_в = 0,6;

- по нижнему ходу в_н = 0,65.

Расчет производительности проходческо-добычного комплекса "Урал-20А" на очистной выемке

1. Критические расстояния доставки определяются с учетом двухслойной выемки пласта, т.е. для верхнего и нижнего ходов:

а) первое критическое расстояние при непрерывной работе комбайна (характерный режим работы комплекса: комбайн работает непрерывно с технической производительностью)

- по верхнему ходу

;

- по нижнему ходу

,

б) второе критическое расстояние доставки (характерный режим работы комплекса: комбайн работает с возрастающими остановками во время загрузки самоходного вагона)

- по верхнему ходу

;

- по нижнему ходу

.

2. Длина участков I и II с учетом двухслойной выемки пласта (т.е. расстояния, работа комплекса на которых характеризуется одним из режимов работы комбайна):

т.е. по верхнему и по нижнему ходам участка, на котором комбайн будет работать с технической производительностью, не существует.

т.е. это расстояния, по верхнему и по нижнему ходам соответственно, до достижения которых отличительной особенностью режима работы комбайна являются возрастающие остановки во время загрузки самоходного вагона.

Оперативное время отработки участков камеры:

3. Длительность проходки камеры:

(14,7смен, 4,9 суток)

Длительность процесса отработки камеры:

смен

Среднесменная эксплуатационная производительность комплекса:

Q =(S_e Y - I_i)L_e+ Si Y(L_t - 0,5 L_c )/T = (20,2 2,09 - 0,52)+ 12,8 2,09 (188,6 - 0,5 20)/ 16,8 = 751 т

Суточная производительность комплекса:

т

где n_см = 2,5 - количество смен в сутки работы комплекса по добыче.

Среднемесячная производительность комплекса:

т. мес

Годовая производительность:

т.

Использование для очистных работ комплекса "Урал-400С"

Расчёт производительности проходческо-добычного комплекса "Урал-400С" на очистной выемке выполнен в соответствии с "Методическим руководством по ведению горных работ на рудниках Верхнекамского калийного месторождения".

Исходные данные для расчёта

1. Состав комплекса: - комбайн - "Урал-400С"

с сечением выработки S_к = 20,2 мІ;

Технические характеристики комбайна "Урал-400С"
Техническая производительность при сопротивляемости пород резанию Ар=450 Н/м, т/мин, не менее	5.0
Максимальная скорость движения комбайна при маневрах, м/с (м/мин)	0,05 (3,0)
Производительность, т/мин	5
Суммарная номинальная мощность двигателей комбайна, кВт, не более	580
Суммарная номинальная мощность двигателей основного исполнительного органа, кВт, не более	610
Габаритные размеры, мм, не более:
- длина	12450
- ширина по боковым фрезам	3650
- высота по рабочему органу в рабочем положении	3600
Применяемое напряжение, В	1140
Масса, т	63



- бункер-перегружатель - БПС-25;

- самоходный вагон - ВС-30.

2. Угол падения пласта - 0є.

3. Поправочный коэффициент для комбайна на угол наклона k_б = 1,07.

4. Выемка - на полную мощность в два хода.

5. Разгрузка - на скребковый конвейер.

6. Расстояние от устья камеры до разгрузки l_р = 0м.

7. Требования к технологическому режиму:

- круглосуточно, три смены в сутки по 8 часов (две смены - добычные, одна ремонтно-добычная),

- Т = 365 календарных дней в году;

- Т_тр. = 25 суток - один раз в год полная остановка комбината на плановый ремонт;

- - количество суток, принятое для производства работ по добыче руды.

8. Плотность руды г = 2,09т/мі.

9. Длина камеры L_к = 188,6м.

10. Длина зарубки L_з = 20м.

11. Длительность зарубки Т_з = 1,2смен.

12. Условная скорость отгона комплекса х₀ = 2м/мин.

13. Длительность отвода оборудования из камеры смен.

14. Техническая производительность комбайна Q_к = 5,0т/мин.

15. Потери (просыпь) т/м.

16. Поправочный коэффициент на использование площади рабочего органа комбайна : - по верхнему ходу ,

- по нижнему ходу

,

где - площадь сечения нижнего хода - 12,8 мІ.

