ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Вугілля є основою паливно-енергетичного комплексу України. В умовах переходу країни до ринкової економіки зростає потреба в збільшенні рівня видобутку вугілля при зниженні його собівартості. Найважливішим завданням вугільної промисловості є подальше технічне переозброєння та реконструкція шахт Донбасу на базі передової техніки і технології видобутку вугілля і проведення гірничих виробок, а також впровадження нових прогресивних типів і видів кріплення і нових способів охорони гірничих виробок.

На шахтах України близько 70 % виробок, що підтримують знаходяться в незадовільному стані. Зі збільшенням глибини розробки погіршуються умови підтримки гірничих виробок. На жаль НДІ Україні в даний час нечисленний і не можуть повною мірою забезпечувати виробничників необхідними технічними рішеннями. Для поліпшення ситуації необхідно збільшувати державою фінансування НДІ.

1. Актуальність теми

Вирішення питання щодо підвищення навантаження на очисний вибій, є одним з важливих у гірничій промисловості. Це питання вимагає постійної уваги фахівців даної галузі.

Дана тема включає в себе ланцюг факторів, які взаємодіють між собою і у значніи мірі впливають на результат. Виявляючи ці фактори на підприємстві, ми отримуемо можливість детально розглянути питання пов'язані з підвищенням навантаження на очисний забій.

Навантаження на очисний вибій є важливим фактором, що має вирішальний вплив на техніко-економічні показники роботи добувних ділянок і в цілому шахти. З її збільшенням знижується собівартість видобутку вугілля і підвищується продуктивність праці робітників. Необхідно прагнути до досягнення максимально можливого навантаження на очисний вибій, яка обмежується продуктивністю виймальних машин і газовим фактором.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Мета роботи – розробка заходів по підвищенню навантаження на очисний забій.

Наукова новизна – комплексний підхід, що включає в себе вибір системи розробки, схеми провітрювання, дегазації, охорони виїмкових виробок, раціональних способів підтримування виїмкових виробок, засоба підтримування сполучення лави зі штреком, типу і типорозміру механізованого комплексу, підвищення коефіцієнта машинного часу.

Основні задачі дослідження:

  1. Аналіз умов провітрювання добувних ділянок.
  2. Аналіз і розробка заходів по усуненню недоліків технологічної схеми роботи дільниці.
  3. Розробка заходів по збільшенню коефіцієнта машинного часу.

Об'єкт дослідження: шахта В. І. Леніна.

Предмет дослідження: гірниче обладнання та гірничі виробки шахти В. І. Леніна.

3. Технологічна характеристика шахти

Шахта імені В. І. Леніна побудована за проектом інституту «Південдіпрошахт» і введена в експлуатацію в 1955 році з проектною потужністю 750 тис. тонн. вугілля на рік. За проектом, виконаним інститутом «Донгіпрошахт» в 1993 г. «О доцільності розкриття і підготовки запасів Каменської свити», проектна потужність визначена 600 тис. тонн на рік. З 2006 року проектна потужність встановлена 300 тис. тонн на рік. Зниження проектної потужності в 2 рази пов'язано з відпрацюванням пласта l1 і переходом на більш тонкий пласт k6н, а також зносом основних виробничих фондів, практичною відсутністю обігових коштів.

Остання реконструкція шахти виконана в 1974 році;

Категорія шахти по газу – небезпечна за раптовими викидами вугілля та газу;

Відносна метановість – 15.7 м3/т.с.д;

Абсолютна – 13.1 м3/хв;

Загальний приплив води в шахту – 735 м3/год.

Максимальна глибина ведення гірських робіт – 875 м

Максимальна глибина ведення очисних робіт – 658 м

Протяжність діючих гірничих виробок – 38,59 км

з них не задовольняють ПБ – 4,7 км. або 12,2 %

Шахта розробляє два пласти:

l21 – загрозливий за раптовими викидами вугілля і газу, небезпечний по вибуховості вугільного пилу, не схильний до самозаймання, геологічна потужність m = 0,87–0,89 м

зольність пласта А = 27,5 %, сірка S= 3,9 %;

k6н – небезпечний за раптовими викидами вугілля і газу, не небезпечний по гірських ударів, небезпечний по вибуховості вугільного пилу, не схильний до самозаймання, геологічна потужність m = 0,69–0,75 м

зольність пласта А = 25,7 %, сера S = 3,1 %;

Запасы на 01. 01. 2012 г.:

3.1 Аналіз гірничотехнічної ситуації при відпрацюванні запасів на даному шарі.

Шахтне поле розкрите п'ятьма вертикальними стволами.

Західний вентиляційний ствол погашений.

Ствол № 2 знаходиться на стадії ліквідації.

