Расширение филиала "Шахта "Осинниковская" за счет ввода в отработку запасов филиала "Шахта "Тайжина"

Наращивание вентиляционного става и переноска датчика ДСВ производится в присутствии горного мастера при включённом вентиляторе местного проветривания.

Наращивание противопожарного става ППС производится в ремонтную смену под руководством горного мастера при снятом напряжении с забойным механизмов и отключения давления воды в ППС.

3.3 Выемка угля, крепление и управление кровлей в очистном забое

3.3.1 Горно-геологическая характеристика пласта Е-5 и вмещающих пород в лаве

Пласт Е-5 имеет сложное строение и представлен двумя угольными пачками. Общая мощность пласта 2.60-3.0 м (3.0 м), мощность чистых угольных пачек – 2.59 м., вынимаемая мощность – 3.0 м., породный прослой составляет 0.16 м. Кливаж угля развит в двух направлениях: Аз. падения 10º под углом 80º и Аз. падения 115º под углом 75º. В стратиграфическом разрезе пласт Е-5 залегает в 50 м ниже пласта Е-6 и в 26 м над пластом Е-4.

Уголь пласта относится к марке Ж (группа 2Ж).

Качественные показатели пласта Е-5:

1. Общепластовая зольность, %22.1

2. Эксплуатационная зольность, %26.2

3. Зольность чистых угольных пачек, % 7.8

4. Содержание влаги, % 2.5

5. Выход летучих веществ, %31.0

6. Пластометрические показатели, мм Х = 1, Y = 34

Повсеместно ожидается включение «колчеданов» карбонатного состава f=6-8, объемный вес – 2.45 т/м3. Колчеданы – до 5% , приурочены в основном к припочвенной части пласта.

Сопротивление угля резанию 130 кг/см2. Природная газоносность пласта Е-5 составляет 15-16 м3/т. Пласт с абсолютной отметки - 320 м угрожаемый по внезапным выбросам угля и газа, а с глубины 150 м. – угрожаемый по горным ударам, опасный по взрываемости угольной пыли. Уголь не склонен к самовозгоранию. Залегание пласта в пределах выемочного поля пологое, угол падения – 4-6º. Глубина отрабатываемой лавы 1-1-5-5 от поверхности 700 м.

Кровля пласта:

·                   ложная – 0.15-0.25 м сложена алевролитом мелкозернистым трещиноватым с включением углистого материала, весьма неустойчивая, склонна к обрушению вслед за выемкой угля. Допустимая площадь обрушения 5 м2, время обнажения до 5 минут. Коэффициент крепости породы по шкале профессора Протодьяконова составляет 3 -4;

·                   непосредственная – 5.0-5.5 м. – алевролит крупнозернистый, слоистый, средней устойчивости, в нижней части слоя (1,0-1,5 м.) имеет слабую устойчивость. Коэффициент крепости f = 3 - 4. Допустимая площадь обнажения 15-30 м2, время обнажения 30-45 минут. Кровля характеризуется по устойчивости – средняя, местами – неустойчивая.

·                   основная – 7.5-8.0 м. – песчаник темно-серый, слоистый, среднеустойчивый. Коэффициент крепости f=6-8 . Кровля труднообрушающаяся, зависающая, тяжелая по нагрузочным свойствам, по управляемости – от среднеуправляемой до трудноуправляемой.

Почва пласта сложена алевролитом мелкозернистым темно-серым, при намокании пласт склонен к пучению. Коэффициент крепости f=3-4. Сопротивление почвы на вдавливание составляет 4.5 МПа (45 кг/см2).

Гидрогеологические условия – благоприятные. Учитывая большую глубину разработки пласта и низкую обводненность вмещающих пород, прогнозный приток воды не превысит 3-5 м3/час, который можно ожидать в зоне тектонических разрывных нарушений. Связь угля с породами кровли и почвы слабая.

Гипсометрия пласта волнистая.

