Метаноносность и гидрогеология

Министерство по образованию и науке РФ

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра Разработки пластовых месторождений

 

Курсовой проект по дисциплине

Вскрытие и подготовка МПИ

 

Тема: «Вскрытие и подготовка шахтного поля»

 

Выполнил: ст. гр.

Проверил: ст. пр.

 

 

Новокузнецк 2010

 

Содержание

 

Исходные данные……………………………………………………………………3

Введение ……………………………………………………………………………..4

1. Горно-геологическая характеристика месторождения ПИ.………………….5

1.1. Тектоника……………………………………………………………………5

1.2. Стратиграфия………………………………………………………………..5

1.3. Неблагоприятные факторы…………………………………………………5

1.4. Обоснование выбора технологии выемки………………………………...6

2. Основные параметры шахты…………………………………………………...8

2.1. Расчет промышленных запасов шахтного поля…………………….…….8

2.2. Расчет среднесуточной нагрузки на очистной забой выемочного участка……………………………………………………………………….8

2.3. Расчет годовой мощности и срок службы шахты……………………….10

2.4. Действующая линия и число очистных забоев………………………….12

2.5. Режим работы шахты……………………………………………………...13

3. Вскрытие и подготовка шахтного поля……………………………….……...14

3.1. Планировка шахтного поля……………………………………………….14

3.2. Вскрытие шахтного поля………………………………………………….14

3.3. Подготовка шахтного поля……………………………………………….18

3.4. Альтернативные варианты вскрытия и подготовки шахтного поля…...20

3.5. Правила безопасности ведения горных работ при вскрытии и подготовке шахтных полей.........................................................................20

4. Горные выработки и объем горно-капитальных работ………………….…..21

4.1. Характеристика и основные параметры выработок …………...………22

4.2. Объем горных работ по вариантам……………………………………….24

5. Расчет затрат и выбор рационального варианта………………………….….24

5.1. Расчет капитальных затрат...……………………………………………...26

5.2. Выбор рационального варианта..................................................................30

6. Схема отработки одного горизонта пласта № 3……………………………..31

6.1. Раскройка шахтного поля пласта № 3 и сроки отработки выемочных

участков………………………………………………………………………….….31

6.2. Совмещенный график ведения подготовительных и очистных работ

пласта № 3…………………………………………………………………………..33

Заключение………………………………………………………………………….35

Список использованных литературных источников……………………………..37

 

 

 

 

Введение

 

На современном этапе развитие горнодобывающей промышленности России, требуется совершенствование техники и технологии добычи полезных ископаемых, строительства новых и реконструк­ции действующих шахт и рудников.

Объекты горной промышленности отличаются большой капиталоемкостью и требуют значительных материальных и трудовых затрат, длительных сроков проектирования и строительства. Эффективность капитальных вложений в горноподготовительные работы во многом зависит от способа и схемы вскрытия месторождения.

Необходимо стремиться к тому, чтобы выбранный способ вскрытия обеспечивал максимальную производительность труда при минимальной себестоимости 1 тонны угля. Этого можно достичь при выполнении ряда требований в период строительства и особенно эксплуатации шахты. К важнейшим из них следует отнести: минимальные первоначальные затраты и сроки строительства, концентрацию производства при условии увеличения до максимально возможных размеров нагрузки на очистной забой и на пласт при ограниченном числе одновременно разрабатываемых пластов, концентрацию грузопотоков на транспортные выработки и преимущественное применение конвейерного транспорта, эффективное проветривание горных выработок и др.

Шахтные поля вскрывают различными способами в зависимости от ряда геологических, горнотехнических и экономических факторов: формы и размера шахтного поля, мощности и угла падения пластов, числа рабочих пластов и расстояние между ними, глубины залегания, нарушенности месторождения и его газоносности пластов, производственной мощности шахты и срока ее службы.

В данном курсовом проекте с учетом вышеперечисленных факторов на основе исходных данных необходимо рассмотреть альтернативные способы и схемы вскрытия, подготовки и отработки шахтного поля и выбрать наиболее оптимальный вариант.