Спосіб підготовки шахтного поля по пласту k6н – погорізонтний.

Система розробки – суцільна.

Схема провітрювання шахти – центрально-віднесена.

Спосіб провітрювання – всмоктуючий.

Управління покрівлею в лавах – повне обвалення.

Підготовчі виробки проводяться комбайновим способом.

Газовиділення з пласта в привибійний простір становить

qуч = 8,56 м3/т.с.д., а з виробленого простору qв.п = 8,635 м3/т.с.д.

До кінця 2011 року роботи з виїмки вугілля по пласту k6н були припинені у зв'язку зі зменшенням потужності пласта. План гірничих робіт по пласту k6н узгоджено на малюнку 1.

План горных выработок

Рисунок 1 – Пласт k6н
План горных выработок (анимация: 7 кадров, 7 циклов повторения, 300 килобайт)

4. Встановлення факторів, що впливають на видобуток вугілля з очисного вибою.

Максимально можливе навантаження на очисний забій приймається як мінімальна з двох величин: максимально можливого навантаження по продуктивності виїмкових машини і максимально можливого навантаження по газовому фактору.

где:

Ал.м – максимально можливе навантаження на очисний забій за продуктивністю виїмкової машини, т/сут;

Ал.в – можливе навантаження на очисний вибій за газовим фактором та провітрюванням, т/сут.

де:

Асм – середньо змінне навантаження на очисний вибій, т/добу;

nсм – кількість змін з виїмки вугілля за добу;

kгн – коефіцієнт зменшення навантаження при роботі очисного вибою при середніх умовах і відсутності порушень в межах виїмкової ділянки згідно [2] kгн = 1;

kи – коефіцієнт вилучення вугілля в очисному вибої.

Змінна навантаження на лаву розраховується за формулою:

де:

Тсм – тривалість робочої зміни, хв;

qк – середня продуктивність комбайна, т / хв;

kм – змінний коефіцієнт машинного часу по виїмці вугілля.

При різних значеннях коефіцієнта машинного часу по виїмці вугілля змінний і добовий видобуток з очисного вибою наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 – Видобуток з очисного вибою в залежності від коефіцієнта машинного часу

Км Асм, т/см Ал.м, т/сут
0,25 122,4 359,8
0,3 146,88 431,8
0,35 171,36 573,8
0,4 191,84 564
0,45 220,32 647,7
0,5 244,32 719,7
0,53 273 905

З таблиці 1 видно, що зі збільшенням коефіцієнта машинногочасу прямо пропорційно збільшується видобуток з очисного вибою.

Коефіцієнт машинного часу показує, яку частку робочого часу очисний вибій працює з видобутку вугілля[4–7]. Для його збільшення необхідно скоротити простої лави з різних причин (поломки виїмкових машин, відсутність напруги, простої транспортного ланцюжка, вивали порід покрівлі в очисному вибої, ремонт секцій механізованого кріплення і конвеєра в лаві, виїмка і кріплення ніш, зменшення продуктивності транспортного ланцюжка у зв'язку з незадовільним станом підготовчих виробок, що примикають до очисного вибою і т.д.)[8–10].

Аналіз фактичних простоїв та розробка заходів щодо їх збільшення, а отже, щодо збільшення коефіцієнта машинного часу буде проведений за даними звітності шахти.

4.1 Газовий фактор.

Необхідно забезпечити максимально допустиме навантаження на очисний забій, яка обмежується умовами провітрювання по газовому фактору.

4.2 Схема провітрювання виїмкової дільниці.

Максимально можливе навантаження на очисний забій по газовому фактору [1] розраховується за формулою:

где:

Ар – планований видобуток вугілля, Ар = 450 т/сут;

qр – відносна метановість, м3/т;

Qр – максимальна витрата повітря в очисній виробці (Qоч) або на виїмковій ділянці (Qуч), який може бути використаний для розведення метану до допустимих ПБ норм, м3/мин;

Максимальна витрата повітря розраховується за формулою:

де:

Vmax – максимально допустима по ПБ швидкість руху повітря по лаві, м/с;

Fоч – перетин лави, вільне для проходу повітря, м2;

kут.в – коефіцієнт, що враховує витоку повітря через вироблений простір.