Опасные зоны:

1. Некачественно затампонированные геологоразведочные скважины №№ 1007 , 3844, 3885 , 3845. Пласт и вмещающие породы вблизи скважин обводнены, обладают пониженной устойчивостью за счет размокания. В опасной зоне возможно куполение кровли, повышенный отжим угля. При вскрытии ствола скважин возможно повышенное газовыделение, приток воды до 2.5 м3/час под давлением до 50 атм. с последующим постоянным притоком до 1-2 м3/час.

2. Зоны тектонических нарушений обусловлены наличием вблизи смесителей ослабленных, интенсивно трещиноватых вмещающих пород и угля.

3.3.2 Выбор системы разработки

Система разработки определяется порядком ведения очистных и подготовительных работ, увязанных во времени и пространстве выемочного поля,

Увязка во времени означает выполнение условий, при которых обеспечивается своевременная подготовка каждого нового очистного забоя к моменту полной доработки предыдущего, включая проведение всех подготовительных выработок, монтажные и профилактические работы.

Увязка в пространстве регламентирует такое взаимное расположение очистных и подготовительных забоев в пространстве выемочного поля, при котором оставшаяся до полного оконтуривания участка часть подготовительных выработок еще может быть проведена за оставшееся до окончания его работ время.

При выборе системы разработки необходимо обеспечить выполнение предъявленных к ним основных требований, к которым относятся такие требования, как безопасность работ, экономичность, обеспечение наибольшей возможности добычи угля при наименьших потерях полезного ископаемого.

Однако, немаловажное значение при выборе системы разработки играет учет горно-геологических, технологических и организационных особенностей. К ним принято относить такие факторы, как форма месторождения, глубина разработки, гипсометрия, угол падения пласта, механические свойства угля и вмещающих пород, газоносность и т. д.

На выбор системы разработки пласта Е-5 влияют такие факторы, как угол падения пласта, газоносность и нагрузка на лаву.

Исходя из горно-геологических условий залегания пласта Е-5, наиболее приемлемой является система разработки - длинные столбы по простиранию с выемкой угля в комплексно – механизированном забое. Способ управления кровлей – полное обрушение.

Данная система разработки позволяет:

1) полностью разделить подготовительные и очистные работы во времени и пространстве, что позволит эффективно использовать высокопроизводительную технику;

2) вести детальную разведку пласта в период подготовительных работ;

3) концентрировать нагрузку на очистной забой;

4) осуществлять комплекс мероприятий направленных на своевременную профилактическую подготовку пласта к выемке.

3.3.3 Вскрытие и подготовка выемочного участка

Вскрытие и подготовка выемочного участка произведено конвейерным и путевым уклонами, на фланге – фланговым уклоном. Выемочный столб оконтурен конвейерным и вентиляционным штреком, монтажной камерой.

3.3.4 Обоснование и выбор средств механизации очистных работ

Для обеспечения устойчивости и ритмичности работы шахты в целом, проектом предусматривается технологическая схема с применением механизированных комплексов, которые позволяют механизировать и совмещать во времени все основные операции технологического процесса в очистном забое.

В настоящее время целесообразнее применять механизированные комплексы третьего поколения, которые относятся к технике повышенного технического уровня. В их состав входят самозарубающиеся очистные комбайны с бесцепной системой подачи и конвейеры унифицированного ряда повышенной энерговооруженности. Эти комплексы применяются практически во всех условиях эксплуатации.

3.3.4.1 Выбор типа и типоразмера механизированной крепи

Тип механизированной крепи выбирается прежде всего исходя из соответствия ее технической характеристики и области применения горно-геологическим условиям эксплуатации на проектируемых к отработке пластах, выемочных полях и участках с учетом вынимаемой мощности и угла падения пласта, его газоносности, обводненности, состава и свойств пород кровли и почвы и др.

Условия применения механизированной крепи на шахте «Осинниковская» являются благоприятными, так как горно-геологические условия не накладывают никаких ограничений на применение механизированных комплексов.

