Разработка пластовых месторождений

  В целях  снижения потерь угля и удельного  объема проведения

подготовительных  выработок широкое распространение  получила отработка без оставленных  целиков между выемочными выработками  в соседних ярусах. В этом случае, например, конвейерный штрек не погашают, а поддерживают, чтобы использовать в качестве вентиляционного при выемке нижележащего столба. Если конвейерный штрек погашают, то вентиляционный штрек нижележащего яруса можно пройти вприсечку к выемочной выработке в отработанном столбе.

  Отработку ярусов в панели осуществляют, как правило, в нисходящем порядке. В большинстве случаев в панели работает один очистной забой, редко – два. В отдельных случаях для повышения концентрации горных работ на пологих пластах в панели применяют отработку спаренными лавами. Спаренными лавами считают такие лавы, которые независимая отработка которых невозможна. Опережение между лавами отсутствует или составляет не более 3 – 4 м. Обе лавы работают на один конвейерный штрек.

  Уголь от очистного забоя транспортируют по конвейерному штреку, затем по бремсбергу до погрузочного пункта на откаточном штреке. Свежий воздух в очистной забой подают с откаточного штрека по ходкам и конвейерным штрекам. Исходящая струя по вентиляционному штреку поступает в ходки и далее на вентиляционный горизонт шахты или по шурфу на поверхность. На наклонных пластах средней мощности применяют систему разработки длинными столбами по простиранию с разделением этажа на подэтажи.

  Подготовка выемочного поля заключается в проведении между этажным откаточным и вентиляционным штреками участкового бремсберга, промежуточных штреков и разрезной печей. Отработка столбов осуществляется в направлении к участковому бремсбергу. Обычно этаж делят на два, редко – на три подэтажа. Длина лавы 150 – 200 м. Верхние этажи опережают нижние. Уголь из верхней лавы по промежуточному конвейерному штреку поступает на участковый бремсберг и далее на погрузочный пункт откаточного штрека. 

4.1 Выбор и обоснование  системы разработки. 

  Так как схема подготовки погоризонтная, я выбрал систему разработки длинными столбами по падению. Она имеет ряд преимуществ, основными из которых являются:

- возможность  обеспечения в пределах выемочного  участка постоянной длины лавы  при проведении наклонных выработок строго по заданному направлению, что особенно важно при работе механизированных очистных комплексов, сокращение или увеличение длины которых в период эксплуатации связано с определенными трудностями;

- простая, следовательно,  более надежная схема подземного транспорта;

- прямоточная  схема проветривания лавы в  пределах выемочного участка  с обособленной подачей свежего  воздуха к местам выделения  метана, полезные утечки воздуха  из лавы через выработанное  пространство в одну из выемочных выработок, что особенно важно при разработке весьма газоносных пластов. 

4.2 Технические средства  очистных работ. 

  Под технологией очистной выемки следует понимать совокупность производственных процессов, выполняемых в определенной последовательности в пространстве и времени и направленных на получение годовой продукции.   

  В очистную выемку входят следующие процессы:

1. Очистная выемка
2. Крепление забоя
3. Управление кровлей

  Очистная выемка – это совокупность процессов отбойки, (отделение угля от массива) погрузки отбитой горной массы на забойное транспортное средство, доставка полезного ископаемого по забою до транспортной выемки.

  В лавах  очистную выемку угля ведут  по фланговой и фронтальной  схемах.

  При фланговой схеме отделение угля от массива производится на узком участке (в одной точке очистного забоя), выемочная машина вынимает полосу угля определенной ширины (ширина захвата исполнительного органа выемочной машины).

  По ширине захвата исполнительного органа выемочные машины различают:

    1. Узкозахватная выемка

r=0,5;0,63;0,8 м.

    2. Широкозахватная выемка

r=1 м. и более

4. струговая выемка

r=0,03 – 0,15 м.

  При узкозахватной и широкозахватной выемках уголь отделяется резанием, а при струговой выемки уголь отделяется сколом.

  Фронтальная схема – это отделение угля от массива производится по всей длине лавы.

  Управление кровлей – это совокупность мероприятий по регулированию нагрузки на крепь очистного забоя проводимых для эффективной и безопасной выемки полезного ископаемого.

  Различают следующие способы управления кровлей:

    1. Полное обрушение

    2. Частичное обрушение

    3. Частичная закладка

    4. Полная закладка

    5. Плавное опускание (прогибание)

  Основным процессом в технологии добывания твердых полезных ископаемых является разрушение, т.е. отделение их от массива и дробление до кусков кондиционной крупности для удобства погрузки и транспортирования.

  При подземной добычи разрушение угля может осуществляться механическими средствами, взрывчатыми веществами, гидравлическим способом. Основной является технология с механическим разрушением угля, которая может осуществляться с постоянным присутствием рабочих в очистном забое и без постоянного их присутствия.

