Задачами данной домашней работы является проектирование угольной шахты по приведенным исходным данным. В ходе работы необходимо рассчитать промышленные запасы шахты, проектную мощность и срок службы шахты, а также выбрать схему и способ вскрытия шахтного поля, схему и способ подготовки шахтного поля, оптимальные для заданных условий залегания угольных пластов.
Кроме этого стоит задача выбрать и обосновать выбранную систему разработки и определить технические средства очистных работ.
Цель курсовой работы — научится научным методами разработки месторождений угля и научиться использовать наиболее эффективный, с технико-экономической точки зрения, метод для определения горно-геологических условий разрабатываемого месторождения при обеспечении безопасности ведения работ и благоприятных условий труда.
В настоящее время к каменноугольной промышленности предъявляются самые высокие требования. Чтобы играть конкурентно способную альтернативную роль на рынке, перед предприятиями отрасли стоит цель оптимального ведения добычных работ при наименьших затратах как по использованию персонала, так и в финансовом отношении.
Несмотря на все существующие проблемы, угольная промышленность в современном мире сохранила роль важнейшей базисной отрасли экономики. Значение угля как одного из основных типов энергоносителей на рубеже третьего тысячелетия обуславливается действием следующих ведущих рыночных факторов:
1) Энергетика остается самой приоритетной отраслью экономики. Потребители заинтересованы в безусловном сохранении стабильности энергетической базы и разнообразии альтернативных источников энергетического сырья.
2) Стабильная и обширная ресурсная база. Показатель обеспеченности текущего уровня потребления готовыми к эксплуатации запасами по угля — один из наиболее высоких среди всех полезных ископаемых.
3) Возможность для экспортеров угля работать на различных рынках сбыта. Для большинства зарубежных экспортеров является основой собственной энергетики. Кроме того, географическое положение Австралии, Колумбии, ЮАР, Индонезии, США таково, что при современных средствах морского транспорта они в состоянии практически с одинаковыми издержками отгружать уголь на оба ведущих потребляющих рынка — в Европу или в Восточную Азию. Поэтому с случае проблем со сбытом продукции на одном из этих рынков экспортеры всегда могут переключить отгрузки на второй потребляющий рынок или в национальное потребление (ограничив в энергобалансе долю обычно импортируемых мазута или нефти).
Мировые ресурсы угля: размещение, добыча, проблемы и перспективы использования
... угольной промышленности в современной энергетике мира. Изучается структура топливно-энергетического баланса мира, размещение ресурсов угля и география крупнейших угольных бассейнов мира. Вторая глава курсовой работы посвящена развитию мировой угольной промышленности, ... Среди причин его возникновения можно назвать ухудшение горно-геологических условий добычи топлива, в особенности нефти, в связи с ...
4) Дешевизна угля по сравнению со стоимостью прямых заменителей, стабильность цен угля. Стабильность и прогнозируемость цен угля обеспечивает для потребителей удобство планирования затрат. В то же время, единица теплотворной способности топлива при использовании угля обходится потребителю в среднем в 1,5 раза дешевле, чем при применении мазута.
Наряду с экономической составляющей, разнообразие условий разрабатываемых месторождений предъявляет серьезные технологические требования. Часто возникают чрезвычайно сложные условия работы, как для обсуживающего персонала, так и для оборудования. Поэтому для достижения удовлетворительных производственных результатов необходимо повысить степень автоматизации на угледобывающих предприятиях.
Но на данном этапе развития отрасли нашей страны самоокупаемость и рентабельность шахт достигаются, главным образом, за счет концентрации горных работ с уменьшением числа механизированных очистных забоев при одновременном увеличении нагрузки на действующие лавы. И если современные механизированные комплексы дают возможность повышения эффективности добычи угля в очистных забоях, то существующие способы управления газовыделением и общешахтной вентиляцией на сегодняшний день являются сдерживающим фактором.
Следовательно, одной из главных задач для стабильной работы шахты изначально следует считать задачу выбора рациональных схем, способов вскрытия и подготовки шахтного поля.
Вариант №10
Исходные данные:
Мощности пластов:
1=2,1м;
2=1,0м.
Расстояние между пластами:
М1-2=60м.
Глубина залегания верхней граница:
80м.
Угол падения:
5
Плотность угля:
1,6т/м3;
1,62т/м3.
Категория шахты по газу: II
Размер шахтного поля по падению:
Н=4000м.
Размер шахтного поля по простиранию:
S=8000м.
1. Балансовые и промышленные запасы угля в шахтном поле
Определим геологические запасы в шахтном поле:
Zгеол. = S Ч H (К1+К2) = 9000 Ч 3000 (2,1Ч1,6 +1,01Ч1,62+0,9Ч1,63+1,2Ч1,6 )=Zгеол.=Zбол.= 225,909000т.
