Технология горного производства

Министерство образования Российской Федерации

Новокузнецкий филиал-институт

Кемеровского государственного университета

Кафедра экологии и естествознания

ПО РАЗВЕДКЕ И РАЗРАБОТКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Курсовая работа

студента IV курса,

группы ГЭ-99

А.А. Серенкова

Научный руководитель

проф. д.т.н.

Ю.П. Ванжа

Новокузнецк 2003

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………...3

Исходные данные для разработки проекта………………………………………...4

1 Основные параметры шахты

1.1 Промышленные запасы шахтного поля………………………………5

1.2 Проектная мощность шахты…………………………………………..5

1.3 Срок службы……………………………………………………………6

2 Выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля………………………….7

3 Выбор схемы и способа подготовки шахтного поля……………………….8

4 Системы разработки

4.1 Выбор и обоснование системы разработки…………………………..9

4.2 Технические средства очистных работ……………………………….9

4.3 Размеры выемочных полей и очистного забоя………………………9

4.4 Нагрузка на очистной забой………………………………………….10

4.5 Проверка нагрузки на забой по фактору проветривания…………..11

4.6 Определение числа действующих забоев…………………………...12

5 Горнотехнические показатели работ шахты………………………………14

Заключение ……………………….………………………………………………...15

Литература…………………………………………………………………………..16

Приложения…………………………………………………………………………17

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране, характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений бурых и каменных углей расположенных в различных природно-климатических зонах. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом создания необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспортирование полезного ископаемого и грузов, на проветривание и создание удовлетворительных условий труда горнорабочих.

Данный курсовой проект выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения задач конструирования, проектирования и организации горных работ.

Задачами проекта являются: выбор рациональной схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, выбор системы разработки и расчет некоторых ее параметров.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТА

Таблица 1. Исходные данные

S, Н – размеры шахтного поля по простиранию и по падению, соответственно;

Н₀ – верхняя граница шахтного поля;

α - угол залегания (угол падения) угольных пластов;

ƒ_y – коэффициент крепости угля;

γ - плотность угля (объёмный вес угольных пластов);

А_о.з.м. – нагрузка на очистной забой;

m_i – мощность угольных пластов;

α_i – мощность пород междупластья.

1 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШАХТЫ

1.1 Промышленные запасы шахтного поля

Промышленные запасы шахтного поля определяются по формуле:

Z = S·H·∑m· γ·c, млн. т.,

где С – коэффициент извлечения (0,8);

S – размеры шахтного поля по простиранию;

Н – размеры шахтного поля по падению;

γ - объёмный вес полезного ископаемого, т/м³.

Z = 2500·7000·12·1,3· 0,8 = 218400 тыс. т.

1.2 Проектная мощность шахты

Годовая проектная мощность шахты определяется по выражению:

,

где к_пл– коэффициент, учитывающийвлияние числа угольных пластов в шахтном поле и принятых к одновременной разработке;

,

к_ноз – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой на уровень проектной мощности шахты;

к_гл – коэффициент, учитывающий влияние глубины разработки и угла падения угольных пластов.

,

где Ψ - коэффициент, отражающий степень влияния средней нагрузки на единичный забой, на годовую мощность шахты, учитывающий вместе с тем особенности угольных бассейнов (для Кузбасса Ψ = 0, 0016);

А_озм – месячная нагрузка на забой, для Кузбасса равна 150 000 т/мес;

m_ср – средняя мощность угольных пластов в шахтном поле, м;

m_pi – мощность первого пласта, принятого к разработке, м (таблица 1);

m_ор – мощность всех пластов, принятых к одновременной обработке, м (таблица 1);

m_сум – мощность всех рабочих пластов в рабочем поле, м.

;

;

где Н_вг – глубина верхней границы шахтного поля, м (таблица 1);

Н_нг – глубина нижней границы шахтного поля, м.

;

;

;

;

;

.

1.3 Срок службы шахты

Срок службы шахты определяется по формуле:

Т_п = Т + t,

где Т – период стабильной работы шахт;

t – суммарное время на развитие и свёртывание добычи (принимаем 5 лет).

;

.

2. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ

Вскрытием месторождения или шахтного поля называется проходка горных выработок, открывающих доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивающих возможность проведения подготовительных выработок.

Схема вскрытия описывает пространственное расположение всех вскрывающих выработок. Различают вертикальную и горизонтальную схемы вскрытия. Вертикальное вскрытие – это обеспечение доступа с поверхности к разрабатываемому горизонту, горизонтальное – вскрытие угольных пластов в пределах горизонта.

Так как угол падения равен 19°, то выбираем горизонтальную схему вскрытия, которую выполняют, как правило, в плоскости главного транспортного горизонта.

На основании исходных данных для выполнения курсового проекта и норм технологического проектирования принята одногоризонтная, безуглубочная схема вскрытия.

3. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ

Подготовкой шахтного поля называют определённый порядок проведения выработок, осуществляемый после вскрытия шахтного поля и обеспечивающий возможность подготовки выемочных полей.

На основании исходных данных и норм технологического проектирования выбрана панельная схема подготовки шахтного поля, так как размеры шахтного поля по простиранию велики (S = 7000 м); размер по падению

Н = 2500 м (одногоризонтная безуглубочная схема).

По простиранию шахтное поле делится на 2 панели с размерами S_n´H_n=3500м´1250м каждая. Каждая панель делится в нисходящем порядке подготовительными штреками на ярусы с размерами S_я´Н_я=3500м´200м, где Н_я – длина лавы, лестницы, забоя при панельной подготовке; S_я=S_n.