Розраховується за формулою (для схеми провітрювання 1-М)
:

(Для схем провітрювання типу 1-В, 2-В і 3В)

де:

m – виїмкова потужність пласта з урахуванням породних прошарків, м;

f – середньозважений коефіцієнт міцності порід покрівлі на відстані від покрівлі виїмкового пласта рівному 8m;

Відносна метановість (для схем провітрювання 2–В і 3–В)

qp = qоч

(Для схем провітрювання 1–М і 1–В)

qp = qуч

Очікуване метановиділення з очисної виробки для схеми 1–М визначаємо за формулою:

де:

qпл – відносне метановиділення з пласта, м3/т;

kд.пл – коефіцієнт дегазації пласта kд.пл = 0,3 так як обрана схема дегазації розроблюваного пласта, свердловинами, пробуреними за повстання з відкатного штреку при стовповій системі розробки;

qв.п – відносне метановиділення із суміжних пластів і пропластков, що вміщує порода у виробленому просторі;

kд.в.п – коефіцієнт дегазації джерел метановиділення з виробленого простору kд.в.п = 0,4 так як обрана схема дегазації розроблюваного пласта свердловинами, пробуреними над куполами обвалення порід з вентиляційної виробки.

Очікуване метановиділення з очисної виробки, і максимально можливе навантаження на очисний забій по газовому фактору при різних схемах провітрювання і при інших рівних умовах наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 – Максимально можливе навантаження на очисний забій по газовому фактору

Типова схема провітрювання дільниці Напрямок руху струменя повітря Qр, м3/мин qр, м3/т.с.д. Алг, т/сут
1-М На масив 638 8,56 866
1-В На выраблений простір 708 8,83 1009
2-В На выраблений простір 708,5 4,45 3160
3-В На выраблений простір 708,5 4,45 3160

У таблиці 2 прийняті наступні позначення: 1, 2, 3 – тип схеми провітрювання виїмкової ділянки за ступенем відособленості розбавлення метану за джерелами надходження (1 – з послідовним, 2 – з частково відокремленим, 3 – з повністю відокремленим розведенням шкідливостей); М, В – позначають напрямок руху вихідного струменя з лави, відповідно, в бік масиву і в бік виробленого простору.

З таблиці 2 видно, що максимально можливе навантаження на очисний забій по газовому фактору в 3 рази вище при прямоточній схемі провітрювання з підсвіженням вихідного струменя повітря, ніж при возвратноточній схемі провітрювання. Це обумовлено тим, що при возвратноточній схемі провітрювання максимально припустима по ПБ концентрація метану на виході з лави становить 1 %, а при прямоточній схемі провітрювання з підсвіженням вихідного струменя повітря, максимально допустима по ПБ концентрація метану на виході з лави становить 2 % [3]. Крім того важливу роль відіграють коефіцієнти дегазації пласта і дегазації джерел метановиділення з виробленого простору. Дані коефіцієнти впливають на очікуване метановиділення в очисний вибій і залежать від прийнятого способу дегазації.

Висновок

Таким чином, для підвищення видобутку з лави необхідно зменшити простої та застосовувати прогресивні системи розробки з прямоточною схемою провітрювання виїмкової ділянки і підсвіженням вихідного струменя повітря.

Перелік посилань

  1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт: Учебник для всех организации и предприятий угольной промышленности при проектировании и реконструкции угольных шахт, включая строительство / С.В. Янко, С.П. Ткачук, Л.Ф. Баженова, А.И. Бобров, В.Е. Елисеев, Д.В. Еременко, А.Г. Заболотный, Н.Е. Именитов, Б.Н. Иотенко, Д.В. Кузьмин, В.П. Орлик, М.А. Патрушев, Г.М. Суслов – Киев; 1994 - С. 311.
  2. Технологія підземної розробки пластових родовищ корисних копалин: Підручник для ВНЗ. Частина II / Д.В. Дорорхов, В.І. Сивохін, О.С. Подтикалов. Під загальною редакцією Д.В. Дорохова. – 2-е вид., перероб., доповн. та перекл. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. – 265с.
  3. Правила безопасности в угольных шахтах. – Х.: Изд. «Форт», 2010. – 256 с.
  4. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. Под общей ред. Б. Ф. Братченко. М., «Недра», 1977. – 415с.
  5. Способы отработки выемочных полей. Гусев Ю.В., Самойлов В.Л., Бондаренко Ю.В. – Донецк: ДУНВГО,2002. – 124с.
  6. Правила технической эксплуатации угольных шахт. – М.: Минуглепром Украины, Киев – 2006, 350 с.
  7. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. – Изд. 4-е, дополнительное. – Л, 1986. – 222 с.
  8. Нагрузки на очистные забои действующих угольных шахт при различных горно-геологических условиях и средствах механизации выемки. – М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1991. – 48 с.
  9. СОУ10.1.00185790.011:2007. Підготовчі виробки на пологих пластах, вибір кріплення, способів і засобів охорони. – К.: Мінвуглепром України, 2007. – 113 с.
  10. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасным по внезапным выбросам угля, породы и газа М.: МУП СССР, 1989. – 191 с.