6.2 Выбор схемы проведения выработки и выемки горной массы

Выбор направления проведения выработки (сверху вниз или снизу - вверх) производится с учетом назначения выработки, угла падения, газоносности пласта, обводненности, типа применяемого транспорта выработку.

Варианты заданий предусматривают проведение штреков, уклонов, бремсбергов и ходков.

Штреки проводятся горизонтально по пласту угля. Уклон обычно проводят сверху вниз узким забоем с оставлением около него целиков угля шириной 30 − 40м. Бремсберги проводят снизу вверх по пласту угля. По пластам ΙΙΙ категории и сверхкатегорным по газу (абсолютное метановыделение более 8 м³/мин) для облегчения проветривания бремсберги проводят сверху вниз, как уклоны.

Проведение выработки по углепородному массиву узким забоем может осуществляться одним из трех вариантов:

I – с совместной выемкой угля и породы и выдачей горной массы в отвал;

II – с совместной выемкой угля и породы и выдачей горной массы с углем из очистных забоев;

III – с раздельной выемкой и выдачей угля и породы.

При использовании I варианта наблюдаются значительные потери угля, но достигаются высокие темпы проведения выработки; при II варианте повышается добыча, достигаются высокие темпы проведения выработки но вместе с тем и повышается зольность угля (теряется качества продукции); при III варианте повышается добыча, но снижаются темпы проведения выработки.

Исследованиями определена экономическая целесообразность применения вариантов в зависимости от мощности и расположении пласта в выработке. При мощности пласта менее 0,7 м наиболее рациональна совместная выемка угля и породы (I и II варианты).

Установлено, что при присечке пород с коэффициентом К_п  0,6 рационально использование I и II варианта; при К_п  0,6 - III варианта.

При прочих равных условиях предпочтение отдается совместной выемке, т.к. при этом обеспечиваются высокие темпы проведения выработки.

В разделе принимается решение о выборе направления проведения выработки и вариантом выемки угля и породы.

7 Выбор технологического оборудования для проведения выработки

Выбор технологического оборудования для проведения выработки производится в соответствии с принятой технологической схемой, способом проведения и выемки горной массы.

Порядок разработки раздела рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

• выбор проходческого комбайна;

• выбор средств механизации крепления забоя;

• выбор средств транспортирования горной массы из забоя;

• выбор средств вспомогательного транспорта для доставки материалов и оборудования как к месту складирования, так и к забою выработки.

Выбор проходческого комбайна производится в соответствии крепостью пород, сечением выработки, возможности его использования в составе с технологическим оборудованием принятой технологической схемы.

В соответствии с [7], в зависимости от горнотехнических условий, необходимо пользоваться таблицей 7.1 при выборе комбайна избирательного действия.

Таблица 7.1 – Параметры и типы проходческих комбайнов избирательного действия

Наименование параметров	Тип комбайна
	Очень легкие	Легкие	Средние	Тяжелые	Очень тяжелые
Масса комбайна, т	10 ÷ 20	20 ÷ 30	30 ÷ 50	50 ÷ 80	80 ÷ 140
Предел крепости разрабатываемых пород на одноосное сжатие, МПа (единиц по шкале проф. Протодьяконова)	20 ÷ 50 (2 ÷ 4)	20 ÷ 70 (2 ÷ 5)	20 ÷ 80 (2 ÷ 6)	20 ÷ 100 (2 ÷ 8)	20 ÷120 (2 ÷ 9)
Коэффициент подрывки боковых пород	не более 0,15	0,15 ÷ 0,5	0,15 ÷ 0,7	0,15 ÷ 1,0	0,15 ÷ 1,0
Сечение выработки в проходке, м2	не более 10	10 ÷ 18	10÷33	13 ÷ 40	14 ÷ 60
Угол наклона выработки, град	не более ±10	±10 ÷ 12	±10 ÷ 14	±10 ÷ 14	±10 ÷ 14
Установленная мощность исполнительного органа, кВт	30 ÷ 60	60 ÷ 100	100 ÷ 200	200 ÷ 300	300 ÷ 400

При креплении выработки необходимо применять специальные независимые крепеустановщики (типа КПМ8) и специальные крепемонтажные устройства в составе проходческих комбайнов, что позволяет увеличить скорость крепления выработки и повысить безопасность работ.

