|
|
|
Угольная промышленность
Украины представляет собой мощный базовый сектор экономики страны,
насчитывающий около 380 предприятий, занимающихся добычей и обогащением
угля, геологической разведкой и строительством шахт, их автоматизацией и
механизацией, проектные и научно-исследовательские институты,
машиностроительные и ремонтно-механические заводы, бытовые и транспортные
организации. В настоящее время угольная промышленность переживает
кризисное состояние. Рынок энергетических углей на Украине пользуется
неудовлетворительным спросом из-за спада добычи угля. Поэтому основной
целью является увеличение добычи на шахте и выход на рынок угля нового
рентабельного предприятия с продукцией, привлекающей потребителей
качественными характеристиками. Перспективность добычи энергетических
углей марки ДГ и Г с допустимыми нормами зольности и содержания серы в них
определяется следующими условиями: ожидаемый подъем деловой активности на
Украине должен активизировать производство, использующее энергетические
угли Донецкой, Луганской, Днепропетровской и др. индустриальными
областями; реструктуризация угольной промышленности Украины предполагает
выбытие мощностей по добыче угля в связи с закрытием шахт, что потребует
воспроизводство этих мощностей за счет реконструкций действующих шахт и
увеличения их мощности; активизация международных связей, создание
совместных предприятий и производства. Высокая степень технической
готовности горных работ и поверхностного комплекса дают возможность
быстрого увеличения нагрузки на шахту, а гарантированный сбыт добытого
угля традиционным потребителям на местном рынке обеспечит получение
прибыли для шахты. Учитывая длительный срок службы шахты и ее богатые
природные ресурсы, реализация рассмотренного предложения может дать
стабильную прибыль на протяжении многих лет.
Актуальность темы
На сегодняшний день
является открытой тема доработки запасов с максимальным изъятием полезного
ископаемого. Эта тема является актуальной в связи с тем, что большое количество
полезного ископаемого остается в охранных и предохранительных целиках, а целики
в свою очередь значительно увеличиваются с увеличением глубин разработки и
ухудшением горно-геологических условий.Научно-исследовательские работы и практический опыт
на шахтах доказывают, что снижение потерь полезного ископаемого вполне реально,
но при условии применения дополнительных мер охраны выработок позволяющих
снизить нагрузку на крепь выработок, и снизить пучения почвы выработки.
Цель работы
Разработка технологической системы разработки в заданных условиях, с максимальным изъятием полезного ископаемого, и с наиболее минимальными затратами на охрану и поддержание горных выработок.
Рис1. - Анимированный рисунок столбовой системы разработки (Количество кадров 6, количество повторов 9)
Описание работыВ непосредственной кровле пласта m5 распространён аргиллит. Аргиллит темно-серый массивный средней устойчивости, средней крепости по шкале профессора М.М. Протодьяконова f=4-5, прочность на сжатие 40 Мпа, мощностью 9-13м. В основной кровле пласта залегает среднезернистый песчаник крепостью f=6 мощностью до 15м. В непосредственной почве пласта залегает аргиллит темно-серый массивный средней устойчивости, средней крепости по шкале профессора М.М. Протодьяконова f=4-5, прочность на сжатие 40 МПа, мощностью 0,7м. В основной почве пласта залегает песчаник светло-серый кварцевый мелкозернистый массивный, от средней крепости до крепкого f=7, мощностью до 15 м. Основными факторами влияющими на выбор варианта системы разработки пласта являются: |
1.Мощность пласта. На пластах весьма тонких и тонких стремятся применить сплошную систему разработки, а на пластах средней мощности и мощных – столбовые или комбинированные системы разработки. Так как проектируемый пласт m5 сложного строения, состоящий из двух угольных пачек мощностью 0,7 м – верхняя, 0,35 м – нижняя и прослоя породы мощностью 0,02 м, то полезная мощность пласта составляет 1,03 м, а вынимаемая, для действующего выемочного участка – 5-й северной лавы – 1,15 м. В связи с тем, что применяется в качестве средств крепления и управления кровлей в очистном забое механизированный комплекс КД-90 первого типоразмера, было принято решение производить выемку слабых пород почвы на величину 0,1м.
2.Угол падения пласта влияет на выбор направления подвигания очистного забоя. Когда угол падения находится в пределах 10-12 градусов, рекомендуется применять направление подвигания очистного забоя по падению пласта (в бремсберговых участках шахтного поля), кроме пластов мощностью более 2,0 м и слабых углях, и по восстанию пласта (в уклонных участках шахтного поля), кроме пластов с большим водопритоком в лаву – более 5 м3/час из-за возможного осложнения работ. Так как угол залегания пород, вмещающих угольный пласт m51в, составляет 10 градусов, то возможно применение вышеописанного способа при погоризонтном способе подготовки шахтопласта. Однако целью данного дипломного проекта является доработка запасов оставшейся части шахтного поля, запасы которого уже подготовлены с помощью уклонов по этажному способу подготовки, то принимаю направление подвигания очистного забоя -по простиранию пласта.
