Размещено на http://www.allbest.ru

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ МИСиС)

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Подземная разработка пластовых месторождений»

На тему: «Составить проект отработки выемочного участка применительно к заданным горно-геологическим условиям»

Выполнила: студентка гр. ТПУ-12з

Карнаущенко А.А.

Провел: доц. Лебедев В.И.

Москва 2017 г.

ВВЕДЕНИЕ

Добыча угля подземным способом была и остается одним из основных способов разработки месторождений. В настоящее время уголь остается одним из основных видов энергетического и технологического топлива, поэтому вопросы угледобычи являются актуальными.

Целью данного курсового проекта является выбор рациональной схемы подготовки шахтного поля, системы разработки, средств комплексной механизации и организации очистных работ, которые должны обеспечить максимальную производительность шахты и безопасность труда при минимальных затратах материалов, средств, труда и времени, на основании заданных горно-геологических условий.

Теоретической базой при выполнении настоящего курсового проекта послужили знания, полученные при изучении дисциплины «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», а также циклов геологических, общеобразовательных, естественных и общетехнических дисциплин. горный геологический угольный шахтный

ОПИСАНИЕ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЗАЛЕГАНИЯ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Данное шахтное поле имеет размеры:

по простиранию S = 5000 м.

по падению Н = 2500 м.

В шахтном поле залегает угольный пласт простого строения, мощность которого равна м = 1,6 м.

Угол падения пласта составляет = 12 градусов.

Объемный вес угля составляет r = 1,3 т/м³.

Крепость угля равна f = 2 = fy

Имеется следующая характеристика вмещающих пород: fn

ложная кровля отсутствует

непосредственная кровля состоит из глинистого сланца, её мощность равна m = 4 м., крепость f = 5,2;

основная кровля состоит из известняка, мощность равна m = 9,2 м., крепость f = 34;

непосредственная почва состоит из глинистого сланца, мощность m = 3,5 м, крепость f = 5.

Глубина ведения горных работ составляет H = 350 м.

Относительная газообильность участка q = 5 м³/т.с.д

Водоприток в пределах выемочного участка W = 10 м³/ч



СТРУКТУРНАЯ КОЛОНКА УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

1. Выбор и обоснование схемы и способа подготовки шахтного поля

Схема подготовки - это пространственное расположение системы основных подготовительных выработок в шахтном поле, при котором оно разделяется на части, обеспечивающее условия для подготовки выемочных полей.

Способом подготовки называют расположение подготовительных выработок в шахтном поле относительно пласта и его элементов и функционального назначения выработок.

В основу классификации схем и способов подготовки шахтных полей пластовых месторождений положены три признака: один основной и два дополнительных.

В качестве основного дополнительного 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 направление ее отработки относительно элементов залегания пласта.

Исходя из горно-геологических условий и угла падения пласта равный 18⁰, я выбираю панельную схему подготовки.

Достоинства:

o возможность увеличения производственной мощности шахты за счёт увеличения отрабатываемых панелей.

o благоприятные условия для применения конвейерного транспорта.

o использование откаточных выработок одного горизонта для подготовки и отработки значительных по объёму запасов.

o сравнительно малый объём постоянно поддерживаемых выработок.

o высокая концентрация горных работ.

Недостатки:

o ограничение области применения пологими и наклонными пластами.

o трудности с эксплуатацией длинных наклонных выработок.

o сложность в обеспечении надёжного проветривания больших бремсберговых и уклонных полей.

Основные варианты панельной схемы при индивидуальной подготовке пластов: пластовый и пластово-полевой.

К нашему варианту панельной схемы подходит при пластовой разработке пластов, поскольку мощность разрабатываемого пласта 1,5 м. От капитального квершлага проводят в обе стороны к каждому пласту главные штреки, а от них панельные бремсберги (уклоны). Ширина целиков принимается не менее 30м, между участковыми бремсбергом (уклоном) и ходком - не менее 20м, между панельным бремсбергом или ходком и разрезной печью - не менее 40м, между участковым бремсбергом (уклоном) или ходком и разрезной печью - не менее 20м. Отвод исходящей струи осуществляется через вентиляционные стволы на каждом пласте или через капитальный вентиляционный квершлаг и центральный вентиляционный ствол.