Целью курсового проекта является, разработка двух вариантов вскрытия, подготовки и отработки шахтного поля и выбор оптимального варианта с точки зрения капитальных вложений.

 

 

1. Горно-геологическая характеристика месторождения

 

1.1. Тектоника

Новобайдаевское месторождение одно из крупных месторождений Кузбасса. Шахтное поле имеет следующие границы:

- по простиранию 2200 м;

- по падению 2300 м.

Основной тектонической структурой района является главный моноклиналь, представляющий пологоволнистую полосу продуктивных отложений с пластами угля ускатской, ленинской, казанково-маркинскойсвит, ерунаковской и ильинской подсерий. Общее пологое падение на ряде участков осложнено флексурообразными складками и дизъюнктивными нарушениями типа согласных взбросов и обратных надвигов.

На данном участке продуктивная толща имеет углы падения 9-18˚ и установлено только одно дизъюнктивное нарушение.

 

1.2. Стратиграфия

Породы, слагающие юго-восточную окраину Кузбасса, представлены полным комплексом отложений осадочных пород от нижнего карбона до коры, повсеместно перекрытых с поверхности рыхлыми четвертичными образованиями.

Участки полей шахты в геологическом отношении занимают крайнюю северо-западную часть продуктивных отложений района, представленных промежуточно-ишановской подсвитой. Данная подсвита сложена мощными однородными пачками песчаников.

Основными наиболее устойчивыми пластами участка являются пласты m1, m2, m3, средняя мощность которых изменяется от 2.3 до 2.8 м. Остальные пласты характеризуются изменчивой мощностью, доходящей до нерабочей.

Литологический разрез представлен мощными отложениями разнозернистых песчаников, прослоями конгломератов, аргиллитов. Почти все пласты угля характеризуются выдержанностью, как по мощности, так и по строению.

 

Неблагоприятные факторы

Горные породы шахтного поля содержат свободной двуокиси кремния в пределах 25 – 30,4 % и поэтому являются силикозоопасными.

По гидрогеологическим данным и по «Каталогу углей СССР, склонных к возгоранию» все угольные пласты данного месторождения не склонны к самовозгоранию.

Метаноносность и гидрогеология

Глубина залегания поверхности метановой зоны в пониженных формах рельефа составляет 30 метров, на склонах и водоразделах 80 – 120 метров. Состав газов типичен для угольных месторождений, кроме основных газовых компонентов – метана, углекислого газа и азота установлено содержание тяжелых углеводородов и водорода. Максимальное содержание углеводородов в углях достигает 15 %, водорода – 9,6 %.

Все пласты основного поля шахты являются газоносными, но по степени метанообильности различны.

Учитывая полого-волнистое залегание пластов, благоприятное для локализации метана, пласты, принятые к разработке, следует считать опасными по газу.

Подземные воды относятся к типу трещинно-пластовых вод. Обводненность пластов и вмещающих пород незначительная. Приток воды по прогнозам не превысит 5 м³/час.

 

1.4. Обоснование выбора технологии выемки

В настоящее время наибольшее распространение получила комплексно – механизированная выемка угля, при которой ручной труд на всех основных и вспомогательных операциях заменяется работой машин, механизмов и устройств.

В одних и тех же горно-геологических условиях для выемки угля могут применяться различные комплексы. В подобных случаях основным критерием для выбора средств механизации являются нагрузка на очистной забой, производительность труда рабочего и себестоимость 1 тонны угля по лаве, участку или даже пласту, которые зависят от правильно выбранного способа выемки.

На выбор технологии влияют также и природные факторы. Мощность пласта играет существенную роль при выборе схемы работы выемочного комплекса. На пластах с мощностью свыше 2 м применяют, как правило, узкозахватные выемочные машины с барабанным, шнековым или буровым рабочим органом, работающие с рамы конвейера, а также струги с гидравлической крепью поддерживающего типа.

Угол падения пласта оказывает решающее влияние на выбор средств механизации. В данном случае угол падения пластов составляет 10°, что позволяет применять различные машины и механизмы без использования предохранительных устройств.