Предполагая, что в границах шахтного поля все запасы угля относятся к категории балансовых, т.е. Zзаб.=0 установим их величину:
Zбал.= Zгеол.= 225,909000т.
Определим:
Потери угля в целиках:
q ц =0,01Ч225,909000=2259090 т.
Эксплуатационные потери:
q э =(225,909000-2259090)Ч0,1=22364991т.
Суммарные проектные потери:
Тогда промышленные запасы угля в шахтном поле составят:
Zпром.= 225,909000-24624081=201,284919 т.
Коэффициент извлечение угля из недр:
2. Выбор структуры комплекса механизации
В настоящее время для отработки пологих и наклонных пластов средней мощности в качестве технических средств наибольшее распространение получили высокопроизводительные механизированные комплексы: КМ — 138, КМ — 144, КМ — 142.
В связи с горно-геологическими условиями ( а это мощность пластов, которая составляет в пределах от 0.9 до 2 м, угол падения 5 о , категория шахты по метану II), а так же горнотехническими условиями ( а это крепость пород, коэффициент устойчивости кровли 0,1, коэффициент устойчивости почвы 0,016, коэффициент нарушенности 0,3 , сопротивляемость угля резанию, которая составляет 240 — 280 кН/м) принимаем следующий комплекс горной механизации.
Очистной комбайн КДК 700:
Крепь ДТ 3 типоразмера:
Параметры 3ДТ
Вынимаемая мощность пласта, м 2,3 — 4,1
Удельное сопротивление крепи на 1 м2
поддерживаемой площади, кН 750-850
Сопротивление секции крепи, кН 4 550-4 750
Давление на почву, Мпа 2,0
Усилие передвижки, кН:
- секции крепи 640
- конвейера 310
Шаг установки секции, м 1,5
Шаг передвижки секции, м 0,63; 0,8
Размеры секции, мм:
- высота (min — max) 2 000-4 100
- ширина 1 440-1 640
- длина 5 240-6 190
Масса секции, т 17,5
Скребковый конвейер КСД 27:
|
Параметр |
КСД29 |
|
|
Производительность, т/час(т/мин) |
1260 (21) |
|
|
Длина конвейера, в поставке, м |
до 300 |
|
|
Число электродвигателей и расположение приводных блоков, шт. |
два, одностороннее |
|
|
— номинальная мощность, кВт |
2х120/360 |
|
|
— напряжение питания, В |
1140 |
|
|
— основная (рабочая) |
1,09 |
|
|
— вспомогательная (маневровая) |
0,36 |
|
|
— число и расположение цепей, шт. |
две в центре с расстоянием по осям |
|
|
— тип цепи (калибр, шаг, класс прочности) |
200 мм 34х126-Н-Д |
|
|
— шаг установки скребков, мм |
1008 |
|
|
— высота профиля |
255 |
|
|
— ширина рештака |
754 |
|
|
— длина рештака |
1500 |
|
|
— ресурс, млн т |
3,0 |
|
Ленточный конвейер 2ЛТ1000М:
|
Наименование параметров |
Значение параметров |
|
|
Производительность, т/ч: |
710/890 |
|
|
Приемная способность, м3/мин: |
14,0/17,5 |
|
|
Диаметр барабана/ролика, мм: |
670/127 |
|
|
Крупность кусков породы, мм, не более: |
500/300 |
|
|
Ширина ленты, мм: |
1000 |
|
|
Скорость движения ленты, м/сек: |
2,0/2,5 |
|
|
Напряжение электрической сети, В: |
380/660 |
|
|
Суммарная мощность привода, кВт: |
2×110 |
|
|
Длина транспортирования при максимальной производительности и горизонтальной установке: |
200-1000 |
|
|
Угол установки, град.: |
±10 |
|
3. Расчет нагрузки на очистной забой
Метод расчета нагрузки на очистной забой учитывает условия полного использования имеющегося в забое оборудования.
шахтный уголь пласт забой
Где:
- количество смен ( принимаем для разработки 3 смены по 8 часов);
- начало и конец смены ( примем 10 мин. );
- время на отдых ( 10 мин.);
- время, отведенное на технический перерыв ( примем 10 мин. );
- коэффициент машинного времени = 0,63;
- длина лавы. Согласно стандартизации длины лавы для удобства отработки примем 250 м. — соответственно мощность и плотность угля;
- ширина захвата очистного комбайна 0,8 м;
- находим из формулы: =;
- вспомогательное время, находится 0,1мин = 25 мин;
- концевые операции ( возьмем 10 мин. ).
Величина месячной нагрузки на очистной забой:
Коэффициент, учитывающий условия работы забоев:
4. Расчет проектной мощности шахты и срок службы
Поскольку запасы шахтного поля установлены, расчет А ш.г может быть осуществлен с помощью аналитического метода проф. А. С. Малкина.