Рис. 2. Схема панельной подготовки: 1 - квершлаг; 2 - главный откаточный штрек; 3 - панельный бремсберг; 4 - ходки; 5 - параллельный штрек; 6 - конвейерный ярусный штрек; 7 - вентиляционных ярусный штрек; 8 - шурф.

2. Выбор системы разработки

Системой разработки называют определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах выемочного участка, увязанный в пространстве и во времени.

Большое разнообразие горно-геологических условий залегания угольных пластов и средств комплексной механизации их выемки обусловило многообразие разновидностей систем разработки.

Порядок проведения подготовительных выработок по отношению к перемещающейся поверхности очистного забоя в выемочном поле предопределяет вид системы разработки. Различают: столбовую, сплошную и комбинированную системы разработки при отработке выемочного участка длинными очистными забоями, а также камерную и камерно-столбовую -- при коротких забоях.

Для столбовых систем разработки характерным является то, что подготовительные выработки в выемочном поле по отношению к перемещающейся поверхности очистного забоя проводятся до начала очистной выемки.

Для сплошных систем разработки характерно одновременно-последовательное проведение подготовительных выработок в выемочном поле по отношению к перемещающейся поверхности очистного забоя, часть из них проводится до начала очистной выемки или одновременно с ней.

При комбинированной системе разработки можно применять одновременно или последовательно столбовую и сплошную системы разработки.

По направлению перемещения очистного забоя в выемочном поле по отношению к элементам залегания пласта возможны варианты систем разработки с подвиганием очистного забоя по простиранию, падению, восстанию или диагонально.

Имея данные горно-геологические условия целесообразно применить столбовую систему разработки.



ВЫБОР ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ УЧАСТКОВЫХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

В угольной промышленности России на 1000 т добываемого угля проводят около 12 ? 15 м выработок. Из общего объема капитальных вложений в горные работы на долю квершлагов и полевых штреков приходится 30 ? 35%; штреков по полезному ископаемому и с подрывкой породы 17 ? 20%; бремсбергов 4 ? %; уклонов 15 ? 20%; выработок околоствольного двора 20 ? 25%; прочих выработок 7 ? 8% . Геологические условия проходки горных выработок весьма разнообразны. В угольной промышленности выработки проходятся, в основном, по породам с коэффициентами крепости f = 2 ч 7, в отдельных бассейнах - с f = 9 ч 12 и редко ? в более крепких слоях. Большие объемы проведения выработок требуют весьма тщательно обоснованных решений в части выбора формы и размеров их поперечного сечения, материала и конструкции крепи.

1. Выбор формы поперечного сечения участковых подготовительных выработок

Основными факторами, определяющими форму поперечного сечения выработки, являются физико-механические свойства горных пород, назначение и срок службы выработки, материал крепи, положение выработки в пространстве, размеры поперечного сечения выработки, величина и направление горного давления. В зависимости от указанных факторов горные выработки имеют различные формы поперечного сечения. В производственной практике для горизонтальных и наклонных выработок наибольшее распространение получили арочная, трапециевидная, прямоугольная и сводчатая формы поперечного сечения. В меньшей степени применяются круглая, эллиптическая и полигональная формы.

При указанных выше горно-геологических условиях применим арочную форму поперечного сечения участковых подготовительных выработок.

Арочная форма с металлической рамной крепью применяется при проходке выработок в породах с коэффициентом крепости f = 3 ч 9, находящихся в зоне установившегося горного давления, а также в зоне влияния очистных работ при отсутствии пучащих пород в почве. Достоинство арочной формы заключается в том, что по своей конфигурации она приближается к своду естественного равновесия, что уменьшает растягивающие напряжения в кровле и, следовательно, горное давление.

2. Выбор размеров поперечного сечения участковых подготовительных выработок. Определение параметров проводимой выработки

Размеры поперечного сечения горных выработок определяются количеством воздуха, пропускаемого по этим выработкам; максимальными размерами транспортных средств, применяемых для транспортирования полезного ископаемого, доставки материалов и оборудования; допустимыми зазорами между наружным размером транспортных средств и внутренней стенкой выработки, предусмотренными правилами безопасности (ПБ) и Строительными нормами и правилами (СНиП) по проектированию поперечного сечения.