17. Минутная производительность комбайна:

- по верхнему ходу т/мин.;

- по нижнему ходу т/мин.

18. Грузоподъёмность самоходного вагона q = 30,0т.

19. Поправочный коэффициент по грузоподъёмности для самоходного вагона на угол наклона k_q = 1,01.

20. Грузоподъёмность самоходного вагона с учётом поправочного коэффициента

т.

21. Скорость движения самоходного вагона:

груженый - V₁ = 90м/мин.;

порожний - V₂ =150м/мин.

22. Поправочный коэффициент по скорости для самоходного вагона на угол наклона k_V = 1,22.

23. Скорость самоходного вагона с учетом наклона выработки:

м/мин.;

м/мин.

24. Длительность разгрузки на конвейер t_рв= 1,5мин.

25. Длительность разгрузки бункера-перегружателя в самоходный вагон

t_пр = 1,0 мин.

26. Длительность манёвров и пауз при загрузке-разгрузке самоходного вагона

t_п = 1,0 мин.

27. Наполнение бункера без продёргивания донного конвейера q_н=7,65 т.

28. Коэффициент использования комплекса во времени:

- по верхнему ходу в_в = 0,6;

- по нижнему ходу в_н = 0,65.

Расчет производительности проходческо-добычного комплекса "Урал-400С" на очистной выемке

4. Критические расстояния доставки определяются с учетом двухслойной выемки пласта, т.е. для верхнего и нижнего ходов:

а) первое критическое расстояние при непрерывной работе комбайна (характерный режим работы комплекса: комбайн работает непрерывно с технической производительностью)

- по верхнему ходу

;

- по нижнему ходу

,

б) второе критическое расстояние доставки (характерный режим работы комплекса: комбайн работает с возрастающими остановками во время загрузки самоходного вагона)

- по верхнему ходу

;



- по нижнему ходу

.

5. Длина участков I и II с учетом двухслойной выемки пласта (т.е. расстояния, работа комплекса на которых характеризуется одним из режимов работы комбайна):

т.е. по верхнему и по нижнему ходам участка, на котором комбайн будет работать с технической производительностью, не существует.

т.е. это расстояния, по верхнему и по нижнему ходам соответственно, до достижения которых отличительной особенностью режима работы комбайна являются возрастающие остановки во время загрузки самоходного вагона.

Оперативное время отработки участков камеры:

6. Длительность проходки камеры:

(28,53смен, 9,5 суток)

Длительность процесса отработки камеры:

смен

Среднесменная эксплуатационная производительность комплекса:

Q =(S_e Y - I_i)L_e+ Si Y(L_t - 0,5 L_c )/T =(20,2 2,09 - 0,52)+ 12,8 2,09 (188,6 - 0,5 20)/ 30,71 = 160,2 т

Суточная производительность комплекса:

т

где n_см = 2,5 - количество смен в сутки работы комплекса по добыче.

Среднемесячная производительность комплекса:

т.мес

Годовая производительность:

т.

Из-за малой годовой производительности и длительности процесса отработки камеры "Урала-400С" по сравнению с "Уралом-20А", к дальнейшему проектированию принимаем проходческо-очистной комбайн "Урал-20А".

Поэтому в настоящем проекте для технологии с комбайном барабанного типа принимается производительность очистного забоя, сопоставимая с технологией для "Урала-20А", в количестве 620 тыс. т руды в год.


