2.8.Расчет оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями
Для каждого класса систем разработки и их разновидностей существует определенная взаимосвязь между положением очистных и подготовительных забоев, которое должно обеспечивать нормальную работу участков и максимальный экономический эффект. Особенно это важно для столбовых систем разработки, поскольку каждый раз при доработке столба требуется своевременно подготовить новый столб (выемочное поле), не допуская запаздываний в подготовке и не создавая излишних опережений. Запаздывания приводят к несвоевременному вводу в работу новых очистных забоев и, следовательно, к снижению уровня добычи, а излишние опережения вызывают преждевременные расходы денежных средств и дополнительные затраты на поддержание пройденных, но еще не используемых выработок. При этом подготовка новых участков должна производиться с оптимальными для данных горнотехнических условий скоростями проведения выработок, когда обеспечивается минимальная их стоимость и достигается максимальный экономический эффект.
Основная задача расчета оптимального соотношения очистных и подготовительных работ формулируется следующим образом: при каком положении очистных забоев в отрабатываемом столбе необходимо начать подготовку нового столба, с тем чтобы к моменту завершения очистных работ он был своевременно подготовлен к работе при оптимальных скоростях проведения выработок?
Методику расчета рассмотрим на примере столбовой системы разработки лава-ярус (рис. 16 .82).
Рисунок 16.82 – К расчету оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями при столбовой системе разработки лава-ярус
Условие своевременной подготовки столба следующее:
Tподг+tрез=Tоч, |
(16.0) |
где Tподг – общие затраты времени на подготовку столба, мес; tрез – резерв времени для компенсации непредвиденных задержек при подготовке столба; обычно принимают tрез=1–2 мес; Tоч – продолжительность отработки оставшейся части столба, мес.
Определим затраты времени на подготовку столба, приняв, что проведение обоих штреков в крыле панели осуществляется двумя бригадами одновременно:
|
(16.0) |
где tпл – время сооружения приемных площадок, мес; tш и tр.п – соответственно время, затрачиваемое на проведение штрека и разрезной печи, мес; tмон – время монтажа оборудования в лаве, мес; Lкр – длина крыла панели, м; Vш.оп – оптимальная скорость проведения штрека1, м/мес; lл – длина лавы, м; Vр.п – скорость проведения разрезной печи, м/мес.
Найдем время отработки оставшейся части столба длиной x (м):
|
(16.0) |
,где Vоч – скорость подвигания очистного забоя, м/мес.
Найденные выражения для Tподг и Tоч подставим в формулу ( 16 .0)
|
(16.0) |
Решив это уравнение относительно х, получим
|
(16.0) |
Вторая задача расчета соотношения (но уже не оптимального) очистных и подготовительных работ может быть сформулирована так: с какой минимально допустимой скоростью Vп.в необходимо проводить подготовительные выработки (штреки и печи), чтобы при определенном положении очистного забоя в отрабатываемом столбе обеспечить своевременный ввод нового столба в работу?
В данном случае не ставится задача определения оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями, а вопрос сводится к тому, чтобы в создавшейся ситуации (вызванной, например, несвоевременным началом подготовки) обеспечить своевременную подготовку нового очистного забоя. Понятно, что скорости проведения выработок при этом могут быть и не оптимальными.
Условия своевременности подготовки нового столба будут выражаться теми же формулами ( 16 .0) и ( 16 .0), что и в предыдущей задаче.
Воспользовавшись формулой ( 16 .0), запишем:
1,
откуда:
|
(16.0) |
Третья задача расчета соотношения положений очистных и подготовительных забоев формулируется следующим образом: определить имеющийся фактический резерв времени на окончание подготовки нового выемочного поля (или столба) при существующем положении очистных и подготовительных забоев.
Произведем расчет для более сложного случая — разновидности столбовой системы разработки с делением этажа на подэтажи и транспортированием угля на передний участковый бремсберг.
Пусть взаимное расположение очистных и подготовительных забоев характеризуется данными, приведенными на рис. 16 .83.
Рисунок 16.83 – К расчету оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями при столбовой системе разработки с делением этажа на подэтажи и транспортированием угля на передний промежуточный бремсберг
Примем следующую последовательность проведения выработок в новом выемочном поле: этажные и промежуточные штреки проводятся одновременно самостоятельными бригадами; участковый бремсберг с ходком проводят снизу вверх; обе разрезные печи готовятся по завершении проведения подготовительных выработок.