3.Глубина ведения работ влияет на эффективность поддержания выработок за лавой или в зоне её влияния, на возможность повторного использования выработок при комбинировании вариантов систем разработки и на выбор способа охраны участковых выработок. На данный момент времени ведения горных работ по пласту m51в, глубина расположения откаточного штрека 5-й северной лавы составляет 630 м при отметке поверхности земли “+180 м”.Конечная глубина у нижней технической границы шахтного поля составляет 835 м. Таким образом, при слабых вмещающих угольный пласт породах необходимо либо применение столбовой системы разработки с расположением выработок в массиве угля до ведения очистных работ и погашением их за проходом лавы, либо сплошную систему разработки «лава–этаж» с охраной участковых выработок бутовыми полосами вслед за проходом лавы. Также возможен один из вариантов комбинации рассмотренных систем разработки.
4.Характеристика пород вмещающих угольный пласт. При слабых вмещающих породах почвы пласта рекомендуется применять сплошную систему разработки со специальными способами охраны выемочных выработок. При столбовой системе разработки необходимо либо сразу проводить выработки с присечкой всего пучащего слоя пород почвы, либо большей его части (при этом планируемое поднятие оставшейся части слоя не должно превысить максимально допустимого уровня для применяемых в выемочных выработках средств транспорта), либо проводить мероприятия по недопущению поднятия пород выше допустимого уровня. При слабых породах кровли пласта выемочные выработки, при их длительном нахождении в зоне влияния горных работ, могут потерять свою работоспособность из-за потери податливости крепи и выхода её из строя в результате превышения возможных смещений пород кровли над пределом податливости крепи, установленной в выработке. Вмещающие же породы пласта m51в как кровли так и почвы относятся к породам средней устойчивости (породы непосредственной кровли – сланец песчаный мощностью 10 м и крепостью по шкале профессора М.М. Протодьяконова f=4; породы основной кровли –песчаник мощностью до 10 м и крепостью f=6, относящийся к категории легкообрушаемых; породы непосредственной почвы – сланец песчаный мощностью 0,7 м и крепостью f=4 (средней устойчивости); ниже в основной почве пласта залегает крепкий песчаник мощностью 8,0-20,0 м и крепостью f=7).
5.Крепость угля влияет на выбор средств выемки угля в очистном забое и на направление подвигания очистного забоя при работе лав по падению-восстанию пласта. Так как уголь пласта слабый, а вмещающие породы и наличие горно-геологических нарушений не позволяют применить выемку угля с помощью струговых установок, то в очистном забое применяем механизированный комплекс с узкозахватным выемочным комбайном. Как было сказано выше, направление подвигания очистного забоя принято по простиранию пласта.
6.Обводнённость пласта отрицательно влияет на работу очистных и подготовительных забоев при подвигании их по падению пласта. Пласт m51в обводнён, однако это не влияет на работу очистных и подготовительных участков, так как направление выемки и подвигание производится по простиранию пласта, а проведение выемочных выработок осуществляется по направлению с уклоном в сторону наклонных выработок для стока воды.
7.Склонность угля к самовозгоранию.
8.Опасность пласта по внезапным выбросам угля и газа.
9.Опасность пласта по горным ударам. Пласт m51в относится к категории неопасных пластов по внезапным выбросам угля и газа и неопасных по горным ударам, однако, опасен по взрывам угольной пыли.
10.Газообильность выемочного участка в целом и метановыделение из пласта и выработанного пространства на выемочном участке в частности. При высоком ожидаемом метановыделении на выемочном участке возможно снижение ожидаемого уровня добычи по газовому фактору. Поэтому целесообразно в таких случаях применять наиболее рациональные системы разработки, дающие возможность увеличивать нагрузку на лаву по газовому фактору – комбинированные с прямоточным проветриванием, подсвежением исходящей струи воздуха из лавы и выводом её на выработанное пространство. Шахта «Добропольская» ГПДУ «Добропольеуголь» относится к сверхкатегорным по выделению газа метана, т.е. с относительным метановыделением более 15 м3/т.
11.Гипсометрия пласта влияет на применение средств транспорта полезного ископаемого от очистного забоя. При сложной гипсометрии применяю откатку добытой горной массы в вагонетках с помощью электровозов, а при спокойной – транспорт угля конвейером.