• 9. Технология, механизация и организация подготовительных работ
• Сокращение сроков и снижение стоимости проведения выработок достигается путем правильного выбора размеров и формы поперечного сечения, выбора наиболее экономичных видов материала крепи, соответствующих сроку службы выработки, а также оптимальной технологии и организации работ. Существенным фактором снижения стоимости выработки является высокая скорость подвигания забоя, которая способствует полному использованию проходческого оборудования и уменьшению расходов.
• При проведение горных выработок составляется проект производства работ, состоящий из пояснительной записки с обоснованием принятых решений и соответствующих технологических чертежей. В проекте отражаются горно-геологические и горно-технические условия:
• форма и размеры поперечного сечения выработки;
• технологическая схема проведения выработки;
• расположение оборудования;
• схемы электроснабжения, освещения и сигнализации;
• паспорт буровзрывных работ;
• паспорт крепления;
• схема проветривания;
• меры по обеспечению безопасных условий труда;
• график организации работ;
• расчет норм выработки и расценок;
• смета стоимости проведения 1 м выработки по элементам затрат;
• технико-экономические показатели.
• Технологическая схема проведения выработки -- определенный, увязанный во времени и пространстве порядок выполнения основных и вспомогательных операций и соответствующая этому порядку компоновка оборудования. Основные операции: разрушение породы, погрузка отбитой породы, транспортирование горной массы и крепление выработки. Вспомогательные операции: настилка путей, устройство разминовок для маневровых операций, доставка материалов, прокладка и наращивание труб и кабелей, проветривание, освещение, маркшейдерское обеспечение проведения выработок.
• Технологические схемы проведения выработок различаются в зависимости от характера массива: по однородным породам, или по неоднородным -- породам и граничащей с ними рудой. При проведении выработки по неоднородным породам выемка может осуществляться сплошным забоем или селективно (раздельно полезного ископаемого и породы).
• Проведение горизонтальных выработок комбайнами и проходческими комплексами - более экономичный и более скоростной способ, чем буро-взрывной. Проходческие комбайны представляют собой комбинированные машины, предназначенные для одновременного выполнения отбойки породы и по грузки ее в транспортные средства (на конвейер или в вагонетки).
• Отработка запасов калийной соли будет осуществляться с использованием камерной системы разработки с применением комбайнового способа отбойки руды. Для этого проходятся выработки главного направления (конвейерные, транспортные и вентиляционные штреки) от которых под углом 90є проходится комплекс панельных выработок. Панель в свою очередь разбивается блоковыми выработками на очистные блоки размерами в плане 400Ч400 (600) м, которые отрабатываются очистными камерами.
• При отработке запасов предусматривается применение высокопроизводительной техники производства известных мировых брендов и отечественных производителей, зарекомендовавших себя на других калийных месторождениях.
• Для вскрытия проектными решениями предусматривается проходка в ангидрит-доломитовых породах от стволов в северо-западном направлении следующих выработок:
• - два транспортных штрека;
• - два конвейерно-вентиляционных штрека;
• - закладочный штрек.
• В соответствии с рассматриваемой технологической схемой отработки для подготовки панелей и блоков, а также для осуществления очистной выемки предлагается использовать следующее горно-добычное забойное оборудование.

Способы охраны и крепления подготовительных и очистных выработок.

Основные задачи при выборе способов охраны и крепления горных выработок для условий Гремячинского месторождения калийных солей предопределены особенностями залегания и строения продуктивного пласта и вмещающих пород, которые являются специфическими и отличаются от других калийно-соляных месторождений. Основные отличия заключаются в следующем:

- большая глубина залегания калийного пласта - 1100-1300 м;

- значительная мощность продуктивного пласта при его пологом залегании;

- отсутствие в составе пород, как продуктивного пласта, так и в породах кровли достаточно мощных глинистых прослойков, что характерно для Верхнекамского и Старобинского месторождений калийных солей;

- наличие в вышележащих участках пород кровли мощных и прочных ангидрит-доломитовых и доломитовых пород с их сопротивлением сжатию от 60 МПа до 140 МПа.

При машинном способе выемки возникает необходимость осуществлять очистную выемку продуктивного пласта за 2-3 прохода комбайна, что увеличивает срок службы очистного хода, и, как правило, осложняет условия поддержания его кровли.

К положительным факторам следует отнести достаточно монолитное строение пород непосредственной кровли, представленных каменной солью, ангидрит-галитовыми и галит-ангидритовыми породами с их сопротивлением сжатию от 36 МПа до 70 МПа, а также наличие в верхних слоях ангидрит-доломитовых и доломитовых пород. Высокопрочные породные слои могут образовывать породы-мост, которые будут воспринимать основную часть горного давления от налегающих выше пород, и на достаточно больших площадях обеспечат благоприятные условия ведения очистных работ.