Свойства почвы и кровли имеет большое значение при современных схемах выемки угля узко- и широкозахватными комбайнами, работающими в комплексе с конвейерами, индивидуальной и механизированной крепью. Так как кровля по своей устойчивости допускает призабойное бесстоечное пространство, то выбор выемочной машины не ограничен.

Учитывая вышеперечисленные факторы, для выемки угля в очистном забое будет применяться комплекс КМ-138 с автоматизированной системой управления, состоящий из: механизированной крепи типа М-138, выемочного комбайна Кузбасс 500, а также забойного конвейера «Анжера – 30». Технические характеристики входящих в комплекс механизмов даны в таблицах № 1,2,3.

 

Техническая характеристика комбайна «Кузбасс» 500

^{табл. 1}

Вынимаемая мощность пласта, м	1.5 - 4.0
Угол падения пласта, град по простиранию	до 35
по падению	до 10
Производительность, т/мин	не менее 8
Суммарная номинальная мощность привода
комбайна, квт	(250*2+46*3)
Масса, т	30-35
Средства борьбы с пылью	высоконапорное орошение
Механизм подачи	электрический на базе электромагнитной муфты скольжения
Номинальная мощность, квт	45*2
Максимальная рабочая скорость подачи, м/мин	5.0 - 10.0
Тяговое усилие при максимальной рабочей скорости, кН
80% ресурс до капитального ремонта, тыс/т

 

 

Техническая характеристика скребкового конвейера «Анжера» 30

 

^{табл. 2}

Длина конвейера, м	до 310
Максимальная производительность, т/час
Количество блоков привода	2:04
Расположение блоков привода	продольное или поперечное
Применяемость по типам редукторов	БПА 160, РПК 80, РПК45
Мощность редукторов, квт	до 400
Тип электродвигателя	одно или двухскоростной
Тип муфты	гидромуфта предохранительная
Кол-во зубьев приводной звездочки	7;8
Способ разгрузки	прямой; боковой (правый, левый)
Применяемость по углу падения пласта, град по простиранию по падению по восстанию	от -25 до +25 от 0 до -15 от 0 до +15
Решеточный став длина по боковинам, мм ширина по боковинам, мм высота боковины, мм ресурс, млн.т	1080 1500
Угол взаимного поворота рештаков, град в горизонтальной плоскости в вертикальной плоскости	не более 3 не более 5
Тип рейки комбайнового движения	РКД, РПНС, 2УКП

 

 

Техническая характеристика механизированной крепи М-138

^{табл. 3}

Вынимаемая мощность пласта, м	2.0 – 3.5
Угол падения пласта, град по простиранию по падению	до 30 до12
Сопротивление по посадочному ряду кН/м
Сопротивление гидростойки, кН
Сопротивление секции, кН
Шаг установки секции, м	1.5
Вес, т	8.1
Изготовитель	Малаховский экспериментальный завод

 

 

2. Основные параметры шахты

 

2.1. Расчет промышленных запасов шахтного поля

 

Геологические запасы – это общие запасы месторождений, определяются по формуле:

 

Z геол =Zбал +Zзаб, (2.1.)

 

где Zбал – балансовые запасы шахтного поля, Zзаб-забалансовые запасы шахтного поля.

Балансовые запасы – это запасы, которые при существующем уровне развития техники и технологии отрабатывать экономически целесообразно.

Забалансовые запасы - это запасы, которые при существующем уровне развития техники и технологии отрабатывать экономически нецелесообразно (весьма тонкие,высокая зольность, пласты залегающие на больших глубинах).

При развитии техники и технологии забалансовые могут вступать в разряд балансовых.

n

Zбал = SH ∑ (mi + γi), (2.2.)

i=1

 

где S – размер шахтного падения по простиранию, м;

Н – размер шахтного поля по падению, м;

∑Рi – суммарная производительность рабочих пластов, т/м²,

i=1 определяется по формуле:

Zбал= SH (m1γ+m2γ +m3γ), (2.3.)

