1 Анализ горно-геологических и горнотехнических условий месторождения
Месторождение представлено 3-мя пологими пластами с одинаковым для всей свиты углом падения 11˚. 1-й, 2-ой и 3-й пласт имеют средне-динамическую мощность 3,5; 3,3 и 3,4 м. соответственно.
Свита представлена пластами простого строения.
Длина шахтного поля по простиранию 5200 м, по падению 1900 м. Мощность наносов 50 м.
Категория шахты по метану- сверхкатегорная, относительная метанообильность шахты 19 м³/т. Приток воды составляет 150м³/ч.
Таблица 1 – Характеристика угольных пластов
Индекс пласта |
Среднеди-намическая мощность пласта, м |
Плотность угля, т/м3 |
Произво-дительность пласта, т/м2 |
Расстояние до вышележащего пласта, м |
1 2 3 |
3,9 1,8 2,0 |
1,41 |
5,5 2,5 2,8 |
- 80 65 |
В пределах шахтного поля заключены определенные запасы полезного ископаемого. Различают геологические, балансовые и забалансовые запасы (рис. 1).
Рис. 1 - Классификация запасов и потерь угля
Геологическими называют общее количество запасов полезного ископаемого месторождения или его части.
Балансовыми называют такие запасы, разработка которых экономически целесообразна: по качеству полезного ископаемого они отвечают требованиям их промышленного использования, а по количеству и условиям залегания пригодны для добывания при современном уровне техники. Запасы, которые этим требованиям не отвечают, называются забалансовыми и в настоящее время не разрабатываются. Но они могут разрабатываться в дальнейшем при соответствующем развитием техники и совершенствованием технологии добычи, обогащения и использования.
К забалансовым относят запасы, которые сосредоточены в пластах нерабочей мощности или уголь имеет высокую зольность, сверхлимитное содержание серы или залегают на глубине, недоступной для разработки с использованием существующей технологии.
Потери полезного ископаемого принято разделять на три группы.
1. Потери в предохранительных и барьерных целиках, называемые общешахтными.
Предохранительные целики предотвращают вредное влияние горных работ на охраняемые объекты на поверхности или на горные выработки. Барьерные целики изолируют шахтные поля, предохраняют действующие горные выработки от прорыва в них поверхностных или подземных вод.
2. Потери, связанные с геологическими нарушениями пластов и окружающих пород и гидрогеологическими условиями, не позволяющими вести нормальную отработку участков.
3. Потери эксплуатационные. Включают потери по площади (целики) и по мощности пласта (пачки угля, оставленные в кровле, почве или между слоями) и потери отбитого угля в результате неполной выдачи его из очистного забоя, потери при транспортировании по выработкам.
Та часть балансовых запасов, которая может быть выдана на поверхность при разработке месторождения, называется промышленными запасами, которые равны балансовым за вычетом потерь.
Балансовые запасы по каждому пласту QБi в пределах шахтного поля рассчитываются по формуле:
QБi = LHmγ,
где L, H –размеры шахтного поля соответственно по простиранию и по падению, м;
m – среднединамическая мощность пласта, м;
γ – плотность угля, т/м3.
Общие балансовые запасы шахтного поля определяются как сумма балансовых запасов всех пластов, принятых к отработке.
Таблица 2 – Запасы и потери шахтного поля
Индекс пласта |
Балансовые запасы, млн.т |
Проектные потери, млн.т |
Всего потерь, млн.т |
Промышленные запасы, млн.т |
|||||
В предохранительных целиках |
По горно-геологическим условиям |
эксплутационные |
|||||||
1 |
62,7 |
4,4 |
3,8 |
3,1 |
11,3 |
51,4 |
|||
2 |
28,9 |
2,0 |
1,7 |
1,5 |
5,2 |
23,7 |
|||
3 |
32,2 |
2,3 |
1,9 |
1,6 |
5,8 |
26,4 |
|||
Итого |
Млн.т |
123,8 |
8,7 |
7,4 |
6,2 |
22,3 |
101,5 |
||
% |
100 |
7 |
6 |
5 |
18 |
82 |
|||
Промышленные запасы определялись путем вычитания из балансовых запасов проектных потерь, которые принимались в % от балансовых запасов:
эксплуатационные потери 6%;
общешахтные – потери в предохранительных целиках 6%;
горно-геологические, т.е. связанные с горно-геологическими
нарушениями 6%.