Большая глубина разработки (1100-1300 м) - неблагоприятный фактор. Тем не менее, существует мировой опыт ведения горных работ на таких глубинах. Например, на некоторых калийных рудниках Германии, Канады и Великобритании осуществляют разработку калия на глубинах более 1000 и даже 1200 м.

Для решения данной задачи настоящим проектом предусматриваются следующие способы охраны и крепления выработок.

Принимается минимально необходимое количество подготовительных выработок. При этом между выработками в каждой группе панельных и блоковых штреков приняты размеры охранных целиков, минимизирующие их взаимовлияние друг на друга, а между панельными выработками и очистными камерами - целики, исключающие влияние очистных выработок на подготовительные.

Сама схема отработки сильвинитового пласта, оптимизированная по всем технологическим процессам, предполагает проведение лишь незначительного объема подготовительных выработок (панельного и блокового конвейерных штреков) под разрабатываемым пластом, в т.ч. на некоторых участках шахтного поля в слабоустойчивых карналлитсодержащих породах. При этом данные выработки находятся в более благоприятных условиях разгруженной зоны с учетом их надработки вышележащими соответственно панельным транспортным и блоковым выемочными штреками. Все остальные подготовительные и очистные выработки расположены в наиболее устойчивых вмещающих породах.

В качестве основного вида крепления для поддержания подготовительных и очистных выработок на заданный период эксплуатации принимается достаточно эффективная для рассматриваемых условий и относительно недорогая анкерная крепь. Другие достоинства этой крепи заключаются в том, что она может устанавливаться во всех элементах выработки в зависимости от их устойчивости (кровля, почва, боковые стенки), а также имеет широкие возможности по механизации процесса ее установки при проведении горной выработки. В основу функциональной работы анкерной крепи положен принцип упрочнения породных слоев в пределах высоты свода обрушения над кровлей выработки.

На панелях №1 и №2 в подготовительных и очистных выработках (1-й верхний очистной ход), проводимых комбайном "Урал-20Р" с параметрами выработок 6,0х3,7м, на I этапе в кровле возводится временное крепление: 2 ряда анкеров клинораспорного типа КРА-16 с шагом по длине выработки 1,5 м и расстоянием между анкерами в ряду 1,3 м (с учетом конструктивных особенностей комбайна, с которого во время движения при отбойке руды производится бурение шпуров под анкера). Основные параметры анкера: длина - 2,2 м; масса - 4,4 кг; разрывное усилие - не менее 100 кН. Основной целью установки временного крепления является обеспечение устойчивости и проектных сечений выработок на период до начала возведения постоянного крепления.

На II этапе в подготовительных выработках возводится постоянное крепление по следующей схеме: в плоской части кровли выработок - швеллер №16У ст3 ГОСТ 8240-97 длиной 2,4 м под винтовые анкера типа КА-20 с шагом установки 1,5м по длине выработки или на расстоянии 0,75 м от ранее установленных анкеров временного крепления; в сводчатых и боковых частях выработок - также винтовые анкера в шахматном порядке и с расстоянием между рядами по длине выработки 0,75 м. Основные параметры анкера: длина - 2,2 м; масса - 6,1 кг; разрывное усилие - не менее 143 кН.

В очистных камерах панелей №1 и №2 постоянное крепление возводится аналогично подготовительным выработкам и дополнительно по периметру камер под анкера устанавливается полимерная сетка (, которая выдерживает нагрузку до 3т на 1м². Необходимость возведения полимерной сетки вызвана с целью защитить от падения отслоившихся пород, принимая во внимание возможность волнообразного характера контактных слоев продуктивного сильвинитового пласта и пород кровли.

Необходимо отметить, что в качестве одной из важнейших мер охраны очистных камер на период их отработки и последующей закладки, кроме всего, являются собственно параметры очистной выемки - оставляются жесткие междукамерные целики высокой несущей способности, в результате чего они не разрушаются горным давлением в зоне ведения очистных работ.

В качестве дополнительного крепления при ведении очистных работ для усиления междукамерных целиков и создания более упрочненной зоны горных пород в проблемных местах сопряжения выемочного штрека и очистных камер в междукамерных целиках устанавливаются винтовые анкера длиной 2,2 м с шагом 1,5 м по длине выработки.