Все подготовительные выработки проводятся по пласту, то есть применяется пластовый способ. Из свиты пластов в задании берётся один пласт. Остальные пласты свиты принимают участие при расчёте запасов.

4. СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ

4.1 Выбор и обоснование системы разработки

Система разработки должна обеспечивать безопасное ведение работ, экономичность разработки, минимальные потери полезного ископаемого.

На основании исходных данных и технических характеристик механизмов для очистной выемки принята система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Так как пласт имеет простое строение и малый угол падения, то данная схема разработки наиболее целесообразна.

Поскольку для разработки принят только один пласт т₁=3 м, то принят механизированный комплекс КМ-138 с размером проходного сечения для струи воздуха 10 м².

4.2 Технические средства очистных работ

· Механизированный комплекс – 2КМ–138;

· Комбайн – КСВ – 460 Н;

· Вынимаемая мощность m=2 м;

· Ширина захвата r = 0,8 м;

· Рабочая скорость V_p=5 м/мин;

· Маневровая скорость V_m=10 м/мин.

4.3 Размеры выемочных полей и очистного забоя

На основании «раскройки» шахтного пласта m₁ по принятой панельной схеме размеры выемочных горизонтов равны S´H=7000·1500=10500 м² – размер выемочного поля. Остаток, то есть нижняя часть пласта отрабатывается как уклонный горизонт с минимальными размерами.

Длина лавы с комплексами КМ в настоящее время по возможности гипсометрии принимается равной 200 м.

Принятые следующие размеры очистного забоя:

· Длина лавы – 200 м;

· Длина ниши – 10 м;

· Длина вынимаемого столба – 1500 м.

4.4 Нагрузка на очистной забой

Нагрузка на очистной забой с механизированным комплексом определяется из выражения:

,

где n – число смен по добыче угля в сутки (n=4);

Т – длительность смены, мин (360 мин при шестичасовой смене);

Т_пз – время на подготовительно-заключительные операции в смену (15 мин);

Т_п – суммарное время учитываемых технологических перерывов и организационно-технологических простоев в смену (10 мин);

Т_о – время на отдых (15 мин в смену);

К_н – коэффициент надёжности механизированного комплекса и средств транспорта на выемочном штреке (поле);

L – длина лавы (200 м);

r – ширина захвата исполнительного органа выемочной машины (0,8 м);

m – вынимаемая мощность пласта, м (3 м);

γ - средняя плотность угля, т/м³;

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

L_м – длина машинной части лавы (190 м);

V_p – рабочая скорость подачи комбайна (5 м/мин);

V_м – маневровая скорость подачи комбайна при зачистке лавы (10 м/мин);

t_в – время на вспомогательные операции, отнесённые к 1 м длины машинной части лавы (0,1 мин);

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

Коэффициент эксплуатационной надёжности:

,

где К_к – коэффициент готовности комбайна (0,94);

К_м.к. – коэффициент готовности механизированной крепи (0,90);

К_к.л. – коэффициент готовности конвейера лавы (0,94);

К_п – коэффициент готовности крепи сопряжения с перегружателем (0,94);

К_л.к. – коэффициент готовности ленточного конвейера на транспортной выработке (0,95);

n – число конвейеров в транспортной цепи (n=4).

;

.

4.5 Проверка нагрузки на очистной забой по фактору
проветривания

Определив нагрузки на очистной забой, произведём её проверку по фактору проветривания:

,

где F_л – проходное сечение для струи воздуха при минимальной ширине призабойного пространства (10 м²);

V_max – допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве (для мехкомплексов 6 м/с);

d – допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе (не более 1%);

k – коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству за крепью выработки (1,2);

q – метановыделение из лавы в исходящую струю воздуха (10 м³/т суточной добычи);

К_н – коэффициент неравномерности газовыделения в лаве (при абсолютном газовыделении, равном 5 м³/мин, К_н = 1,46);

К_д – коэффициент дегазации (0,6).

4.6 Определение числа действующих забоев

Число действующих забоев целесообразно определить через нагрузку на очистной забой. При разработке одного пласта число лав определяется по выражению:

,

К₀ = 0,95 – коэффициент, показывающий удельный вес добычи очистных забоев;

где А_шс – суточная добыча по шахте.

;

;

Определим число циклов, выполняемых за сутки в очистном забое из выражения:

,

где Т_см – длительность смен;

t_пз – время на подготовительно-заключительные операции;

n – число смен;

L – длина лавы;

t_в – время на вспомогательные операции, отнесённые к 1 метру длины машинной части;

t_ко – продолжительность концевых операций для подготовки лавы к следующему циклу.

циклов.

5. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ШАХТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время на долю угля приходится 11,8% в потреблении топливно-энергетических ресурсов, что значительно ниже технических возможностей отрасли. По прогнозным оценкам добыча угля к 2010 году достигнет 280 млн. т. Важной составляющей частью общей стратегии развития отрасли является обеспечение экологической безопасности производства, жизненных условий для населения угольных регионов.

На основании исходных данных для выполнения курсового проекта и норм технологического проектирования принята: одногоризонтная, безуглубочная схема вскрытия; панельная схема подготовки шахтного поля; система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли.

ЛИТЕРАТУРА

1 Ванжа Ю.П. Технология горного производства. Методические указания к выполнению курсовой работы. – Новокузнецк: СибГИУ, 1998.

2 Килячков А.П. Технология горного производства. – М.: «Недра», 1971.

3 Бурачков А.С. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. – М.: «Недра», 1983.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3