Для доставки материалов к месту складирования необходимо ориентироваться на применение напочвенных (типа ДКН) или монорельсовых дорог (типа ДМК), а от места складирования материалов к забою – различных тягачей (типа ТП) и тележек (ТМ) на монорельсе. Рационально использование такой доставки при сечении выработки не менее 12 м² в свету. В качестве вагонеток эффективно использование вагонеток с донной разгрузкой (типа ВДК).

Выбор комбайна и принятого технологического оборудования производится в соответствии с [16; 17] и приложением Г после детального изучения технических характеристик.

При разработке раздела приводится обоснование для принятого комбайна и технологического оборудования. Краткие технические характеристики основного оборудования сводятся в таблицы по форме таблицы 7.1.

Таблица 7.1 – Техническая характеристика ……….

Наименование показателей	Значения
1	2

Перечень основного и вспомогательного оборудования указывается в таблице, форма которой приведена в таблице 7.2.

Таблица 7.2 – Состав технологического оборудования

Наименование машин, установок, механизмов	Тип	Количество
1	2	3

8 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

8.1 Установление скорости проведения выработки

Скорость проведения горной выработки является важнейшим показателем, от которого зависит своевременность подготовки новых выемочных полей.

Установление скорости проведения выработки производится с учетом принятого способа и технологической схемы проведения, а также режима работы подготовительного забоя. Выполняется расчет технически возможной скорости. На основании этого расчета планируется скорость проведения (м/мес), которая должна быть не меньше нормативной для данных условий.

8.1.1 Расчет сменной скорости проведения выработки комбайном

Расчет сменной скорости проведения выработки комбайном производится в зависимости от принятого вида транспортных средств для выдачи горной массы из выработки. Сменная скорость проведения комбайном избирательного действия υ_см (м/см) определяется по формуле:

а) при комплекте «комбайн – ленточный перегружатель – ленточный конвейер»

б) при комплекте «комбайн - ленточный перегружатель - состав вагонеток»

в) при комплекте «комбайн – скребковый перегружатель – ленточный конвейер»

где Т_см – продолжительность рабочей смены, ч;

t_пз – продолжительность подготовительно-заключительных операций, ч;

К_ун – коэффициент, учитывающий угол наклона выработки; принимается при α ≤ 10; К_ун = 1; при α ≥ 10; К_ун = 0,96;

К_в – коэффициент, учитывающий проведение выработок в условиях выброса опасных пластов; принимается К_в = 1 для невыбросоопасных пластов; К_в = 0,9 для выбросоопасных пластов; К_в = 0,85 для особовыбросоопасных пластов;

S_у, S_п – площади соответственно угольного и породного забоев в проходке, м²;

П_у, П_п – техническая производительность комбайна соответственно по углю и породе, м³/мин; определяется по формуле

П = к_м ∙ П_теор., м³/мин;

где к_м – коэффициент машинного времени, принимается к_м = 0,3 – 0,4;

П_теор – теоретическая производительность комбайна, м³/мин; принимается из технических характеристик;

К_н – коэффициент несовмещенного крепления; принимается К_н = 0,3 - 0,6;

r – принятое расстояние между рамами крепи, м;

Н_кр – норма выработки на крепление, рам/чел.-см.; определяется в соответствии с [15];

К_м – коэффициент механизации крепления; при ручном возведении крепи К_м = 1,0; при использовании спецустройства на комбайне К_м = 1,1; при использовании крепеустановщика КПМ8 К_м = 1,4

n_кр – число проходчиков, занятых на установке крепи, чел.; принимается в соответствии с [15];

К_р.у, К_р.п – коэффициенты разрыхления соответственно угля и породы; принимаются:

угль – 1,2 – 1,3; глинистый сланец, аргиллит – 1,4 – 1,6; песчаный сланец, алевролит – 1,6 – 1,8; песчаник – 1,5 – 1,8.