Поперечные сечения горизонтальных и наклонных выработок должны соответствовать их типовым сечениям. В соответствии с действующими правилами безопасности минимальные площади поперечных сечений горных выработок в свету устанавливаются:

? для главных откаточных и вентиляционных выработок, а также людских ходков, предназначенных для механизированной перевозки людей, ? 9 м² при высоте не менее 1,9 м от почвы (головки рельсов) до крепи или размещенного в выработке оборудования;

? для участковых вентиляционных, промежуточных, конвейерных и аккумулирующих штреков, участковых бремсбергов и уклонов ? 6 м² при высоте не менее 1,8 м;

? для вентиляционных просеков, печей, косовичков и других выработок ? 1,5 м² .

Для участковых выработок, находящихся в зоне влияния очистных работ, и для людских ходков, не предназначенных для механизированной перевозки людей, минимальная площадь поперечного сечения допускается 4,5 м² при их высоте не менее 1,8 м.

Размеры поперечного сечения выработок различают в свету и в проходке. Размеры в свету определяют в соответствии с правилами безопасности, а размеры в проходке складываются из размеров в свету, толщины крепи, межрамных ограждений и переборов пород, которые при проведении выработок должны быть не более 5% проектной площади их поперечного сечения.

Ширина выработки в свету определяется суммированием ширины транспортных средств и требуемых зазоров. Минимальные величины прохода и зазора между крепью и наиболее выступающей частью подвижного состава должны быть не менее 0,7 м и 0,25 м при рамных крепях не менее 0,7 м и 0,2 м при сплошной бетонной, каменной и железобетонной крепи. Зазор между наиболее выступающими кромками габаритов встречных электровозов (вагонеток) должен быть не менее 0,2 м.

На двухпутных участках выработок околоствольных дворов, откаточных и вентиляционных горизонтов, стационарных погрузочных пунктах производительностью 1000 т в сутки и более в местах, где производятся маневровые работы, сцепка и расцепка вагонеток или составов, а также в однопутных околоствольных выработках клетевого ствола зазоры должны быть по 0,7 м с обеих сторон. В местах посадки людей в пассажирские поезда свободный проход должен быть не менее 1 м. Во всех выработках, оборудованных конвейерной доставкой, ширина прохода должна быть с одной стороны не менее 0,7 м, с другой стороны ? 0,4 м. Расстояние от верхней выступающей части конвейера до верхняка должно быть не менее 0,5 м, а от натяжных и приводных головок до верхняка ? не менее 0,6 м. При монорельсовом транспорте расстояние между днищем сосуда или нижней кромкой перемещаемого груза и почвой выработки должно быть не менее 0,4 м. Зазор между наиболее выступающей частью конвейера и крепью с одной стороны должен быть не менее 0,7 м, а с другой стороны ? не менее 0,2 м.

В горизонтальных выработках, оборудованных конвейерами и рельсовым транспортом, а также в горизонтальных и наклонных выработках, оборудованных конвейерами и монорельсовым транспортом, зазор между конвейером и крепью должен быть не менее 0,4 м, между конвейером и подвижным составом ? 0,4 м, между подвижным составом и крепью ? 0,7 м. В наклонных выработках, оборудованных конвейерами и рельсовым транспортом, зазоры между крепью и конвейером должны быть 0,7 м, между конвейером и подвижным составом - 0,4 м, между подвижным составом и крепью 0,2 ? 0,25 м, в зависимости от вида крепи. Указанные выше боковые зазоры и проходы должны соблюдаться на высоте не менее 1,8 м от почвы (тротуара).



РАСЧЕТЫ ВЫРАБОТОК

Ширина выработки в свету, исходя из габаритных размеров применяемого оборудования и минимально допустимых зазоров по ПБ, определяется по формулам:

- однопутевая выработка

Выбираем В=2,78 м., Н=2,87м.

- конвейерная с вспомогательным транспортом

Выбираем В= 4,25м., Н=3,58м.