 

где m₁, m₂, m₃ – мощность пластов шахтного поля, м;

γ – объемный вес угля, т/м³;

Zбал=2200*2300*(2,3*1,29+2,7*1,29+2,8*1,29)=50913720 т

 

Часть балансовых запасов, которая остается в недрах, называется потери.

Часть балансовых запасов, подлежащая извлечению из недр, называется промышленными запасами.

 

Zпром = Zбал –Zпотер (2.4)

Потери определяются по формуле:

 

Zпот = Zобщ + Zо.г.н + Zэксп. (2.5)

 

где Zобщ – общешахтные потери,

Zо.г.н – около геологических нарушений,

Zэксп - эксплуотационные потери.

Zобщ = Z1 + Z2, (2.6.)

 

где Z1 – потери в охранных целиках,

 

 

Z1 = 2L [S+(H-2L)] * mс* γ (2.7)

 

 

Z1 = 2*50 [2200+(2300-2*50)] *10.062 = 4427280 т.

L- ширина целика,

Z2 – потери в барьерных целиках, определяются по формуле:

Z2 = (0.01-0.02) * Z бал

Z2 = 0.01 * 50913720= 509137т.

 

Zо.г.н. – потери, связанные с геологическими нарушениями,

 

Zо.г.н = (0.01-0.015) * Z бал (2.8)

 

Zо.г.н =0.01 * 50913720 = 509137 т.

 

Zэксп. – эксплуатационные потери, определяются по формуле:

 

Zэксп.= (Z бал- Zобщешахт. – Zо.г.н) * Kэксп (2.9)

 

Zэксп. = (50913720-4936417-509137)* 0.12= 5456179 т.

 

Zпот = 4936417+509137+5456179 = 10901733 т.

 

 

Z пр =50913720 -10901733 = 40.011.987 т;

 

Коэффициент извлечения определяется по формуле:

 

Кизвл = Z пр / Z бал =40011987/50913720 = 0.78

 

 

2.2. Расчет среднесуточной нагрузки на очистной забой выемочного участка

 

Нагрузка на очистной забой устанавливается для всех пластов в зависимости от системы разработки, очистных средств и других определяющих факторов.

Для пласта М1 нормативная нагрузка на очистной забой принимается:

А_{0 31}=2000*2.3=4600 т/сут

Для пласта М2 нормативная нагрузка на очистной забой принимается:

А_{0 32}=2000*2.7=5400 т/сут

Для пласта М3 нормативная нагрузка на очистной забой принимается:

А_{0 33}=2000*2.8=5600 т/сут

 

Среднесуточная нагрузка на выемочный участок (А_уч.сут.) устанавливается с учетом добычи угля из подготовительных забоев.

 

А_уч.сут.= А_{0 3}/К_оч, т/сут (2.10)

 

где К_оч - коэффициент выхода угля из очистных работ, К_оч =0,9

А_{уч.сут.1}= 4600/0,9=5111 т/сут

А_{уч.сут.2}= 5400/0,9=4860 т/сут

А_{уч.сут.3}= 5600/0,9=6222 т/сут

Среднемесячная нагрузка на выемочный участок составляет

 

А_уч.мес.= А_уч.сут.*N_дн., т/мес (2.11)

где N_дн. – количество рабочих дней в месяце, принимаем N_дн.=25,4

А_{уч.мес.1}=5111*25=127775 т/мес

А_{уч.мес.2}=4860*25=121500 т/мес

А_{уч.мес.3}=6222*25=155550 т/мес

 

 

Месячная средневзвешенная нагрузка на выемочный участок будет составлять

 

А_{уч.мес.ср}= (А_{уч.мес.i}*m_i)/ (m_i), т/мес (2.12)

 

А_{уч.мес.ср}= (127775*2,3+121500*2,7+155550*2,8)/(2,3+2,7+2,8)=135573т/мес

 

 

2.3. Расчет годовой мощности и срока службы шахты

 

Годовая мощность шахты определяется по формуле Малкина А.С.:

А_год = (k₁ + k₂) , (2.13)

где

К₁ – коэффициент, учитывающий влияние числа угольных пластов в шахтном поле и принятых к одновременной отработке

 

, (2.14)