В подготовительных выработках, проводимых комбайном "Урал-10А" с параметрами выработок 4,4х2,6 м возводится постоянное крепление по следующей схеме: плоская часть кровли крепится швеллером №16 (L=1,8 м) под винтовые анкера типа КА-20 длиной 2,2 м с расстоянием между рядами 1,5 м; сводчатые части выработки - аналогичными анкерами в шахматном порядке.

При возведении крепления в панельном и блоковом конвейерных штреках, находящихся в условиях надработки вышележащими выработками, отличие по отношению к другим выработкам, проводимым комбайном "Урал-10А", состоит в длине винтовых анкеров - она составляет 1,6 м.

Подготовительные выработки прямоугольного сечения с размерами 5,5х3,0 м, проводимые комбайном барабанного типа в панелях №3 и №4, за исключением блокового выемочного штрека, крепится по следующей схеме: в кровле - швеллер №16 длиной 5,0 м под винтовые анкера длиной по 2,2 м (в одном ряду - 4 шт.) с шагом установки по длине выработки 1,5 м; в боках - по 2 ряда винтовых анкеров (L=2,2 м) в шахматном порядке.

Крепление очистных камер производится по следующей схеме: в кровле первого верхнего хода комбайна под швеллер №16 устанавливается ряд из пяти винтовых анкеров (L=2,2 м), а в боках камеры - по 5 рядов анкеров с каждой стороны (L=2,2 м) в шахматном порядке. В боковых стенках 2-го хода (панель №3) и 3-го хода (панель №4) очистных камер устанавливается соответствующее количество рядов винтовых анкеров. Кроме того, по периметру очистных камер в кровле и боковых стенках до нижнего ряда анкеров (под швеллер и анкера) возводится полимерная сетка.

В качестве дополнительной эффективной меры охраны некоторых подготовительных выработок (панельный и блоковый конвейерные штреки, панельный вентиляционный штрек, транспортные заезды на конвейерные штреки) для обеспечения определенной податливости приконтурного массива и защиты крепи от проявления горного давления, с целью предотвращения деформирования боковых стенок и почвы выработок в виде прогибов проектом предусмотрена нарезка наклонных компенсационных щелей в почве по углом 45⁰ от вертикали. В компенсационные щели, глубина которых должна быть не менее 1,5 м, закладываются в качестве "работающего" элемента деревянные брусья через каждые 1,0 м по ее протяженности непосредственно в процессе нарезки.

На участках шахтного поля, где непосредственно под продуктивным сильвинитовым пластом залегают проблемные карналлитсодержащие породы предусматривается оставление защитного слоя из сильвинита мощностью не менее 0,3м в почве очистных камер.



10. Подъем грузов на земную поверхность и транспортировка их по горным выработкам

Главный скиповой подъем

Годовая производительность шахты А=2300000 т ,глубина ствола

Определяем высоту подъема: Н,м:

Н=1114+10=1124 м

Определяем ориентировочное значение массы груза, поднимаемого за один подъем, т:

Выбираем скип:

Тип 1СН35-2

Масса скипа, т 30,3

Грузоподъемность скипа, т 30

Расчитываем ориентировочную массу 1 метра подъемного каната:

Выбираем канат:

Тип 6x36 (1 + 7 + 7/7 + 14) + 7 · 7 · (1 + 6) Сортамент ГОСТ 7669-80

Масса 1 м m_к, кг 13,9

Диаметр d_K, мм 57,0

Определяем диаметр органа навивки:

Д ? 80 · d_K = 80 · 57,0 = 4560 мм.

Выбираем подъемную машину с цилиндрическими барабанами:

Тип ЦШ-5х4

Диаметр барабана Д, м 5

Так как глубина составляет 1114 м, целесообразно выбрать подъемную машину с двойным цилиндрическим барабаном типа 2Ц.

Установим максимальную скорость подъема:

Расчитаем ориентировачное значение мощности Р, и частоты вращения n приводного двигателя:

Принимаем для эксплуатации 4 двигателя мощностью 1250 кВт.