Подготовительная выработка	Тип крепи	Площадь сечения выработки	Размеры
		В свету после осадки	В свету до осадки	В проходке	Высота Н	Ширина В
Винтеляционный штрек	КМП А3	6,0	7,3	9,3	2,87	2,78
Конвейерный штрек	КМП А3	11,2	12,8	15,9	3,58	4,25

Требуемое сечение выработки в свету по факту проветривания определяется по формуле:

Определим коэффициент присечки боковых пород

Плотность установки крепи 1,1-1,5 рам/м

По горно - геологическим параметрам и параметрам вспомогательных выработок для проходке целесообразно выбрать комплекс 4ПП-2.



РАСЧЕТ ТРУДОЕМКОСТИ ПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТ

Комбайн 4ПП-2

Проходческий комбайн представляет собой самоходную машину на гусеничном ходу (3). Рабочими органами комбайнов служат телескопические стрелы (2) с резцовыми коническими коронками (1). Погрузка разработанной породы с помощью спаренных лап (4) нагребающего типа совмещена с работой рабочего органа. Комбайн является мобильной машиной, в случае необходимости, его можно без демонтажа вывести из забоя своим ходом (что невозможно для проходческих щитов). В отличие от проходческих щитов комбайны можно применять в горных выработках, различных по форме и размерам поперечного сечения. Однако отсутствие на проходческих комбайнах передвижной крепи позволяет использовать их лишь в устойчивых забоях.

Определяем продолжительность очистного фронта

L= 2500 м

l= 200м

Определяем ориентировочную скорость проведения выработки

Принимаем значение

Определяем сменный объем проходки



Определяем численность сменного проходческого звена



ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ, МЕХАНИЗАЦИИ И ОРГАНИЗАЦИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ПАРАМЕТРОВ

По данным горно-геологическим условиям залегания угольного пласта целесообразно выбрать проходческий комплекс КМТ. В состав комплекса входит:

· Комбайн ГШ68

Технические характеристики комбайна ГШ68:

o вынимаемая мощность пласта 1,4-2,5 м;

o угол падения по простиранию/падению 35/15 град;

o сопротивляемость угля резанию 360 Н/мм;

o ширина захвата 0,63 м (0,5 м; 0,8м);

o диаметр шнека по резцам 1,40 м (1,25 м; 1,60 м);

o частота вращения шнека 46 мин-1 (41 мин-1);

o энерговооруженность 300 кВт (264 кВт; 320 кВт);

o максимальная рабочая скорость подачи 6,0 м/мин;

o тяговое усилие при max рабочей скорости подачи, 220 кН;

o масса комбайна 21,0 т (25,5 т);

o коэффициент готовности комбайна 0,87;

o коэффициент C₁ - 0,006;

o коэффициент C₃ - 6,24.

1. Определение нагрузки на очистной забой

Нагрузку на лаву при применении узкозахватных комбайнов с механизированной крепью можно определить по формуле:

, т/сут,

где n - число смен по добыче угля в сутки (2);

Т - длительность смены (360 мин при шестичасовой смене);

Т_ПЗ - время на подготовительно-заключительные операции в смену (30 - 35 мин);

Т_П - суммарное время учитываемых организационно-технических перерывов (порядка 10 мин);

Т_О - время на отдых (15 мин);

К_Н - коэффициент надежности технологической схемы;

L - длина лавы (принимается по технической характеристике комплекса),м;

r - ширина захвата выемочной машины, м ;

m - вынимаемая мощность пласта, м;

г - средняя плотность угля, т/м³;

С - коэффициент извлечения угля в лаве (0,95-0,98);

L_М - машинная часть лавы (без учета суммарной длины ниш, при самозарубающихся комбайнах ниши порядка 3м), м;

н_Р - рабочая скорость подачи комбайна, м/мин;

н_М - скорость подачи комбайна при зачистке лавы, м/мин;

t_В - время на вспомогательные операции, отнесенные к 1 м длины лавы (0,1-0,2 мин);

t - продолжительность концевых операций для подготовки лавы к следующему циклу (15-20 мин).

