Министерство образования Российской Федерации

Новокузнецкий филиал-институт

Кемеровского государственного университета

Кафедра экологии и естествознания

ПО РАЗВЕДКЕ И РАЗРАБОТКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Курсовая работа

студента
IV
курса,

группы ГЭ-99

А.В. Ауцерс
Научный руководитель

проф. д.т.н.

Ю.П. Ванжа

Новокузнецк 2003

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………...3

Исходные данные для разработки проекта………………………………………...4

1        Основные параметры шахты

1.1    Промышленные запасы шахтного поля………………………………5

1.2    Проектная мощность шахты…………………………………………..5

1.3    Срок службы……………………………………………………………6

2        Выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля………………………….7

3        Выбор схемы и способа подготовки шахтного поля……………………….8

4        Системы разработки

4.1    Выбор и обоснование системы разработки…………………………..9

4.2    Технические средства очистных работ……………………………….9

4.3    Размеры выемочных полей и очистного забоя………………………9

4.4    Нагрузка на очистной забой………………………………………….10

4.5    Проверка нагрузки на забой по фактору проветривания…………..11

4.6    Определение числа действующих забоев…………………………...12

5        Горнотехнические показатели работ шахты………………………………14

Заключение ……………………….………………………………………………...15

Литература…………………………………………………………………………..16

Приложения…………………………………………………………………………17

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время на долю угля приходится 11,8% в потреблении топливно-энергетических ресурсов, что значительно ниже технических возможностей отрасли. По прогнозным оценкам добыча угля к 2010 году достигнет 280 млн. т. Важной составляющей частью общей стратегии развития отрасли является обеспечение экологической безопасности производства, жизненных условий для населения угольных регионов.

Данный курсовой проект выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения задач конструирования, проектирования и организации горных работ.

Задачами проекта являются: выбор рациональной схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, выбор системы разработки и расчет некоторых ее параметров.



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТА

Таблица 1. Исходные данные

Н, км	S, км	α, град	H0, м	Мощность пластов (mi)				ƒy	γ, T/m2	Aо.з.м., тыс.т.	α i,  м
				1	2	3	4
3	6	15	10	2	3	6	5	1,2	1,3	150	50

 

S, Н – размеры шахтного поля по простиранию и по падению, соответственно;

Н₀ – верхняя граница шахтного поля;

α - угол залегания (угол падения) угольных пластов;

ƒ_y – коэффициент крепости угля;

γ - плотность угля (объёмный вес угольных пластов);

А_о.з.м. – нагрузка на очистной забой;

m_i – мощность угольных пластов;

α _i – мощность пород междупластья.
1 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШАХТЫ

1.1 Промышленные запасы шахтного поля

Промышленные запасы шахтного поля определяются по формуле:

Z = S·H·∑m· γ·c, млн
. т
.,

где С – коэффициент извлечения (0,8);

S – размеры шахтного поля по простиранию;

Н – размеры шахтного поля по падению;

γ - объёмный вес полезного ископаемого, т/м³.

Z = 3000·6000·16·1,3· 0,8 = 299520 тыс. т.
1.2           
Проектная мощность шахты

Годовая проектная мощность шахты определяется по выражению:

,

где к_пл – коэффициент, учитывающий влияние числа угольных пластов в шахтном поле и принятых к одновременной разработке;

,

к_ноз – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на очистной забой на уровень проектной мощности шахты;

к_гл – коэффициент, учитывающий влияние глубины разработки и угла падения угольных пластов.

,

где Ψ - коэффициент, отражающий степень влияния средней нагрузки на единичный забой, на годовую мощность шахты, учитывающий вместе с тем особенности угольных бассейнов (для Кузбасса Ψ = 0, 0016);

А_озм – месячная нагрузка на забой, для Кузбасса равна 150 000 т/мес;

m_ср – средняя мощность угольных пластов в шахтном поле, м;

m_pi – мощность первого пласта, принятого к разработке, м (таблица 1);

m_ор – мощность всех пластов, принятых к одновременной обработке, м (таблица 1);

m_сум – мощность всех рабочих пластов в рабочем поле, м.