V_с – вместимость состава вагонеток под перегружателем, м³;

ℓ₀ – средняя длина откатки состава вагонеток для обмена от перегружателя до разминовки, м; принимается ℓ₀ = 100 – 200 м;

υ_гр, υ_пор – скорости движения соответственно груженого и порожнего состава, м/с; принимается при откатке электровозами υ_гр = 1,0 м/с; υ_пор = 1,5 м/с; при откатке маневровыми лебедками – в соответствии с техническими характеристиками (приложение Г);

t_м – продолжительность выполнения маневров на разминовке, с; принимается t_м = 200 – 250 с;

ℓ_р – длина рештака скребкового конвейера, м;

Н_р – норма выработки на наращивание рештаков скребкового конвейера, решт./чел.см.; принимается в соответствии с [15];

n_р.н. – число проходчиков, занятых на наращивании рештаков скребкового конвейера, чел.;

Число циклов в смену определяется по формуле:

циклов

где ℓ_зах – принятая величина заходки или подвигания забоя за один цикл, м.

Полученное число циклов округляется до ближайшего меньшего целого числа.

Определяются скорректированное значение сменной скорости проведения выработки по формуле:

8.1.2 Расчет технически возможной скорости проведения выработки

При комбайновом способе проведения выработки технически возможная скорость проходки за месяц определяется:

м/мес;

где υ_см – принятая сменная скорость проведения выработки, м/см;

n_см – число рабочих смен в сутках по проведению выработки; n_см = 3;

п_сут – число рабочих суток в месяце; п_сут = 30;

К_уст – коэффициент устойчивости кровли. При устойчивой кровле принимается К_уст = 1,0; при неустойчивой кровле принимается К_уст = 0,95.

8.1.3 Планирование суточного подвигания забоя выработки

Величина суточного подвигания забоя выработки рассчитывается по формуле:

υ_сут м/сут.

8.2 Расчет продолжительности проведения выработки

Продолжительность проведения проектируемой выработки t_с.в (мес) ориентировочно можно установить по формуле:

t_с.в = , мес;

где t_подг – продолжительность подготовительного периода, мес; принимается t_подг = 1,0 – 1,5 мес;

t_пров – продолжительность проведения выработки на полную длину L (м) с установленной скоростью υ_мес (м/мес); рассчитывается по формуле:

t_пров = L/υ_мес, мес;

где L – полная длина выработки. м;

t_закл – продолжительность периода подготовки выработки к сдаче в эксплуатацию, мес; принимаем равным 0,5 – 1,0 мес.

Основные характеристики выработки и технические показатели ее проведения сводятся в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 - Характеристика выработки и технические показатели ее проведения

Наименование показателей	Значения
Протяженность выработки, м
Угол наклона выработки, град
Тип выработки
Тип забоя
Форма поперечного сечения, м~
Площадь поперечного сечения, м" в свету (до осадки) в проходке
Мощность пласта, м
Коэффициент присечки боковых пород
Способ проведения выработки
Тип крепи
Подвигание забоя, м за цикл за смену за сутки
Скорость проведения, м/мес
Общая продолжительность сооружения выработки, мес

9 ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

9.1 Организация работ в забое

При проведении выработок различают два вида горнопроходческих процессов: основные и вспомогательные.

Основные процессы – это все, что связано с выемкой горной массы в забое выработки и креплением выработки.

Вспомогательные, которые обеспечивают нормальные условия для выполнения основных проходческих операций.

Все горнопроходческие процессы в совокупности составляют цикл. В цикл работ по проведению выработки комбайном входят следующие процессы: выемка, погрузка и транспортировка угля и породы, крепление, настилка рельсового пути, наращивание конвейера, устройство водоотливной канавки, наращивание вентиляционных труб.

Работу по проведении выработки организовываем таким образом, чтобы отдельные процессы планомерно чередовались или совмещались, выполнялись ритмично, а рабочие знали объем работ, который им необходимо выполнить и время выполнения.

Выполнять работу по проведении выработки будет комплексная бригада из рабочих различных, наиболее эффективно взаимозаменяемых квалификаций. Число рабочих смен в сутки принимается три при шестичасовой рабочей смене. Рабочих дней в месяц - 30. Бригада разделена на сменные звенья.

9.2 Технология выемки и погрузки горной массы комбайном

В разделе производится краткое описание порядка выполнения работ по отбойке горной массы комбайном, ее погрузке в принятые транспортные средства в соответствии с принятым вариантом выемки горной массы.

9.3 Технология возведения постоянной крепи

В разделе производится краткое описание типа принятой крепи, порядка крепления выработки, затяжки кровли и боков, технологические приемы при установке стоек, верхняка, замков крепи. Указывается порядок расклинки рамы крепи.