Годовая мощность шахты А ш.г. тыс.т., определяется по формуле:
Определим значение величин, входящие в эту формулу.
Коэффициент, учитывающий влияние числа угольных пластов в шахтном поле и в одновременной отработке:
Суммарная мощность всех пластов в шахтном поле, принятых к отработке, м.:
т сум = 2,1+1,0 = 3,1 м.
Средняя мощность угольных пластов в шахтном поле:
Суммарная мощность одновременно разрабатываемых пластов:
Средняя мощность одновременно разрабатываемых пластов, м.:
Коэффициент, учитывающий влияние уровня нагрузки на забой, условие работы забоев:
Коэффициент, учитывающий глубину разработки, угол падения:
Тогда:
Полный срок службы шахты:
5. Расчет потребной линии очистных забоев
Потребная линия очистных забоев по каждому из пластов определяется по формуле:
Где:
- = коэффициент добычи угля 0,96;
- = коэффициент попутной добычи (примем равный 1);
- = годовое подвигание очистного забоя.
Определим суточное подвигание очистного забоя.
Т.к. количество циклов в трехсменном режиме работы составляет 6, а ширина захвата комбайна 0,8 м, определим v д. сут. = nц * r = 4,8 м.
Тогда годовое подвигание очистного действующей лини очистных забоев
где : N=300 дней, число рабочих дней в году; к=0,3 коэффициент, учитывающий горно-геологические условия; r=0,8 м, ширина захвата комбайна; n ц =6 — число циклов, при трех сменном режиме работы.
Тогда:
Принимаем к одновременной разработке 2 пласта. Определяем суммарную производительность пластов:
(К1+К2)Ч
(2,1+1,0)Ч1,61=4,9 т/м 2
6. Выбор способа подготовки шахтного поля
Способ подготовки — характерное расположение подготовительных выработок, обеспечивающие деление шахтного поля на части удобные для отработки.
Различают следующие способы подготовки:
1. Погоризонтный способ;
2. Этажный способ;
3. Панельный способ;
4. Комбинированный способ.
Погоризонтный способ подготовки шахтного поля заключается в том, что шахтное поле делят по падению транспортными горизонтами на выемочные ступени, отрабатываемые лавами по падению или восстанию.
Рекомендуемая область применения погоризонтной схемы — пласты с углом падения до 10°. При погоризонтной схеме подготовки один транспортный горизонт служит для отработки как бремсберговой, так и уклонной ступени. Размер выемочной ступени по простиранию равен длине шахтного поля или той его части, которую отрабатывают лавами погоризонтно. По падению размер ступени изменяется от 400 до 2600 м. Число выемочных столбов, размещаемых в выемочной ступени, зависит от длины очистного забоя. С ростом его длины уменьшается число столбов и снижается объем проведения и поддержания наклонных подготовительных выработок.
Основные преимущества погоризонтного способа подготовки шахтного поля: меньший, чем при других способах, удельный (на 1000 т добычи угля) объём работ по проведению подготовительных выработок, возможность обеспечения постоянной длины лавы за всё время отработки выемочного столба. Недостатки: трудности осуществления вспомогательного транспорта по длинным (800-1200 м) наклонным выработкам, примыкающим к очистному забою, невозможность достижения высокого уровня концентрации горных работ (на каждом крыле шахтного поля шахтопласта допустимо иметь, как правило, по одному очистному забою).
Погоризонтный способ подготовки шахтного поля является на данный момент наиболее прогрессивным и практически не имеет недостатков.Он рекомендован для всех строящихся шахт и шахт находящихся на реконструкции.
7. Способ подготовки пластов
Различают следующие способы подготовки пластов:
Пластовый способ подготовки — это способ, при котором весь комплекс подготовительных выработок проходят по пласту.
Полевой способ подготовки — это способ, при котором весь комплекс подготовительных выработок проводится по породе.
Комбинированный способ подготовки — это способ подготовки представляющий собой комбинацию описанных выше способов.
При подготовки пластов в свите различают два способа подготовки:
1. Индивидуальный способ подготовки — это проведение подготовительных выработок для каждого пласта.
2. Групповой способ подготовки — это проведение подготовительных выработок для нескольких пластов.
В данном случае принимается комбинированный способ подготовки шахтного поля, т.к. проведение выработок будет проходить и по углю и по породе. При подготовке пластов в свите принимается индивидуальный способ подготовки для 1-го пласта и групповой способ для 2 и 3-го пласта.
8. Выбор систем разработки угольной шахты
Система разработки — установленный порядок ведения подготовительных и очистных работ увязанных во времени и пространстве в пределах этажа, яруса или горизонта.