12.Нарушенность разрабатываемого участка шахтопласта. В нарушенных горно-геологическими разрывными нарушениями участках пласта целесообразно применять столбовые или комбинированные системы разработки на базе столбовых для возможного обнаружения зон нарушения пород. При сплошной и комбинированной на базе сплошной системах разработки такой возможности нет.
В качестве первого варианта системы разработки, принятого к рассмотрению, возмем комбинированную систему разработки столбовой со сплошной изображенную на рисунке 2
Рис2. - Комбинированная система разработки столбовой со сплошной с пластовым расположением выработок
В качестве альтернативного варианта системы разработки применяю – комбинированную систему разработки столбовой со сплошной с прямоточным проветриванием на участке, вывозом исходящей из лавы вентиляционной струи на выработанное пространство и подсвежением ее на конвейерном штреке, охраной конвейерного штрека за проходом лавы – бутовой полосой и проведением вентиляционного штрека заново за лавой с отставанием от нее вприсечку к конвейерному штреку верхнего этажа,изображенную на рисунке 3
Рис3. -Комбинированная система разработки столбовой со
сплошной с проведением вентиляционного штрека вприсечку к откаточному
Для сравнения предлагаемых систем разработки и выбора наиболее рационального варианта для данных горно-геологических условий, ссылаясь на результаты решения по способу охраны участковых выработок, делаю вывод, что вариант повторного использования конвейерного штрека в качестве вентиляционного с охраной выработки за проходом очистного забоя экономически выгоднее, чем проведение вентиляционного штрека вприсечку к выработанному пространству.
Выбор рационального варианта системы разработки с помощью составления и решения экономико-математической модели позволит окончательно сделать выбор лучшего для данных условий варианта системы разработки.
Для сравнения этих двух вариантов и выбора наиболее рационального необходимо составить и решить экономико-математическую модель (ЭММ), учитывающую затраты на проведение выработок К, поддержание выработок R, и транспорт полезного ископаемого G, общий вид которой представлен выражением:
С – удельные затраты, грн/т;
Z – запасы угля, т.
После расчета (ЭММ) можно в очередной раз убедиться, что первый вариант системы разработки: комбинированная столбовой со сплошной с выемкой одинарными лавами по простиранию пласта с прямоточным проветриванием на выемочном участке, с выводом исходящей из очистного забоя струи на выработанное пространство и подсвежением ее на конвейерном штреке, с повторным использованием конвейерного штрека в качестве вентиляционного и охраной его за проходом лавы с помощью искусственного охранного сооружения, наиболее целесообразная для данных горно-геологических условий.
На этой страничке представлен
расчет формулы с использованием JavaScript.
где: Приведем возможную степени пучения почвы по
расчитанному критерию пучения:
Для Hp =650м:
Если 14 < Кn ≤ 15 - это пучащие почвы, необходимо применять подрывку почвы специальными агригатами или производить мероприятия по устранению пучения почвы.
Для Hp =830м:
Если 18 < Кn ≤ 20 - это слабопучащие почвы, которые не требуют постоянного контроля над собой а мероприятия по устранению пучения, производятся без расчетов.
2. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. – Л.: ВНИМИ, 1986. – 222 с.;
3. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. Учебное пособие для ВУЗов/Сапицкий К. Ф., Дорохов Д. В., Зборщик М. П., Андрушко В. Ф. – 4-е издание. М.: Недра, 1981. – 311с.;
4. Производственные процессы в очистных забоях угольных шахт /И.Ф. Ярембаш, В.Д. Мороз, И.С. Костюк, В.И. Пилюгин. – Донецк, РИА ДонГТУ, 1999. – 120 с.;
5. И;Производственные процессы в очистных забоях угольных шахт /И.Ф. Ярембаш, В.Д. Мороз, И.С. Костюк, В.И. Пилюгин. – Донецк, РИА ДонГТУ, 1999. – 120 с.;
6. Правила безопасности в угольных шахтах. – К.: 1996. – 421с.;
Использование возможностей JavaScript!
В качестве примера расчитаем степень пучения почвы
выработки, который дает большую роль на
состояния выработки для предварительного выбора
способов и средств поддержания выработки. Oпределяется по
фромуле:
Hp - глубина
залегания выработки, м;
Rn - прочность вмещающих
пород, МПа;
Список использованной литературы:
1. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. Учебник для вузов. Д.В.Дорохов, В.И.Сивохин и др. Под общей ред.Д.В.Дорохова. - Донецк, ДонГТУ. - 1997. - 344с;