Для условий залегания проектируемого участка шахтного поля наиболее оптимальным будет применение механизированной крепи поддерживающе-оградительного типа МКЮ 4.11/32, выбор которой исходит из фактической мощности пласта с учетом ее изменения в пределах выемочного поля.

Таблица №7 Техническая характеристика крепи МКЮ 4.11/32

3.3.4.2 Проверка крепи по проходному сечению

В силу того, что пласт Е-5 имеет относительную газообильность, составляющую 5.36 м3/т, необходимо сделать проверку возможности принятого типа крепи обеспечить необходимое по условиям проветривания проходного сечения рабочего пространства лавы.

После выбора требуемого типоразмера механизированной крепи необходимо в первую очередь провести ее проверку по фактору проветривания. Для этого необходимо сопоставить фактическую площадь сечения рабочего пространства данной крепи с полученной расчетным путем. При этом должно соблюдаться следующее условие:

 (34)

где: Sp- расчетная площадь сечения рабочего пространства крепи, м2;

Sф- фактическая площадь сечения рабочего пространства крепи, м2;

Кд- коэффициент естественной дегазации пласта;

qсн4- относительная газообильность пласта, м3/т;

Vд мах- максимальная допустимая скорость движения воздуха в очистном забое, м/с;

d- предельно допустимая концентрация метана в исходящей струе, %;

Кв.п.- коэффициент, учитывающий движение воздуха по выработанному пространству;

Qm= , м/мин.; (35)

где: М- мощность пласта, м;

r- ширина захвата комбайна, м;

- плотность угля, м3/т;

- возможная скорость подачи комбайна; м/мин.;

3*0.8*1.34*5=16.08м/мин.

=3.8 м2

3.8м2 < 6.48м2

Таким образом, выбранная крепь МКЮ 4.11/32 обеспечивает необходимое по условиям проветривания проходное сечение рабочего пространства лавы.

3.3.4.3 Выбор крепи сопряжения

Для проектируемого выемочного участка принимаем индивидуальную крепь, состоящую из СВП-22 и стоек 17 ГВКУ.

3.3.4.4 Выбор типа выемочного комбайна и забойного конвейера

Задача выбора типа выемочного комбайна сводится к анализу соответствия конструкции и параметров комбайна условиям применения их на данном пласте.

Для выемки угля в очистном забое принимаем комбайн К-500Ю, как наиболее энерговооруженный и способный обеспечить максимальную производительность в условиях пласта Е-5.

Таблица № 8 - Техническая характеристика комбайна K-500 Ю.

Тип забойного конвейера обычно регламентируется в составе комплекта оборудования принятого механизированного комплекса.

Для транспорта угля по лаве принимаем конвейер КСЮ-271.38.Л как наиболее подходящий по условиям проекта.

Таблица № 9 - Техническая характеристика конвейера КСЮ-271.38.Л

Определяем необходимую производительность конвейера, которая должна быть не менее теоретической производительности комбайна.

Qk=60*Qм*Кк*Кн*Кг*Ку, т/час (36)

где Qм- минутная машинная производительность комбайна, т/мин.;

Кг- коэффициент снижения производительности вследствие отказов,

Ку- коэффициент, учитывающий угол падения пласта и направление доставки по лаве,

Кк=, (37)

где - скорость цепи, м/с;

- скорость комбайна, м/с

Кк==1.09

Qк=60*6*1.09*1.51*1*0.85=503.6 т/час.

Конвейер КСЮ 271.38.Л имеет производительность 900 т/час. Следовательно, как показал проведенный расчет, выбранный конвейер обеспечивает производительность, необходимую для транспорта всего отбитого комбайном угля.

Определяем возможную максимальную длину конвейера Lк:

Lк= , м (38)

где Р=- тяговое усилие привода, Н

Р=,Н (39)

 N-суммарная мощность двигателей конвейера, кВт;

- КПД привода;

go- масса одного метра тягового органа, кг;

g- масса одного погонного метра транспортируемого материала;

- коэффициент сопротивления движению тягового органа;

В- угол наклона конвейера;

- коэффициент сопротивления движению угля;

Р==68850 Н

Lк==367 м

3.3.5 Определение длины очистного забоя, проверка по фактору проветривания

Длина очистного забоя является одним из основных параметров системы разработки, влияющих на технико-экономические показатели не только выемочного участка, но и всей шахты.