;

;

где Н_вг – глубина верхней границы шахтного поля, м (таблица 1);

 Н_нг – глубина нижней границы шахтного поля, м.

;

;

;

;

;

.
1.3           
Срок службы шахты

Срок службы шахты определяется по формуле:

Т_п = Т +
t,

где Т – период стабильной работы шахт;

t – суммарное время на развитие и свёртывание добычи (принимаем 5 лет).

;

.


2. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ

Вскрытием месторождения или шахтного поля называется проходка горных выработок, открывающих доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивающих возможность проведения подготовительных выработок.

Схема вскрытия описывает пространственное расположение всех вскрывающих выработок. Различают вертикальную и горизонтальную схемы вскрытия. Вертикальное вскрытие – это обеспечение доступа с поверхности к разрабатываемому горизонту, горизонтальное – вскрытие угольных пластов в пределах горизонта.

Так как угол падения равен 15°, то выбираем горизонтальную схему вскрытия, которую выполняют, как правило, в плоскости главного транспортного горизонта.

На основании исходных данных для выполнения курсового проекта и норм технологического проектирования принята одногоризонтная, безуглубочная схема вскрытия.




3. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ
Подготовкой шахтного поля называют определённый порядок проведения выработок, осуществляемый после вскрытия шахтного поля и обеспечивающий возможность подготовки выемочных полей.

На основании исходных данных и норм технологического проектирования выбрана панельная схема подготовки шахтного поля, так как размеры шахтного поля по простиранию велики (S = 6000 м); размер по падению

Н = 3000 м (одногоризонтная безуглубочная схема).

По простиранию шахтное поле делится на 2 панели с размерами S_n´H_n=3000м´1500м каждая. Каждая панель делится в нисходящем порядке подготовительными штреками на ярусы с размерами S_я´Н_я=3000м´200м, где Н_я – длина лавы, лестницы, забоя при панельной подготовке; S_я=S_n.

Все подготовительные выработки проводятся по пласту, то есть применяется пластовый способ. Из свиты пластов в задании берётся один пласт. Остальные пласты свиты принимают участие при расчёте запасов.



4.    
СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ

4.1           
Выбор и обоснование системы разработки

Система разработки должна обеспечивать безопасное ведение работ, экономичность разработки, минимальные потери полезного ископаемого.

На основании исходных данных и технических характеристик механизмов для очистной выемки принята система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Так как пласт имеет простое строение и малый угол падения, то данная схема разработки наиболее целесообразна.

Поскольку для разработки принят только один пласт т₁=4 м, то принят механизированный комплекс КМ-138 с размером проходного сечения для струи воздуха 10 м².
4.2      
Технические средства очистных работ

·        Механизированный комплекс – 2КМ–138;

·        Комбайн – КСВ – 460 Н;

·        Вынимаемая мощность m=2 м;

·        Ширина захвата r = 0,8 м;

·        Рабочая скорость V_p=5 м/мин;

·        Маневровая скорость V_m=10 м/мин. 
4.3      
Размеры выемочных полей и очистного забоя

На основании «раскройки» шахтного пласта m₁ по принятой панельной схеме размеры выемочных горизонтов равны S´H=6000·1500=9000 м² – размер выемочного поля. Остаток, то есть нижняя часть пласта отрабатывается как уклонный горизонт с минимальными размерами.

Длина лавы с комплексами КМ в настоящее время по возможности гипсометрии принимается равной 200 м.

Принятые следующие размеры очистного забоя:

·        Длина лавы – 200 м;

·        Длина ниши – 10 м;

·        Длина вынимаемого столба – 1500 м.
4.4      
Нагрузка на очистной забой

Нагрузка на очистной забой с механизированным комплексом определяется из выражения:

,

где n – число смен по добыче угля в сутки (n=4);

Т – длительность смены, мин (360 мин при шестичасовой смене);

Т_пз – время на подготовительно-заключительные операции в смену (15 мин);

Т_п – суммарное время учитываемых технологических перерывов и организационно-технологических простоев в смену (10 мин);

Т_о – время на отдых (15 мин в смену);