К системе разработки предъявляются требования безопасного ведения работ, минимальных потерь полезного ископаемого в недрах высоких и устойчивых технико-экономических показателей.
На выбор системы разработки влияют факторы:
1. Горно-геологические (мощность и угол падения тела полезного ископаемого, его ценность, строение, глубина залегания, газоносность, водообильность, физико-механические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород и др.)
2. Горнотехнические (средства механизации, технический уровень предприятия и др.).
Системы разработки пластовых месторождений разделяются на два основных класса в зависимости от порядка ведения очистных и подготовительных работ:
1. Сплошная система разработки;
2. Столбовая система разработки.
Сплошные системы разработки — системы разработки, при которых подготовительные выработки (транспортный и вентиляционной штреки) в этаже, ярусе, выемочном поле проводятся одновременно с выполнением очистных работ.
В наиболее распространённом варианте сплошной системы разработки с выемкой по простиранию пласта для подготовки очистного забоя от наклонной выработки (бремсберга, уклона) на длину, соответствующую ширине охраняющего её целика, проводят транспортный и вентиляционный штреки.
9. Система организации труда в очистном забое
Согласно принятой системы разроботки и ее параметрам L = 250, повторное и неоднократное использование штреков, общепринятое использование 3 смен по 8 часов, в том числе одна смена ремонтная и две по добычи, принимаем следующий режим организации труда в очистном забое:
Количество рабочих дней в году:
для шахты — 356
на очистных работах — 302
для подземных рабочих — 252
количество смен по добыче и проходке — 3
количество ремонтных смен — 1
Продолжительность смен:
на подземных работах — 8 часов
на поверхности — 8 часов.
Исходя из прочностных характеристик, т.е. мощность пластов (2,1; 1,0; 0,9; 1,2) метров, а так же устойчивость кровли 0,1 и устойчивость почвы 0,016 принимаем следующий режим.
Учитывая время на удлинение секций и т.д, , учитывая длину лавы 250 м, принимаем следующий состав рабочих:
Слесари 15 рабочих, машинист, ГРОЗ 9 рабочих которые будут заниматься заменой изношенных деталей, кроме того в ремонтную смену предполагается доставка оборудования, где будут работать 4 рабочих ГРП, где 2 рабочих на бурение скважин и на угнетение массива, а другие 2 в сопряжении.
В добычную смену будут выполняться 2 цикла, при этом распределение ГРОЗа будет следующим:
- машинист с помощником — управление исполнительными органами;
4 рабочих заняты зачисткой и передвижкой секций.
С помощью комбайна, путем включения домкратов производится фронтальная задвижка секций, на концах лавы будет зарубка комбайна на участке 15 — 20 метров. После самозарубки комбайна производится передвижка станций скребкового конвейера. После конвейера передвижка сопряжений ( вверху и внизу лавы).
Четыре ГРОЗа на нижнем и 2 на верхнем сопряжении заняты дополнительной подпоркой крепи, охранной конструкции.
Кроме ГРОЗов каждую схему выходят 2 слесаря и горнорабочие, занятые обеспечением работы комбайна.
Безопасность проведения горнопроходческих и очистных выработок:
Очистной забой оборудован громкоговорителем, связью сигнализацией. При передвижке секций ГРОЗ должен находиться в распоротой секции. Секция должна оставаться не более чем на 15 м при их передвижке.
Заключение
При выполнении курсовой работы были рассчитаны промышленные запасы 201284919 т., проектная мощность шахты т/год, полный срок службы шахты составил 77 лет.
При помощи механизированного комплекса, установленного в очистном забое можно добыть: т/сут. В данных горно-геологических условиях удобнее всего применять механизированный комплекс МКД, который состоит из механизированной крепи ДТ третего типоразмера, очистного комбайна КДК 700, скребкового изгибающегося конвейера КСД 27. При имеющейся нагрузке на очистной забой и годовой мощности шахты принимается 2 забоя.
По итогам исходных данных и расчетов определено:
Схема вскрытия: многогоризонтная, т.к. размер по падению 3000м.
Способ вскрытия: наклонными стволами, т.к. угол падения пластов 5°. В таком случае возможна полная конвейеризация.
Схема подготовки: погоризонтная.
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kontrolnaya/razrabotka-ugolnyih-mestorojdeniy/
Н.В. Титов, В.М. Феоктистов, Ю.В. Турук Технология подземной разработки угольных пластов в примерах и задачах. — Шахтинский институт (филиал) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), 2010. -306с.
В.Л. Попов Основы горного дела. — М.: Недра, 2008. -219с.
Килячков А.П. Технология горного производства. — М.: Недра, 2009. -415с.
Бурчаков А.С, Харченко В.А. Выбор технологических схем угольных шахт. — М.: Недра, 2012. — 274с.