Общие потери составили 18%.
2 Мощность шахты. Режим работы
При обосновании мощности шахты были учтены следующие положения:
мощность шахты должна быть не менее 1.5 млн.т/год и быть равной типовой (табл. 3):
Таблица 3 – Мощность шахты
Суточная мощность шахты, т |
5000 |
6000 |
7000 |
8000 |
10000 |
12000 |
Годовая мощность шахты, млн.т |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
2,4 |
3,0 |
3,6 |
срок службы шахты должен быть не менее 50-60 лет.
Срок нормальной работы шахты (ТН, лет) и годовая производственная мощность шахты (АГ, млн.т/год) связаны выражением:
,
лет,
где QП – промышленные запасы шахтного поля, млн.т;
АГ– годовая мощность шахты, млн.т;
лет.
Полный срок службы шахты (Тп, лет) определяется по формуле:
,
лет,
где tРЗ – время, необходимое на освоение шахтой производственной мощности и на свертывание добычи. Определяется по формуле:
,
лет,
Значение tРЗ
округляется до целого в большую
сторону.
Таблица 4 – Мощность шахты
АГ, млн.т/год |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
2,4 |
3,0 |
3,6 |
, лет |
67,7 |
56,4 |
48,3 |
42,3 |
33,8 |
28,2 |
, лет |
4 |
4 |
5 |
5 |
6 |
6 |
, лет |
71,7 |
60,4 |
53,3 |
47,3 |
39,8 |
34,2 |
Суточная мощность шахты- 7000т, годовая мощность шахты- 2,1 млн.т; срок службы шахты 53,3 лет. Режим работы шахты принимается в соответствии с действующими нормами и законодательными актами. При проектировании принимается для шахты 300 рабочих дней в году, в условиях сверхкатегорийных шахт длительность рабочей смены для подземных рабочих 6 часов, для рабочих поверхности – 8 часов.
3 Механизация очистной выемки и нагрузка на забой
По каждому пласту определяются способы механизации очистной выемки и рассчитываются нагрузки на очистные забои. При выборе технологии учитывается комплексная механизация и автоматизация работ в очистном забое, применение наиболее прогрессивных видов оборудования, обеспечивающего высокие технико-экономические показатели и безопасность труда.
Выбор механизированного комплекса начинается с выбора крепи, которая подбиралась по мощностям пластов, равной 3,5; 3,3; 3,4 м и углу падения пласта 11о (таблица 5).Для каждого комплекса предусматривается определенный тип выемочной машины (таблица 6). Для всей свиты выбирается применение одинакового механизированного комплекса.
Таблица 5 – Тип крепи
Тип крепи |
Вынимаемая мощность пласта, м; от…до |
Площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, м2 |
ДБТ 4 (Германия) |
1,2-5,2 |
S = 1,4m + 2,0 |
Таблица 6 – Тип комбайна
Тип комбайна |
Вынимаемая мощность, м; от…до |
Ширина захвата, м |
Скорость подачи, м/мин |
KWB-3RNS/160 (Польша) |
1,4-2,2 |
0,63 |
7,4 |
КШЭУ (Россия) |
2,2-4,5 |
0,63 |
8 |
Для всех пластов мощностями 3,5; 3,3; 3,4 м. применяется выемка уступами (в одну сторону вынимается верхняя часть пласта (верхний уступ), а при обратном движении – нижняя часть (нижний уступ)).