 

n₁ – количество угольных пластов в шахтном поле, n₁=3

n₂ – количество угольных пластов, принятых к одновременной отработке, n₂=1

К₁=(1+ )/ =1,4

 

K₂ – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой

 

, (2.15)

 

- коэффициент, отражающий степень нагрузки на единый очистной забой, на годовую мощность шахты =0,0016

m_ср – средняя мощность всех угольных пластов, м

 

 

, (2.16)

m_cp= (2,3+2,7+2,8)/3=2,6м

 

К₂= =14,1

m_p – мощность всех угольных пластов принятых к одновременной разработке, м

m_c – мощность всех рабочих пластов в шахтном поле, м

К₃ – коэффициент, учитывающий глубину разработки и угла падения угольных пластов

К₃= , (2.17)

H_в – мощность наносов

H_н – глубина нижней границы шахтного поля

 

H_н= H_*sin , (2.18)

H_н=2300_*sin10^о=399м

 

К₃=1+(10/399)=1,02

 

В угольной промышленности принят целый ряд типовых значений годовой мощности угольных шахт: 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 3,0 3,6 4,5 6,0 7,5 (млн т/г)

 

А_год=(1,4+14,1) _* =1876,1 тыс. т/год

Согласно типового ряда примем годовую добычу А_год=1,8 млн.т/год

 

Зная промышленные запасы шахтного поля Z (млн т) и годовую производственную мощность шахты А_.г (млн т/год), определяет срок ее службы (лет) по формуле

 

Т_р=Z/А_.г., (2.19)

 

В течение такого периода шахта работает с постоянной производственной мощностью. Шахты с большой производственной мощностью нецелесообразно строить на короткий срок службы. Поэтому расчетный срок службы шахты производственной мощностью, например, 1,8 млн т/год рекомендуется принимать равным не менее 50-60 лет.

Помимо периода стабильной работы Т_р шахта в течение времени t_н наращивает производственную мощность до проектной и в течении времени t_к снижает ее до полного затухания. Период t_н принимают не более двух лет при А_г.=0,6-1,2 млн т/год и не более трех лет при А_г.=1,5-2,4 млн т/год.

Для шахт с производственной мощностью свыше 3 млн. т /год или с глубиной разработки более 800м длительность t_н определяется проектом, но она не должна превышать 2-3 лет при разработке пологих пластов и 1-2 лет при разработке крутых. Продолжительность t_к устанавливается проектом.

Полный срок службы шахты:

 

Т_п=Т_р+ t_н +t_к, (2.20)

 

Т_р= 40011987/1800000=22 лет

Т_п= 22+3+2=27лет

 

 

2.4. Действующая линия. Число очистных забоев

 

Под действующей линией понимается суммарная длина очистных забоев, обеспечивающих плановую добычу.

 

H_д= А_год*k_д*k_оч/V_год*Р_ср, м (2.21)

 

где k₃ – Коэффициент добычи угля из действующих забоев, k_д =0,9

Р_ср – средняя производительность пласта, т/м³

n n

Р_ср = Рi * m_i / m_i , (2.22)

i=1 i=1

 

 

Р_ср =1,29*(2,3²+2,7²+2,8²)/7,8=3,37 т/м²

V_год – средневзвешенное годовое подвигание линии очистных забоев, м/год

 

V_год = А_{оз.сут.ср.}* N_дн.год/L_ср. *Р_ср.*k_иву , (2.23)

 

L_ср – средневзвешенная по пластам длина очистного забоя, принимаем L_ср=200 м., k_у – коэффициент извлечения по выемочному участку, k_иву –0,97

n n

А_{оз.сут.ср.}= А_{оз.сут.i} * m_i/ m_i, (2.24)

I=1 i=1

А_{оз.сут.ср.}=(4600*2,3+5400*2,7+5600*2,8)/7,8=5235 т/сут

V_год =5235*300/200*3,37*0,97=2402 м/год

H_д=1800000*1*0,9/2402*3,37=200м

 

Определяем количество очистных забоев

 

n_оз.= H_д/ L_ср (2.25)

n_оз.=200/200=1

 

Принимается 1 очистной забой.