К_н – коэффициент надёжности механизированного комплекса и средств транспорта на выемочном штреке (поле);

L – длина лавы (200 м);

r – ширина захвата исполнительного органа выемочной машины (0,8 м);

m – вынимаемая мощность пласта, м (4 м);

γ - средняя плотность угля, т/м³;

С – коэффициент извлечения угля в лаве (0,98);

L_м – длина машинной части лавы (190 м);

V_p – рабочая скорость подачи комбайна (5 м/мин);

V_м – маневровая скорость подачи комбайна при зачистке лавы (10 м/мин);

t_в – время на вспомогательные операции, отнесённые к 1 м длины машинной части лавы (0,1 мин);

t – продолжительность концевых операций для подготовки лавы к следующему циклу (15 мин).

Коэффициент эксплуатационной надёжности:

,

где К_к – коэффициент готовности комбайна (0,94);

К_м.к. – коэффициент готовности механизированной крепи (0,90);

К_к.л. – коэффициент готовности конвейера лавы (0,94);

К_п – коэффициент готовности крепи сопряжения с перегружателем (0,94);

К_л.к. – коэффициент готовности ленточного конвейера на транспортной выработке (0,95);

n – число конвейеров в транспортной цепи (n=4).

;

.
4.5           
Проверка нагрузки на очистной забой по фактору
проветривания

Определив нагрузки на очистной забой, произведём её проверку по фактору проветривания:

,

где F_л – проходное сечение для струи воздуха при минимальной ширине призабойного пространства (10 м²);

V_max – допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве (для мехкомплексов 6 м/с);

d – допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе (не более 1%);

k – коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству за крепью выработки (1,2);

q – метановыделение из лавы в исходящую струю воздуха (10 м³/т суточной добычи);

К_н – коэффициент неравномерности газовыделения в лаве (при абсолютном газовыделении, равном 5 м³/мин, К_н = 1,46);

К_д – коэффициент дегазации (0,6).

 
4.6      
Определение числа действующих забоев

Число действующих забоев целесообразно определить через нагрузку на очистной забой. При разработке одного пласта число лав определяется по выражению:

,

К₀ = 0,95 – коэффициент, показывающий удельный вес добычи очистных забоев;

где А_шс – суточная добыча по шахте.

;

;

Определим число циклов, выполняемых за сутки в очистном забое из выражения:

,

где Т_см – длительность смен;

t_пз – время на подготовительно-заключительные операции;

n – число смен;

L – длина лавы;

t_в – время на вспомогательные операции, отнесённые к 1 метру длины машинной части;

t_ко – продолжительность концевых операций для подготовки лавы к следующему циклу.

циклов.



5. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ  ШАХТЫ

Наименование показателей	Единицы измерения	Значения показателей
Производственная мощность шахты (суточная добыча по шахте Ашс)	т/сут.	21363
Запасы шахтного поля (Z)	млн. т	299,5
Размеры шахтного поля (Н´S)	м	3000х6000
Срок службы шахты (Tn)	лет	52
Количество пластов	шт.	4
Мощность пластов (m)	м	2 3 6 5
Угол падения пластов (α)	град.	15
Нагрузка на забой (Amax)	т/сут.	10 652
Число забоев (n)	шт.	3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране, характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений бурых и каменных углей расположенных в различных природно-климатических зонах. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом создания необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспортирование полезного ископаемого и грузов, на проветривание и создание удовлетворительных условий труда горнорабочих.

На основании исходных данных для выполнения курсового проекта и норм технологического проектирования принята: одногоризонтная, безуглубочная схема вскрытия; панельная схема подготовки шахтного поля; система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли.




ЛИТЕРАТУРА

1     Ванжа Ю.П. Технология горного производства. Методические указания к выполнению курсовой работы. – Новокузнецк: СибГИУ, 1998.

2     Килячков А.П. Технология горного производства. – М.: «Недра», 1971.

3     Бурачков А.С. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. – М.: «Недра», 1983.


ПРИЛОЖЕНИЕ 1


ПРИЛОЖЕНИЕ 2


ПРИЛОЖЕНИЕ 3