Длина очистных забоев, оборудованных механизированными комплексами, определяется в основном их конструктивными параметрами и строительной длиной механизированного комплекса поставляемого заводом изготовителем. Однако, во многих случаях оптимальная длина, зависящая от конкретных условий, не всегда совпадает с длиной комплексов в поставке.

Ориентировочно длину очистного забоя определяем по формуле:

Lл=, м (40)

где - продолжительность смены, мин.;

- время на подготовительно-заключительные операции, мин.;

 - время на выполнение концевых операций, мин.;

- количество циклов в смену, цикл.;

- коэффициент готовности комбайна;

- возможная скорость подачи комбайна, м/мин.;

- маневровая скорость комбайна, м/мин.;

- время на замену одного зубка, мин.;

- площадь торца вынимаемой полосы, м2;

- расход зубков на 1м2 отбитого угля, шт/м2;

- удельные затраты времени на вспомогательные операции, мин.;

м2;

Lл= =204.7 м,

Принимаем длину лавы 200м.

Проверка длины очистного забоя по газовому фактору:

Lл=,м (41)

где - площадь сечения забоя при минимальной ширине призабойного пространства, м2;

- коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству;

 - коэффициент, естественной дегазации пласта в период отсутствия работ по выемке угля;

Lл==353 м

Таким образом, принимаем длину лавы 200м.

3.3.6 Нагрузка на очистной забой

Суточная нагрузка на очистной забой с учетом горнотехнических факторов составит:

Асут.=, т (42)

где - время затрачиваемое на цикл, мин.;

, мин. (43)

где - скорость холостого хода комбайна, м/мин.;

суммарное время на вспомогательные операции цикла, отнесенные на 1м длины лавы, мин.;

Ко- коэффициент, учитывающий норматив времени на отдых;

Кк- коэффициент, учитывающий затраты времени на концевые операции;

- рабочая скорость подачи комбайна, м/мин.;

, м/мин., (44)

где -устойчивая мощность двигателей комбайна, кВт;

Nуст=0,75*400=300 кВт

- удельные энергозатраты на выемку 1т угля, кВт*ч/т;

0,15+0,0025*А=0,15+0,0025*132=0,48кВт*ч/т,

А- сопротивляемость угля резанию, кН/м;

=5 м/мин.

=112мин.

- время работы в очистном забое за сутки, мин.;

Т=(tсм-tп.з.)*Nсм, мин. (45)

где tсм- продолжительность смены, мин.;

tп.з.- продолжительность подготовительно-заключительных операций в смену, мин.;

Nсм- количество смен по добыче угля в сутки, см.;

Т=(360-54)*3=882мин.

- количество угля с одного цикла, т;

Ац=Lл*m*r**c, т (46)

где с- коэффициент извлечения угля из забоя;

Ац=200*3*0,8*1,34*0,98=635.04т

Асут.==5001т/сут.

Проверяем полученную суточную нагрузку по газовому фактору:

Аг=,т/сут., (47)

где - коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство;

- коэффициент, учитывающий естественную дегазацию пласта в период отсутствия работ по выемке угля в лаве;

- коэффициент, неравномерности газовыделения;

Аг==5133 т/сут.

Таким образом, полученная суточная нагрузка проходит по газовому фактору.

Необходимое количество циклов для обеспечения принятой суточной нагрузки составляет:

, цикл., (48)

=7.87циклов.

Принимаем 7.5 циклов в сутки.

Скорректируем суточную нагрузку в зависимости от принятого количества циклов:

Асут=Ац*Nц=635.04*7.5=4763т/сут. (49)

Окончательно принимаем суточную нагрузку на очистной забой, равну 4763т/сут.

3.3.7 Трудоемкость работ, численность рабочих и производительность труда

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15