  В зависимости от применяемых средств механизации очистных работ и поддержания обнаженных пород в при забойном пространстве можно выделить следующие способы выемки угля: комплексом оборудования, очистным комплексом и очистным агрегатом, а также с применением отбойных молотков и взрывчатых веществ (ВВ).

  Механизированным очистным (добычным) комплексом называют совокупность взаимно увязанных по своим параметрам и кинематическим связям машин и оборудования, обеспечивающих комплексную механизацию процессов выемки угля при местном управлении ими. В комплексах допускается замена одного типа оборудования другим (например, комбайнов, крепи).

  В механизированный комплекс входят: выемочная машина – узкозахватный комбайн (или струговая установка); забойный цельнопередвижной или изгибающийся конвейер; гидрофицированная крепь; крепь сопряжения лавы со штреками; перегружатель; гидро- и электрооборудование; различное вспомогательное оборудование (кабелеукладчик, предохранительные лебедки, системы орошения и пылеотсоса и др.)

  Для отработки пластов с углом падения до 35º применяют механизированные очистные комплексы: КМ – 138, КМ – 142, КМ – 144, Джой и другие.

  Так как угол падения пластов составляет 6º, мощность пластов 1,8; 2,9 и 3 метра я принял механизированный комплекс КМ – 138 с механизированной крепью М 138/4 и забойным скребковым конвейером Анжера. Очистной комбайн 2КШЭУ, а проходческий комбайн 1ГПКС.

  Характеристика комплекса:

Длина комплекса  в подставке 200 м.

Тип крепи поддерживающая – оградительная.

Сопротивление секции 4200 Н

Сопротивление крепи 900 – 1000 Н

Шаг установки  крепи 1,5 м.

Шаг передвижки крепи 0,8 м.

Конструктивная  высота крепи min 950

                                                     max 1995

Тип основной кровли по нагрузочным свойствам – тяжелая

Класс непосредственной кровли – средняя устойчивая

Площадь проходного сечения для струи воздуха, м. кв. 2,88m+0,3.

  Характеристика механизированной крепи:

Габариты секции крепи

высота min 1,53

             max 3,54

длина 6,170

ширина 1,4

Масса секции крепи 13,3/14,3. 

4.3 Размеры выемочных  полей и очистных  забоев. 

  Выемочным полем называют часть пласта в пределах этажа, разработку которого осуществляют с применением участковых (промежуточных) бремсбергов, скатов или квершлагов. Размер выемочного поля по простиранию на пологих пластах находится в пределах 750 – 1500 м., на крутых – 350 – 500 м.

  Очистной забой – это горная выработка, предназначенная для выемки полезного ископаемого.

  Различают длинный очистной забой (лава) и короткий очистной забой (заходка, камера).

  Длинный очистной забой – это протяженная очистная выработка один бок, которой ограничен угольным массивом, а другой – крепью, кровля и почва являются вмещающими породами.

  Короткий очистной забой – это выработка небольшой протяженности, ограниченная по бокам угольным массивом или целиками угля.

  По расположению очистных забоев относительно элементов залегания пласта различают следующее подвигание очистных забоев:

    1. По падению

    2. По простиранию

    3. По восстанию

    4. Диагональное

    5. В крест простиранию

  Длина лавы на моей шахте составляет 200 метров, а выемочного столба – 1200 метров. 

4.4 Нагрузка на очистной  забой.

  Нагрузка  на очистной забой – это  способность механизированного  комплекса добывать уголь в  определенное количество времени.  Нагрузка  зависит от элементов  залегания пласта.

  Исходя, из расчетов на шахте будет добывать уголь один очистной забой. 

4.5 Проверка нагрузки  на очистной забой  по газовому фактору. 

А сут. пров.=(864*Vg*Fл*d*k)/(Kл*g)

  где Vg – допустимая скорость движения воздуха в очистном забое по правилам безопасности (6 м/с)

        Fл – поперечное проходное сечение для струи воздуха (2,88m-0,55)

Fл=2,88*3-0,55=8,09

         d – допустимая концентрация метана по правилам безопасности (перед забоем 0,5 после – 1), d=1%

         k – коэффициент учитывающий движение частиц воздуха по выработанному пространству, k=1,2 – 1,4, примем k=1,3

         Кл – коэффициент выделения газа в лаву, Кл=1,43 – 1,46, примем Кл=1,45

         g – относительная метанообильность участка, g=5м³/т.

А сут .пров.=(864*6*8,09*1*1,3)/(1,45*5)=7520 т/сут.

А сут. < А сут. пров.; 4898,88<7520,

  Проверка  по газовому фактору дает положительный  результат. 
 

4.6 Определение числа  действующих забоев. 

  Количество  очистных забоев определяется  по формуле:

n оч. з.=(Коч.*Аш. сут.)/Асут.,

  где А ш. сут. – добыча шахты в сутки,

         К оч. – коэффициент учитывающий добычу угля из подготовительных забоев, К оч.=0,89 – 0,92,

         А сут. – нагрузка на очистной забой в сутки.