Проведение выемочных печей

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….	4
1. Проведение выемочных  печей………………………………	5
2. Определение ширины  выемочного столба…………………	6
3. Определение ширины  выемочного столба в зависимости  от типа выемочной машины…………………………………………..	7
4. Ограничения при выборе размеров  заходки……………….	10
5. Расчет уровня подземных потерь…………………………	12
6. Объемы горных работ и горно-технические  показатели….	13
7. Расчет технологического водоснабжения  участка………...	17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………	19

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

1. Проведение выемочных печей

 

Угол наклона аккумулирующего и вентиляционного штрека для самотечного гидротранспорта определяется:

 

где δ – угол наклона оси выработки к плоскости горизонта, обеспечивающий самотечный гидротраспорт;

δ = arctg i, (i = 0,06 ÷ 0,07), α  – угол падения пласта (α  = 250).

δ = arctg 0,06 = 3,43 (sin3,43=0,052; sin25=0,42)

 

ψ=arcsin

При проведении выемочных печей комбайном выемка по падению допустима при угле падения до  130– 150. При больших значениях угла выемочные печи проводят диагонально.  Угол между осью диагональной выемочной печи и линией простирания пласта не должен превышать угла Ψ1 значение которого определяется из выражения:

 

 (sin13=0,225; sin25=0,42)

С увеличением угла падения пласта угол Ψ1 уменьшается, а длина выемочных печей возрастает.  Эксплуатационными испытаниями установлено, что при величине угла между осями аккумулирующего штрека и выемочной печи менее 450 – 500, т.е. при угле падения пласта более 230 – 250 применение схемы отработки яруса из выемочных печей нецелесообразно.

Длина выемочной печи при известной высоте яруса определяется из выражения:

 

где hя – наклонная высота яруса (этажа) принимается согласно выбранной системе разработке, м (100 м);

bя – ширина межъярусного (межэтажного) целика, м (при этажной системе разработке равна нулю);

аш –  ширина межъярусного (межэтажного) целика (вентиляционного или аккумулирующего) штрека, м (10 м);

 

 

2. Определение ширины выемочного столба

Минимальная ширина выемочного столба bmin определяется из условия обеспечения его устойчивости (рис) и рассчитывается по формуле разработанной на основе экспериментальных исследований по установлению зон запредельного состояния угольного массива в целиках от 5 до  16 м, при глубине горных работ до 350 м.

 

hв – высота выработки, м;

Υt1 – Функция ползучести, учитывающая изменение свойств угольного массива во времени (Υt1 = 2,39);

К – коэффициент концентрации напряжений (К=3);

γп – плотность горных пород принимать равной 2,5 т/м3;

Н – глубина горных работ  (Н = 150 м);

F1 – коэффициент учитывающий отношение упругой деформации к полной при деформировании угля до разрушения, F1 = 0,6-0,8 для слабых углей, F1 = 0,6 для прочных углей, способных накапливать упругую энергию, F1 = 0,8;

σсж у – предел прочности угля на одноосное сжатие, т/м2;

 

 fу – коэффициент крепости угля ( fу =1);

m – мощность угольного пласта, м;

d1 и d2 – коэффициента, учитывающие трещиноватость  угольного массива, d1=0,4-0,8 и d2=1,35-2,7

lя – размер несущего ядра в выемочном столбе, м, который следует принимать при

 

 

=4,46 м

 

 

3. Определение ширины выемочного столба в зависимости от типа выемочной машины

Ширина выемочного столба при механогидравлической выемке угля определяется по техническим характеристикам выемочного комбайна и способа управления: для всех типов комбайнов с ручным управлением bм ≤ 8 м, с дистанционным bм ≤ 20 м; при гидромониторной выемке определяется по формуле:

 

 

где lр – рабочая длина гидромониторной струи, м;

Y1 – ширина заходки, м определяется по формуле;

 

 

где Кф – коэффициент формы потока, зависит от проточной части ствола и составляет для гидромониторов типа ГМДЦ = 2,5, 12ГД, 12ГП = 2,8 для 16ГД и 16ГО = 3,0.

dн – диаметр насадки, м (0,028 м)

Е – коэффициент турбулентной структуры струи;

 

0,006

где  Dств. – диаметр проточной части ствола гидромонитора; для гидромониторов типа ГМДЦ Dств. = 0,11 м., а для 12ГД и ГП - Dств. = 0,13 м

v – коэффициент кинематической вязкости = 10-6 м3/с;

Расход воды через ствол гидромонитора Q определяется по формуле:

При известном (принятом) dн на очистных работах (dн = 24, 25, 28, 30, 32).

, м3/с,

где Р – рабочее давление в Па; (Р=12 МПа)

r - плотность технической воды = 103, кг/м3.

dН – диаметр насадка, м (dН =0,028 м);

m - коэффициент расхода для коноидальных насадок = 0,97; для других = 0,95.

Необходимое рабочее давление Р в канале ствола гидромонитора при гидроотбойке угля должно быть:

3Rу ≤ P ≤ 12Rу

где Ry – условный предел прочности угля, Мпа.

Для определения значения Ry можно использовать и коэффициент крепости угля проф. М.М. Протодъяконова:

 или  , МПа;

 или  , МПа.

Выбираем большее значение Ry = 1,67 МПа.

3×1,67 ≤ P ≤ 12×1,67

5≤ P ≤ 20

, м3/с.