10 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

10.1 Настилка рельсового пути

В разделе приводятся технические характеристики типа принятого рельсового пути: тип рельсов, шпал. Производится краткое описание технологии настилки рельсового пути, порядок подноски, настилки и балластировки рельсового пути.

10.2 Устройство водоотливной канавки

В разделе приводятся технические характеристики водоотливной канавки. Производится краткое описание технологии устройства водоотливной канавки.

10.3 Наращивание трубопроводов, подвеска кабелей

В разделе приводятся краткое описание трубопроводов, размещаемых в выработке и технологию по монтажу, способах подвески и эксплуатации трубопроводов и кабельной сети.

10.4 Доставка материалов и оборудования, разгрузочно-погрузочные работы

В разделе приводятся краткое описание технологии доставки и складирования материалов и оборудования. При этом указываются типы машин, принятых для доставки.

10.5 Освещение и маркшейдерское обеспечение при проведении выработки

В разделе приводятся краткое описание порядка освещения призабойной части выработки [7].

Определяются цели и задачи маркшейдерской службы, виды и средства контроля направления проведения.

11 ПРОВЕТРИВАНИЕ ТУПИКОВОГО ЗАБОЯ ВЫРАБОТКИ

Расчет проветривания тупикового забоя выработки производится на полную длину проведения. В результате расчета определяется необходимое количество воздуха для проветривания тупиковей выработки по показателям: выделения метана; минимальной скорости движения воздуха в выработке, тепловому фактору, числу людей находящихся в забое. Выбирается тип вентиляционного трубопровода и вентилятора местного проветривания. Методика расчета разработана в соответствии с [18].

11.1 Расчёт количества воздуха по выделению метана

Расчет расхода воздуха по метановыделению определяется по формуле:

Q_зп =

где I_ЗП – метановыделение на призабойном участке, м³/мин.

11.2 Расчёт количества воздуха по минимальной скорости движения воздуха в выработке

Расчет по минимально допустимой скорости движения воздуха по горным выработкам производится по формуле:

Q_з.п. = 60 ∙ V_.min ∙ S_св. , м³/мин;

где V_min - минимально допустимая скорость движения воздуха в горных выработках, м/с; принимается в соответствии с [10].

11.3 Расчёт количества воздуха по тепловому фактору

Расчет количества воздуха по тепловому фактору производится по формуле:

Q_зп = 20 ∙ V_.min.t ∙ S_св, м³/ мин ;

где V_min.t - минимальная допустимая скорость воздуха в призабойном пространстве подготовительной выработки, м/с; принимается в соответствии с [10].

11.4 Расчет расхода воздуха по числу людей находящихся в забое

Расчет расхода воздуха по числу людей находящихся в забое производится по формуле:

Q_зп= 6 ∙ n_ч, м³/мин.

n_ч – наибольшее количество людей одновременно находящееся в забое, чел.

Окончательно из четырех полученных значений принимается наибольшее.

11.5 Расчет подачи и напора ВМП. Выбор ВМП

11.5.1 Расчет производительности вентилятора местного проветривания

Расчет производительности вентилятора местного проветривания производится по формуле

Q_в = K _ут.тр ∙ Q_зп, м³/мин;

где K_ут.тр. - коэффициент утечки воздуха в трубопроводе; определяется в зависимости от длины трубопровода и расхода воздуха. [18]

11.5.2 Определение напора вентилятора

даПа;

где R_тр – аэродинамическое сопротивление трубопровода, кµ

R_тр = r ∙ (ℓ_тр. + 20 · d_тр. · n₁ + 10 ∙ d_тр. · n₂), кµ

где r – удельное аэродинамическое сопротивление 1м гибкого трубопровода, кµ; принимается:

• для труб диаметром 0,6 м - r = 0,0696;

• для труб диаметром 0,8 м - r = 0,0158;

• для труб диаметром 1,0 м - r = 0,0052;

• для труб диаметром 1,2 м - r = 0,001;

ℓ_тр. – длина трубопровода, м; определяется с учетом установки вентилятора. не ближе 10 м от сопряжения выработок;

d_тр. – диаметр трубопровода, м;

n₁ – число поворотов вентиляционной трубы на 90⁰; n₁ = 1;

n₂ – число поворотов вентиляционной трубы на 45°; n₂ = 0.