Коэффициент отжима угольного пласта, определяется по формуле:



А - сопротивляемость угля резанию, кН/м;

Рабочая скорость подачи комбайна определяется по сопротивляемости угля резанью:

где n_об - скорость вращения исполнительного органа, об/мин;

Р - мощность двигателей, кВт;

D - диаметр исполнительного органа комбайна, м;

f - коэффициент крепости угля по шкале проф. М.М. Протодьяконова;

А - сопротивляемость угля резанию, кН/м;

С₁, С₃ - коэффициенты;

С₂ - коэффициент (принимается в зависимости от вязкопластических свойств угля: вязкие - 23,2, хрупкие и весьма хрупкие - 20,2);

К - коэффициент отжима угольного пласта, определяется по формуле:

nоб, об/мин	Р, кВт	m, м	D, м	С1	С2	f	С3	К	А, кг/см2
79	65	0,8	0,8	0,006	20,2	2	6,24	0,57	200

Полученную расчетную скорость подачи комбайна необходимо скорректировать со скоростью передвижения крепи по формуле:



где н_КР - средняя скорость передвижения крепи, м/мин;

н_Р - расчетная скорость передвижения крепи, м/мин;

К_ПЛ - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости передвижения крепи в зависимости от сопротивляемости пород почвы пласта вдавливанию крепи и равный (0,8-0,85).

Скорость передвижения крепи является ограничивающим фактором при определении рабочей скорости подачи комбайна, поэтому из двух значений н_Р и н_КР выбираю меньшее, т.е. н_КР = 2,6 м/мин.

Длина машинной части лавы равна:

Определяю нагрузки на комплексно-механизированную лаву:

n	Т, мин	ТПЗ, мин	ТП, мин	ТО, мин	КН	L, м	r, м
3	360	20	10	15	0,8	200	0,68

m, м	г, т/м3	С	LМ, м	нР, м/мин	нМ, м/мин	tВ, мин	t, мин
1,6	1,3	0,98	197	5,7	4,4	0,2	20

Определяем нагрузки на комплексно-механизированную лаву по газовому фактору

d=1 , K₁=1,4 , q= 5 /т.с.д., К_d=0,7

Sс=1.4*m-0.90=1,4*1,6-0,90=1,34

V=4м/с

Определяем добычу угля с одного цикла

Определяем количество циклов выполняемых в сутки

Определяем продолжительность времени одного цикла

195 мин.

Определяем время на выемку угля комбайном за цикл

2. Технология и механизация транспорта по выработкам выемочного поля

Транспортирование угля по выемочным штрекам осуществляется конвейерами. По панельным и главным штрекам, которые проводятся по заданному профилю, уголь транспортируется в вагонетках электровозами или ленточными конвейерами. Транспортирование вспомогательных материалов и оборудования осуществляется по рельсовым путям, укладываемым в вентиляционных бортовых выработках, или монорельсовыми дорогами с дизелевозом.

Для транспортирования угля от очистных забоев по горизонтальным и наклонным выработкам выемочного участка должны применяться, как правило, ленточные конвейеры.

Основными технологическими требованиями, предъявляемыми к конвейерам при их выборе для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий, являются совокупность приема на несущий орган поступающих максимальных минутных грузопотоков без просыпания угля на почву и обеспечение нормального режима привода и ленты в периоды максимального поступления угля на конвейер. В соответствии с этими требованиями в качестве основных технических параметров конвейера приняты его приемная способность и техническая производительность.

Под приемной способностью конвейера понимается количество угля, которое может принять в единицу времени (минуту) движущаяся лента при наибольшем допустимом заполнении ее грузом.

Для обеспечения приема угля на несущий орган конвейера без просыпании его на почву необходимо, чтобы приемная способность конвейера была не меньше максимального минутного грузопотока, поступающего на этот конвейер.

При выборе конвейера для транспортирования угля из одного очистного забоя в качестве максимального минутного грузопотока принимаем минутную производительность выемочного комбайна, устанавливаемого с учетом газового режима.

Средний минутный грузопоток за время поступления угля из одного очистного забоя:

Средний часовой грузопоток:



где - сменная нагрузка на очистной забой, т;

- продолжительность смены, час;

- коэффициент времени поступления угля из одного очистного забоя на транспортную систему.

При челноковой схеме работы комбайна:

где - продолжительность работы комбайна по выемке угля в течение смены, мин.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, М.: Недра, 1983

2. Подземная разработка пластовых месторождений, М.: МГГУ, 2001

3. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт, Макеевка - Донбасс, МакНИИ, 1989

Размещено на Allbest.ru

...