 

 

2.5. Режим работы шахты

 

Главным звеном всего производственного процесса добычи угля на шахте являются очистные работы, поэтому наряду со своевременным воссозданием необходимого фронта очистных забоев, должна быть обеспечена всеми технологическими звеньями шахты непрерывная и ритмичная работа лав на основе организации производства и цикличности очистной выемки.

В зависимости от числа рабочих дней в месяце режим может быть непрерывным (30 дней в мес.) и прерывным (25 дней в мес.).

В данном курсовом проекте принимаем прерывный режим работы шахты, который характеризуется:

- число рабочих дней в месяц 25 (300 дней в год);

- 2 выходных дня в неделю: один общий для всей бригады, а второй предоставляется по скользящему графику в течение недели

- 6-ти часовой рабочий день;

- 4-х сменный график работы (первая смена - ремонтная).

Применение такого графика организации работ обеспечит максимальную производительность шахты.

 

 

3. Вскрытие и подготовка шахтного поля

 

3.1. Планировка шахтного поля

 

Основными факторами при планировки шахтного поля являются его размеры. В данном курсовом проекте рассматривается шахтное поле с размером по простиранию S=2200м и по падению H=2300м.

Для обеспечения рациональной и экономически эффективной отработки запасов, целесообразно шахтное поле по падению разбить транспортным горизонтом на две выемочные ступени. При этом бремсберговая часть будет иметь размер Н_бр.=1200м, а уклонная Н_укл.=1100м.

 

 

3.2. Вскрытие шахтного поля

Существует три стадии разработки угольного месторождения:

-Вскрытие запасов шахтного поля

-Подготовка вскрытых запасов шахтного поля к очистным работам

-Очистные работы.

Вскрытие – это проведение сети вскрывающих выработок, обеспечивающих доступ к угольному пласту с поверхности.

Способы вскрытия классифицируют по следующим ниже перечисленным признакам.

1. Типу главной вскрывающей выработки:

- вскрытие вертикальными стволами;

- вскрытие наклонными стволами;

- вскрытие штольнями;

- комбинированный способ вскрытия: способ вскрытия, сочетающий в себе элементов вскрытия вертикальными стволами, наклонными стволами и штольнями.

 

2. По типу вспомогательных вскрывающих выработок:

- с горизонтальными вспомогательными вскрывающими выработками;

- с вертикальными вспомогательными вскрывающими выработками;

- с наклонными вспомогательными вскрывающими выработками;

- комбинированный способ;

- без вспомогательных вскрывающих выработок.

 

Схема вскрытия шахтного поля– пространственное расположение сети горных выработок.

 

Схемы вскрытия классифицируют по следующим признакам:

1. По числу транспортных горизонтов.

- Одногоризонтные.

- Многогоризонтные.

- Безгоризонтные.

2.По типу дополнительных вскрывающих выработок.

- с квершлагами

- с гезенками

- со слепыми стволами

- без дополнительной вскрывающей выработки.

3. По расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля:

- с центрально-сдвоенными стволами

- с центрально-отнесенным

- фланговым

- блоковыми или секционными стволами

- комбинированные

4. По месту вскрытия стволами в вертикальной плоскости:

- у верхней границы

- у нижней границы

- в середине шахтного поля

- на каждом горизонте или этаже

- через один или несколько этажей

 

Схема и способ должны обеспечивать рациональную разработку шахтного поля в течение всех этапов работы шахты и получение стабильной проектной добычи угля на каждом этапе; минимальный объем вскрывающих выработок; минимальные первоначальные капитальные затраты на вскрытие МПИ и строительство шахт; однотипность транспорта по всем горным выработкам и т. д.

В курсовом проекте принимается: одногоризонтную схему вскрытия наклонными стволами (конвейерный, транспортный, вентиляционный). [Вариант №1]

Сущность: Применение наклонных стволов позволяет применить полную конвейеризацию на шахте, что существенно упрощает организацию транспортна полезного ископаемого на поверхность.

Шахтное поле вскрывается тремя наклонными стволами, которые проводятся до горизонта –0 м, затем проводится околоствольный двор, после чего начинается подготовка горизонта.