Выбираем электродвигатель со следующими техническими данными:

Тип АКН2-19-41-20

Мощность 1250

Частота вращения, n_в, об/мин 295

Коэффициент перегрузки л_п 2,4

Маховый момент ротора GД²_рот, Нм² 80000

Рассчитываем ориентировочное значение вращающего момента на тихоходном валу редуктора:

М = Нм

Выбираем редуктор:

Тип 2ЦД-23

Передаточное число 10,5

Вращающий момент на тихоходном валу М, Нм 1000000

Определяем расход электрической энергии на подъем угля за 1 цикл, кВтч

W_цикл = 0,00465 · Q · Н = 0,00465 · 20,0 · 765 = 71,1 кВт·ч;

W_1т = кВт·ч/т;

Вспомогательный клетевой подъем

Клеть выбираем по типу вагонетки. Вспомогательный клетьевой подъем может быть двухклетьевой или одноклетьевой с противовесом. С целью уменьшения занимаемой клетевым подъемом площади в сечении ствола шахты выбираем одну двухэтажную клеть с противовесом /32/.

Так как у нас тип вагонетки ВГ-3,3 мы принимаем клеть типа 2УКН-4-1, где масса клети m_кл = 13,2 т.

Высота подъема составляет:

Н = Н_ств + 12 = 1080 + 10 = 1090 м.

Ориентировочное значение массы 1 м погонной длины подъемного каната можно определить по формуле:

Выбираем канат:

Тип 6x36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. Сортамент ГОСТ 7668-80 Масса 1м m_к, кг 19,8

Диаметр d_К, мм 72

Определяем диаметр органа навивки:

Д ? 80 · d_к = 80 · 72 = 5760 мм.

Выбираем подъемную машину с цилиндрическими барабанами:

Тип 2Ц-6х2,8

Диаметр барабана Д, м 6

Так как глубина составляет 680 м , целесообразно выбрать подъемную машину с двойным цилиндрическим барабаном типа 2Ц.

Устанавливаем максимальную скорость подъема:

V_max = 0,3 · = 0,3 · = 9,85 м/с.

Рассчитываем ориентировочные значения мощности Р_ориент и частоты вращения n_ориент приводного двигателя:

Р_ориент = 4,5 · Q · = 4,5 · 11,2 · = 1612 кВт;

n_ориент = 55 · = 55 · = 289 об/мин.

Выбираем электродвигатель со следующими техническими данными:

Тип АКН2-19-47-24

Мощность 1250

Частота вращения, n_в, об/мин 245

Коэффициент перегрузки л_п 2,4

Маховый момент ротора GД²_рот, Нм² 108000

Рассчитываем ориентировочное значение вращающего момента на тихоходном валу редуктора:

М = Нм

Выбираем редуктор:

Тип 2ЦД-23

Передаточное число 10,5

Вращающий момент на тихоходном валу М, Нм 1000000

Определяем расход электрической энергии на подъем угля за 1 цикл, кВтч

W_цикл = 0,00465 · Q · Н = 0,00465 · 11,2 · 587 = 30,57 кВт·ч;

W_1т = кВт·ч/т;

Транспортировка грузов по горным выработкам шахты

Основными техническими решениями транспортирование сильвинитовой руды от очистных камер до общешахтного бункера ствола № 2 предусматривается осуществлять с помощью ленточных конвейеров с шириной ленты 1000, 1200 и 1400 мм.

В качестве магистрального конвейерного транспорта (главные и панельные конвейеры) предусматривается применять конвейеры в следующем исполнении: тип грузонесущего элемента - гибкая резинотканевая лента, тяговое усилие передается конвейерной ленте, ширина грузонесущего элемента В=1400 мм и В=1200 мм, форма несущей ветви - лотковая, став конвейера жесткий, скорость ленты не менее 3,15 м/с, длина конвейерной установки до 1600 м, устройство запуска конвейера - частотное регулирование, редукторы - коническо-цилиндрические, напряжение питающей сети 660/1140 В (с возможностью переключения), частота тока - 50 Гц. Мощность привода в зависимости от длины и угла установки конвейера не менее 500 кВт и не более 1000 кВт. Конвейер с шириной ленты В=1400 мм устанавливается на период отработки 1 ЗП и монтируется в подводящей выработке к общешахтному бункеру ствола № 2. Конвейеры с шириной ленты В=1200 мм устанавливаются в главном западном и восточных конвейерных штреках, а также в панельных конвейерных штреках. После отработки 1 ЗП конвейеры с шириной ленты В=1200 мм монтируются в центральном конвейерном штреке.