Очевидно, что имеющийся резерв времени может быть найден из выражения:
tрез.в=Tоч–Tподг , мес. |
(16.0) |
Здесь время подготовки оставшейся части выемочного поля Tподг следует принимать максимальное из рассчитанного по направлениям:
по этажному вентиляционному штреку:
;(16.0)
по промежуточным штрекам:
;(16.0)
по этажному транспортному штреку:
|
(16.0) |
,де Sв.п – размер выемочного поля по простиранию, м; x1, x2, x3 – величина опережения забоя штрека соответственно этажного вентиляционного, промежуточного и этажного транспортного относительно участкового бремсберга, м; Vш.в, Vш.пр, Vш.тр – скорости проведения штреков соответственно этажного вентиляционного, промежуточного и этажного транспортного, м/мес; Vх – скорость проведения ходка участкового бремсберга, м/мес.
Зная время отработки оставшейся части предыдущего выемочного поля, можно найти имеющийся фактический резерв времени на подготовительные работы.
Приняв, например,
=
max, найдем:
|
(16.0) |
Определив имеющийся резерв времени, можно планировать дальнейшую подготовку выемочного поля, исходя из наличия материальных и технических средств и проходческих бригад. Если tрез.ф окажется отрицательной величиной, то это значит, что имеется отставание в подготовке выемочного поля. Следовательно, надо принять меры по форсированию проведения подготовительных выработок, сокращению времени сооружения приемных площадок и монтажа забойного оборудования.
Пример 1. Определить положение очистного забоя в отрабатываемом столбе, при котором необходимо начинать подготовку нового столба, при следующих данных: оптимальная скорость проведения штреков Vш.оп=250 м/мес; скорость проходки разрезной печи Vр.п=100 м/мес; скорость подвигания очистного забоя Vоч=75 м/мес; длина крыла панели Lкр=1250 м; длина лавы, оборудованной комплексом, lл=180 м.
Решение. Примем продолжительность сооружения приемных площадок панельного бремсберга tпл=3 мес, время монтажа комплекса tмон=1 мес и резерв времени на случай непредвиденных задержек в работе tрез=1 мес и, подставив значения входящих в формулу ( 16 .0) величин, найдем
Таким образом, подготовку нового столба необходимо начинать при нахождении очистного забоя на расстоянии 885 м от бремсберга.
Пример 2. Определить имеющийся фактический резерв времени на окончание подготовки нового выемочного поля при столбовой системе разработки с доставкой угля на передний участковый бремсберг (см. рис. 16 .83) и следующих данных: размер выемочного поля по простиранию Sв.п=800 м; высота этажа Hэт=260 м; длина лавы lл=100 м; величина опережения забоев штреков относительно участкового бремсберга: этажного вентиляционного x1=350 м, промежуточных x2=40 м, этажного транспортного x3=460 м; очистные забои в отрабатываемом выемочном поле находится на расстоянии x=310 м от участкового бремсберга; фактические скорости проведения выработок: штреков этажных Vш.в=Vш.тр=160 м/мес, промежуточных Vш.пр=120 м/мес, ходка участкового бремсберга Vх=150 м/мес, разрезной печи Vр.п=100 м/мес; скорость подвигания очистных забоев Vоч=45 м/мес; время сооружения приемных площадок участкового бремсберга tпл=1 мес; время монтажа забойного оборудования в лаве tмон=0,5 мес.
Решение. Определим время подготовки оставшейся части выемочного поля по направлениям, воспользовавшись формулами ( 16 .0), ( 16 .0) и ( 16 .0):
.
Таким образом, максимальная продолжительность подготовки нового выемочного поля установлена по направлению промежуточных штреков (критический путь) и равна T"подг=7,8 мес. Тогда фактический резерв времени на подготовку составит:
= –0,9, мес.
Следовательно, подготовка не может быть осуществлена в срок, поскольку нет резерва времени, а имеется отставание в 0,9 мес. Для того чтобы ликвидировать отставание, необходимо увеличить темпы проведения промежуточных штреков, на которые затрачивается основное время подготовки — 6,3 мес. Приняв необходимый резерв времени на подготовку равным tрез=1 мес. и учитывая время отставания работ, определим минимально необходимую скорость проведения промежуточных штреков:
Усвоив методику расчета соотношения очистных и подготовительных забоев для рассмотренных систем разработки, можно самостоятельно решать задачи и для других разновидностей систем.