Наклонные стволы проводят с поверхности по пласту полезного ископаемого или по достаточно устойчивым породам. Скорость проведения наклонного ствола в среднем в 2-4 раза выше скорости проведения вертикального ствола той же площади поперечного сечения, что позволяет сократить общий срок строительства шахты на 20-30%; стоимость проведения 1м наклонного ствола примерно в 1,2-1,5 раза меньше, чем вертикального; возможна полная конвейеризация угля от очистного забоя до поверхности.

Наклонный ствол состоит из устья и собственно ствола. Устье ствола проводят обычно в наносах, его длина зависит от мощности наносов и угла наклона ствола к горизонту. Возле устья главного ствола сооружают эстокаду, являющуюся продолжением ствола на поверхности, и здание приемного бункера для угля. Под бункер подводят рельсовый путь для загрузки углем железнодорожных вагонов.

 

Область применения:

1) небольшая мощность наносов (50-70 м);

2) длина стволов не более 1,5 – 2 км;

3) небольшое количество пластов в свите (2-3 пласта);

4) угол падения пластов до 18 ⁰;

5) шахтное поле с ограниченными запасами и небольшой производственной мощностью;

Достоинства:

1) быстрый ввод шахты в эксплуатацию;

2) небольшие первоначальные затраты на вскрытие шахтного поля;

3) возможность получения дополнительных геологоразведочных данных;

4) упрощенная схема подземного транспорта;

5) возможность использования полной конвейеризации транспортирования угля;

Недостатки:

1) значительные расходы на поддержание наклонных выработок;

2) большое сопротивление крепи наклонных стволов движению воздуха;

3) ограниченная пропускная способность вспомогательного канатного подъёма по наклонным стволам из-за большой их длины, меньшая допустимая скорость движения подъёмных сосудов.

 

3.3. Подготовка шахтного поля

 

Подготовкой шахтного поляназывают проведение после вскрытия шахтного поля системы подготавливающих горных выработок, обеспечивающих условие для эффективной и безопасной выемки полезного ископаемого. Подготовку шахтного поля обычно ведут частями и по мере их отработки подготавливают следующие части. Постоянное возобновление готовых к выемке запасов взамен отрабатываемых называют воспроизводством запасов.При этом различают способ и схему подготовки.

Способ подготовки шахтного поля или его части – расположение подготавливающих выработок в шахтном поле или его части относительно пласта и элементов его залегания.

По расположению подготавливающих выработок относительно пласта различают:

1. Пластовый способ подготовки шахтного поля – способ, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится по пласту.

2. Полевой способ подготовки шахтного поля – способ подготовки, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится по породе.

3. Пластово-полевой (комбинированный) способ подготовки шахтного поля – способ подготовки представляет собой комбинацию описанных выше способов.

При подготовке пластов в свите различают два способа:

- Индивидуальная подготовка – способ, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится для каждого пласта. Индивидуальная подготовка может быть как полевой, так и пластовой. Способ применяется при мощности междупластий >50 м. Отработку пластов при индивидуальной подготовке производят раздельно или совместно.

- Групповая подготовка – способ подготовки, при котором комплекс подготавливающих выработок (групповые выработки) используется для одновременной отработки двух и более пластов.

Схема подготовки – характерное расположение объединенных с учетом функционального назначения в единый комплекс подготавливающих выработок, обеспечивающих деление шахтного поля на готовые к выемке части.

Различают следующие схемы подготовки:

- Погоризонтная схема подготовки шахтного поля

Погоризонтнаясхема подготовки – пространственное расположение горных выработок, делящее шахтное поля транспортными горизонтами на выемочные ступени, отрабатываемые затем по падению и восстанию. Область применения – пласт с a£10⁰. Размер выемочной ступени по простиранию равен размеру шахтного поля, размер по падению 400 – 2600м.

- Панельная схема подготовки шахтного поля

Панельная схема подготовки шахтного поля – совокупность выработок, разделяющих шахтное поле на панели. Область применения a<25⁰. Размер по падению 1200-1500м, по простиранию 3500-4000м.