В качестве участкового конвейерного транспорта (блоковые конвейеры) предусматривается применять конвейеры в следующем исполнении: тип грузонесущего элемента - гибкая резинотканевая лента, тяговое усилие передается конвейерной ленте, ширина грузонесущего элемента В=1000 мм, форма несущей ветви - лотковая, став конвейера канатный, скорость движения ленты не менее 3,15 м/с, длина конвейерной установки до 800 м, устройство запуска конвейера - частотное регулирование, редукторы - коническо - цилиндрические, напряжение питающей сети 660/1140 В (с возможностью переключения), частота тока - 50 Гц, мощность привода в зависимости от длины и угла установки конвейера не более 180 кВт.

Для транспортирования соли от проходки выработок предусматривается временная установка конвейеров с шириной ленты В=1000 мм. Отличие данных конвейеров от участковых (блоковых) в скорости движение ленты 2,6 м/с.

Из очистных камер руда самоходными вагонами ВС-30 доставляется до передвижных перегружателей для перегрузки на конвейеры с шириной ленты 1000 мм, установленные в блоковом конвейерном штреке. Далее сильвинитовая руда перегружается на конвейеры с шириной ленты 1200 мм, установленные в панельных конвейерных штреках. Затем сильвинитовая руда транспортируется до главных западного и восточного конвейерных штреков. Далее сильвинитовая руда конвейерным транспортом главного западного и восточного конвейерных штреков доставляется до конвейеров с шириной ленты 1200 мм, которыми транспортируется до общешахтного бункера ствола № 2.

Кроме того, для ускорения ввода рудника в эксплуатацию и начала добычи сильвинитовой руды в первую очередь предусматривается отработка блоков 1 ЗП. В пределах блока сильвинитовая руда транспортируется ленточными конвейерами с шириной ленты 1000 мм. Далее в панели и до общешахтного бункера ствола № 2 ленточными конвейерами с шириной ленты 1200 мм и 1400 мм.

Режим работы конвейерного транспорта принимается 340 дней в году три смены по восемь часов.

Максимальная расчетная производительность конвейеров для транспортирования сильвинитовой руды рассчитана исходя из годовой мощности рудника 7,3 млн. тонн сильвинитовой руды в год и с учетом коэффициентов неравномерности и режима работы.

Максимальная расчетная производительность конвейеров составляет: для участковых (блоковых) конвейеров 230 т/ч, панельных - 447 т/ч, магистральных - 735 т/ч. Коэффициенты неравномерности для блоковых конвейеров приняты 1,7, для панельных и магистральных - 1,5.

Схема конвейерного транспорта рудника обеспечивает загрузку руды как в общешахтный бункер, так и в подземный склад руды.

Распределения сопротивления движению ленты возникают в результате действия сил трения и перемещения материала и вращения опорных роликов, а также продольно составляющей сил тяжести ленты и груза. Местные сопротивления возникают при огибании лентой барабанов и в местах разгрузочных и загрузочных устройств.

2. Определим средний угол подъема конвейера и его длину[11] :

в= = 8,0⁰ (5.1.)

L = = = 151,5 м (5.2)

Где H-высота подъема конвейера, м ;

L_к- горизонтальная длина конвейера, м;

в- угол наклона конвейера, є.

1. По необходимой производительности ( 740 т/ч) выберем ширину ленты В = 1,2 м [14].

2. Определим силу тяги грузовой ветви конвейера:

W_гр = L_к[ (q_л ++ )щв (q_л +) , Н (5.3)

Где - масса груза на 1 м погонной длины конвейерной ленты, кг/м

q_гр = = = 128,5 , кг/м (5.4)

q_л- масса 1 м погонной длины конвейера ленты, кг/м

q_л= m _л·B, (5.5)

где m _л- масса ленты с площадью поверхности 1 м², кг/м² ( для резинотканевой ленты по приложению 2[15] m _л=16 кг)

B- ширин...