где Рк – критическое давление, Рк = 3 Ry = 3×1,67 = 5 МПа;

Y1 – ширина заходки, м определяется по формуле;

 

Lнк – шаг обрушения непосредственной кровли, Lнк = 1 – 5 м;

L0 – константа, L0 = 28 м;

а – ширина выемочной выработки, м (a = 2,5 м);

 

 

Окончательный выбор ширины выемочного столба

Окончательный выбор ширины выемочного столба осуществляется по следующим критериям:

если bм < bmin, то ширина выемочного столба принимается равной bmin, но в этом случае необходимо применять более высокопроизводительную выемочную машину;

при bм > bmin и если  , то ширину выемочного столба b принимать равной bmin;

при bм > bmin и если  , то ширину выемочного столба b принимать в пределах от bmin до bм, при это м выбор оптимальной ширины выемочного столба должен осуществляться по экономическим критериям согласно существующей методики расчета экономической эффективности.

bм = 11,66 м > bmin = 6,35 м,

,

Принимаем ширину выемочного столба b = 11 м

 

4. Ограничения при выборе размеров заходки

 

Выбор размеров заходки осуществляется по типу выемочной машины следующим образом:

при гидромониторной выемке угля и рассчитанных параметрах длины струи lр ширина заходки принимается такой, чтобы:

 

 м 

В итоге ширина заходки и соответственно ширина выемочного столба принимается равной 10 м.

при комбинированной выемке угля ширина заходки принимается такой, чтобы наибольшая диагональ заходки не превышала длину дистанционного управления lд= 20 м.

 

Расчет и выбор размеров подзавальных целиков

Для подзавальных целиков треугольной формы поперечного сечения в горизонтальной плоскости размер стороны определяется:

 

где Y – угол обрушения пород кровли, который согласно исследованиям составляет 190 – 200;

y – ширина заходки, м ; (y = b)

Н1 – активная зона действующих пород, которая составляет (6÷8)m, м;

m – мощность пласта, м;

где nц – количество подзавальных целиков, шт;

Rc – предел прочности угля на одноосное сжатие, т/м2 (Rc  = σсж ц);

γп – плотность горных пород принимать равной 2,5 т/м3;

σсж ц – несущая способность целика, т/м2, определяется из условий:

, если σсж у > k · γп · Н,

, если σсж у ≤ k · γп · Н,

k – коэффициент концентрации напряжений (k=3);

Н – глубина горных работ  (Н = 150 м);

 tз – функция ползучести, учитывающая изменение свойств угольного массива во времени. Определяется приближенно по таблице в зависимости от коэффициента крепости угля fу и времени существования подзавального целика tз;

Коэффициент крепости fу	tз, часов
	0,5	1,0	2,0	4,0	8,0	12,0	18,0	24,0	36,0	48,0	72,0
0,3	1,13	1,16	1,20	1,25	1,30	1,34	1,39	1,42	1,48	1,52	1,61
0,5	1,12	1,15	1,18	1,22	1,27	1,31	1,35	1,38	1,43	1,47	1,55
1,0	1,09	1,11	1,14	1,17	1,21	1,24	1,27	1,29	1,33	1,36	1,42
1,5	1,06	1,08	1,10	1,11	1,14	1,16	1,18	1,20	1,23	1,25	1,29

 

 

σсж у – предел прочности угля на одноосное сжатие, т/м2 (σсж у = 800 т/м2 );

 

 т/м2  если 800 < k · γп · Н = 3·2,5 ·150 = 1125

, если 800 ≤ 1125,

Размер стороны подзавального целика, м равен:

 м

 

Определение производительности гидромонитора

Теоретическая производительность гидромонитора по углю, Птеор определяется, как:

, т/с

где Ψ – теоретическая консистенция, т.е. отношение массы твердого  (отбитого) к массе израсходованной  воды, взятых за один и тот же промежуток времени. В расчетах Т:Ж принимается равным не более 1/3=0,33 иначе пульпа не потечет, если Ψ > 0,33 принимают консистенцию равную 0,33.

 или 

= 0,33

= 0,71

 т/с = 112 т/ч (по  углю)

Эксплуатационная производительность по участку, Пэ (по углю):

Пэ = Птеор · Кн

где Кн – коэффициент, учитывающий неравномерность подачи воды в заходку

(Кн = 0,86÷0,7)

Пэ = 0,031 · 0,7 = 0,022 т/с = 78 т/ч (по углю)

 

5. Расчет уровня подземных потерь

 

Формула для определения потерь угля в заходке при оставлении целиков треугольной формы поперечного сечения выглядит следующим образом:

, т

где γу – объемный вес угля, т/м3;

x – длина заходки, м

y – ширина заходки, м

kп – коэффициент, характеризующий величину потерь угля в потолочине, который по данным наблюдений, проведенных на различных пластах гидрошахт Кузбасса, равен 0,05 – 0,08.

где kн - коэффициент, характеризующий величину потерь угля от недомыва, который по данным наблюдений, проведенных на различных пластах гидрошахт Кузбасса, равен 0,03 – 0,06.

 т 

Потери угля в целом по очистному забою (заходке) Пзах определяются

 

 

 

где Zгеол – геологические запасы угля в односторонней или двухсторонней заходке, т.

Zгеол = x · y · m · γу

Zгеол = 11 · 11 · 3,6 · 1,3 = 566,3 т

 

Промышленные запасы заходки определяются по формуле:

 

kизв – коэффициент извлечения угля из заходки;

 

 

 

 

6. Объемы горных работ и горно-технические показатели