- Этажная схема подготовки шахтного поля

Этажная схема подготовки шахтного поля – совокупность выработок, разделяющих шахтное поле на этажи.

Область применения a>35⁰. Высота этажа a<55° 800-400м. a>55° 120-150м.

- Комбинированные схемы подготовки шахтного поля

Комбинированные схемы подготовки шахтного поля – схемы, при которых одновременно или последовательно шахтное поле делится на этажи и панели, панели и горизонты, этажи, панели и горизонты.

 

В данном курсовом проекте принимается способ подготовки - пластовый, схему подготовки – этажную. [Вариант №1]

Сущность: Пласт по падению делится на примерно равные по размеру участки - этажи, вытянутые до границ шахтного поля. Высота этажа при a<55° составляет 400м, а при a>55° 120-150м.

Область применения: угол падения пластов более 35⁰. При углах падения пластов менее 35° этажная схема применяется в следующих случаях:

1) при вскрытии наклонными стволами, которые выполняют роль капитальных наклонных транспортных выработок;

2) ограниченное число пластов;

3) ограниченные размеры по простиранию;

4) наличие сложных горно-технических условий.

 

 

3.4. Альтернативные варианты вскрытия и подготовки шахтного поля

Курсовым проектом принимается альтернативный вариант вскрытия шахтного поля:

В качестве альтернативного способа вскрытия шахтного поля принимается способ вскрытия вертикальными стволами. Применение данного способа вскрытия - является универсальным для широкого диапазона горно-геологических условий, позволяет эффективно вести горные работы при большой глубине разработки.

Шахтное поле вскрывается двумя вертикальными стволами, которые проводятся до горизонта – 0м. От вертикального ствола проводятся погоризонтный квершлаг на горизонте – 0м, вскрывающий свиту пластов, после чего начинается подготовка горизонта.

Применяется одногоризонтная схема вскрытия вертикальными стволами (главный, вентиляционный) и капитальным квершлагом.

Сущность: шахтное поле транспортным горизонтом делится на бремсберговую и уклонную части. Стволы проходят сразу на проектную глубину до отметки откаточного горизонта. От стволов проводят откаточный квершлаг, который вскрывает все рабочие пласты свиты и служит в течение всего срока службы шахты. Этот вариант приемлем для шахт с сухой технологией, гидротехнология – лишь в вынужденных случаях.

Область применения: угол падения пластов от 8 до 18⁰, размер шахтного поля по падению должен быть не более 2500 метров.

Достоинства:

1) большой срок службы горизонта, который равен сроку службы шахты;

2) простота сооружений и эксплуатации;

3) отсутствие необходимости строительства нового горизонта;

Недостатки:

1) наличие уклонных полей;

2) наличие участкового водоотлива;

3) сложности с вентиляцией, возникающие из-за больших утечек воздуха;

4) сложные схемы проветривания;

Альтернативный вариант подготовки:

погоризонтная подготовка шахтного поля.

Сущность: заключается в том, что весь горизонт рассматривается как один этаж, границами которого является граница горизонта как по простиранию, так и по падению. Пласт, в пределах горизонта делится по простиранию на выемочные участки (столбы) длиной равной принятой длине лав. Особенностью этого способа подготовки является то, что каждая лава обслуживается одной-двумя наклонными выработками, которые являются бремсбергами и ходками. Другой особенностью является обязательная полевая подготовка, то есть в пределах горизонта обязательно проводиться полевой вентиляционный и транспортный штреки в почве пласта

Область применения:

1) угол падения пластов по падению до 12-15°, по восстанию до 6-10°;

2) мощность пласта до 3.5 м

Достоинства:

1) существенное снижение капитальных затрат на подготовку горизонтов;

2)возможность комплексной механизации всех процессов;

3) наиболее благоприятные условия по фактору проветривания;

4) простая схема транспорта.

Недостатки:

1) большой объём поддержания наклонных горных выработок, особенно на сверхкатегорных шахтах;

ограничение срока службы шахты, вследствие большой протяженности участковых выработок.

 

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: