Добыча руды

Добыча руды

Введение

Развитая горнодобывающая промышленность играет большое значение в экономике государства, определяет его самостоятельность.

Для горнодобывающей промышленности характерно:

-          непосредственное влияние на окружающую среду, что обусловливает ряд экологических проблем при освоении месторождений полезных ископаемых;

-          постоянное перемещение рабочего места, что предъявляет особые требования к средствам механизации и автоматизации производственных процессов;

-          постоянное увеличение глубины горных работ, что обусловливает ухудшение горно-геологических условий разработки, возможность возникновения газодинамических явлений, рост температуры рудничной атмосферы. Всё это создало предпосылки к снижению комфортности и повышению опасности труда.

Для горнодобывающих отраслей промышленности особую актуальность приобретают создание и внедрение машин и агрегатов высокого технического уровня, обладающих значительной производительностью, большой единичной мощностью при одновременном уменьшении их габаритов, снижение металлоёмкости, энергопотребления на единицу конечного продукта и повышения надёжности и долговечности.

Развитие горной промышленности является следствием научно- технического прогресса. Опережающими темпами развивается сырьевая база, осуществляется строительство новых и реконструкция действующих предприятий, ведутся работы по созданию системы машин для комплексной механизации труда горняков в сложных горно-геологических условиях.

Одним из важнейших вопросов при проектировании процессов очистных работ в лаве при отработке калийного пласта является рассмотрение конкурентных вариантов для конкретных условий. Не менее важным является установление нагрузки на очистной забой как основного показателя формирующего производственную мощность шахты и уровень концентрации горных работ. Установление нагрузки на очистной забой рассматривается применительно к различным технологическим схемам и системам разработки.

Широкое внедрение усовершенствованного оборудования в перспективе позволит значительно улучшить качество добываемой руды, повысить безопасность работ, снизить объёмы отходов производства, уменьшить негативные последствия оседания земной поверхности, повысить извлечение полезного ископаемого из недр.

Шахтное поле 1 РУ расположено в юго-западной части Старобинского месторождения калийных солей. На западе, севере, и востоке граничит с шахтными полями 2, 3 и 4 РУ. На юге граница шахтного поля совпадает с границей распространения Третьего калийного горизонта.

Первый калийный горизонт приурочен к 29-й соляной пачке, распространен в центральной и северной части шахтного поля, развит в основном в осевых частях синклинальных структур субширотного простирания. Глубина залегания кровли горизонта 352 - 451 м. На север, северо-восток происходит постепенное погружение кровли горизонта. Горизонт состоит из 5 сильвинитовых прослоев, разделенных прослоями каменной соли и глин. Окраска сильвинитов - красная, различных тонов и оттенков. Характерная особенность строения пласта в сосредоточении глин преимущественно в межслоевой каменной соли в виде прослоев мощностью от нескольких мм до 30 см. Глинистые прослои в сильвинитовых слоях редко превышают 4 мм, составляя преимущественно 2-3 мм. Калийный горизонт можно условно разделить на 2 пачки: верхнюю и нижнюю. Верхняя пачка включает слои 3, 3-4, 4, 4-5, 5. Мощность ее составляет 2,1-2,3 м. Нижняя пачка состоит из слоев 1, 1-2, 2, 2-3 и имеет мощность 3,35 м. Мощность верхней пачки уменьшается в северо-восточном направлении от 2,3 м до 1,95 м с изменением содержания КСL от 27,85% до 27,29%. Содержание Н.О. в верхней пачке достигает 13-15%. Средняя мощность горизонта составляет 5,6 м, содержание КСL - 18%, Н.О. - 19%.

Второй калийный горизонт в пределах шахтного поля распространен повсеместно. По положению в разрезе соленосной толщи приурочен к 25-ой соляной пачке. Условия залегания горизонта в границах шахтного поля соответствуют общей конфигурации соляной толщи всего месторождения, а именно: в южном направлении наблюдается повышение гипсометрического уровня (абс. отм. подошвы -245 м), а в северо-восточной части калийная залежь полого погружается на северо-восток под углом 1-3° (абс. отм. подошвы пласта -325 м). Горизонт представляет собой единый продуктивный пласт, мощность которого составляет в среднем 2,5 м. Он подразделяется на три слоя: верхний, средний и нижний.

Верхний слой состоит из чередующихся прослоев сильвинита и каменной соли мощностью от нескольких сантиметров до десятков. Мощность слоя в среднем составляет 0,8 м, содержание КСL − 40,56%, содержание Н.О. - 3,64%.

Средний слой (межпластовая каменная соль) представлен каменной солью с редкой вкрапленностью сильвинита и глинистыми прослоями. Мощность слоя изменяется от 0,5 до 0,7 м, содержание КСL - 4.65%, содержание Н.О. - 5.28%.

Нижний слой представлен чередованием прослоев сильвинита, каменной соли и глины. Мощность слоя в среднем составляет 0,9 м, содержание КСL - 40,52%, содержание Н.О. - 2,75%. Для горизонта характерны локальные замещения сильвинитовых слоев каменной солью. Закономерностей в расположении зон замещений не установлено. Между Вторым и Третьим калийными горизонтами залегает мощная толща каменной соли, переслаивающейся глинистыми, глинисто-мергелистыми, мергелисто-доломитовыми пачками. Здесь выделено два галитовых пласта, представляющих промышленный интерес для получения каменной соли пищевых сортов.

Второй соляной пласт (-280 м) залегает ниже подошвы Второго калийного горизонта в интервале 0,0-17,5 м. Абсолютные отметки подошвы пласта в юго-западной части составляют - 250,8 м, в северо-восточной части -262,4 м. Пласт сложен чередованием сезонных прослоев каменной соли, мощностью 5-30 см и галопелитов, мощностью от нескольких мм до 15-20 см. Соль каменная серая, оранжево-серая, темно-серая, мелко-среднезернистая со следами первичной кристаллизации, в различной степени загрязнена глинистым материалом. Содержание NaCL в пласте изменяется от 56,51 % до 98,24 %, Н.О. - от 0,84 % до 37,5 %.

Третий соляной пласт (-305 м) залегает ниже подошвы Второго калийного горизонта в интервале 23,2-32,6 м. Абсолютные отметки подошвы пласта в юго-западной части составляют -287,9м, в северо-восточной части − -290,2м. Пласт сложен чередованием сезонных прослоев каменной соли мощностью 5-45 см и галопелитов мощностью от нескольких мм до 5-10 см. Соль каменная, от светло-серой до темно-серой, мелко-среднезернистая со следами первичной кристаллизации, в различной степени загрязнена глинистым материалом. Содержание NaCL в пласте изменяется от 87,57 % до 99,11 %, Н.О. - от 0,24 % до 9,74 %. По данным опробования, в нижней части пласта, выделена продуктивная пачка мощностью 3,55-3,65 м. Селективная выемка слоев каменной соли, слагающих эту пачку, позволяет получать пищевую соль 1 и 2 сорта. Разделяются названные соляные пласты глинисто-карбонатной пачкой мощностью 6,0-6,5м. На Втором и Третьем пластах каменной соли в настоящее время ведутся геологоразведочные работы.

Третий калийный горизонт (-430 м) приурочен к 13-й соляной пачке. В пределах шахтного поля распространен повсеместно. Абсолютные отметки подошвы пласта составляют в южной части -300 м, в северо-восточном направлении пласт погружается до абсолютных отметок -520м. Горизонт имеет трехслойное строение и подразделяется на три пачки (сверху вниз): верхнюю сильвинитовую; среднюю глинисто-карналлитовую; нижнюю сильвинитовую (промышленную). Верхняя сильвинитовая пачка представляет собой горизонтальное переслаивание сильвинита, а иногда сильвинито-карналлитовой породы и каменной соли. Мощность сильвинитовых прослоев колеблется от 0,15 м до 0,30 м, прослои каменной соли имеют мощность от 0,10 м до 0,60 м. Мощность верхней сильвинитовой пачки изменяется от 1,5 м (скв. 23) до 4,45 м (скв. 1). Среднее содержание КСL − 17%, Н.О. - 5,45%. Запасы верхней сильвинитовой пачки отнесены к забалансовым. Средняя глинисто-карналлитовая пачка состоит из чередующихся прослоев глины, карналлитовых, сильвинито-карналлитовых пород и каменной соли. Прослои глины и карналлитовой породы сосредоточены, главным образом, в средней части пачки. Мощность прослоев глины колеблется от 1-2 см до 35 см, карналлита - от нескольких сантиметров до 0,65 м. Мощность средней глинисто-карналлитовой пачки изменяется от 4,45 м (скв. 26) до 16,7 м (скв. 5) KCL - 27,65%, Н.О. - 4,75%. В разрезе нижней сильвинитовой пачки, состоящей из чередующихся прослоев сильвинита и каменной соли, выделено 6 сильвинитовых слоев. Мощность сильвинитовых слоев составляет от 0,18 м до 0,65 м, каменной соли - от 0,55 м до 1,10 м. Нижняя сильвинитовая пачка Третьего калийного горизонта является основным рабочим пластом. Мощность этой пачки колеблется от 2,0 м (скв. 5) до 9,05 м (скв. 13). Среднее содержание КСL - 21,5%, Н.О. - 6,67%. Подстилающими породами является каменная соль с глинистыми прослоями от 1 мм до 5-7 см мощностью около 7 метров. Далее залегают глинисто-карбонатные породы с прослоями доломита.

Четвертый калийный горизонт приурочен к 7-ой соляной пачке. Подстилается и перекрывается горизонт довольно мощными пластами каменной соли. В пределах Старобинского месторождения он является самым нижним из всех калийных горизонтов. Границы его распространения на шахтном поле почти совпадают с границей распространения Третьего калийного горизонта. Кровля 4-го калийного горизонта залегает на глубинах 520-870 м от поверхности земли и в 160-200 м от почвы 3-го калийного горизонта. Общая тенденция погружения горизонта - на восток. Мощность горизонта изменяется в широких пределах: от 1-1,5 м на юге (область его седиментационного выклинивания) до 5-6 м на севере и северо-востоке шахтного поля. Разрез 4-го калийного горизонта представлен ритмичным чередованием прослоев сильвинита, каменной соли и галопелитов. Для разреза 4-го горизонта характерно наличие прослоев галопелитов мощностью от долей мм до первых единиц мм. Имеется довольно большое количество мощных (от 2 до 10 см, реже 15-20 см, в отдельных случаях до 60-90 см) прослоев галопелитов. Более мощные галопелитовые прослои обычно находятся в основании ритмов. Общая тенденция к увеличению глинистости разреза отмечается с юга на север и северо-восток. Каменная соль горизонта представлена прослоями от 1-2 до 8-10 см, чаще 3-8 см, окрашенными в красный, желтый и оранжевый цвета различных оттенков. В южной и юго-восточной частях площади распространения горизонта появляются светлоокрашенные разности каменной соли. Мощность прослоев сильвинитов изменяется от 0,5 -1,0 до 7-10 см, составляя в среднем 1-5 см. Для них характерна красная окраска различных оттенков, довольно широко распространен и молочно-белый сильвин. Сближенные группы сильвинитовых прослоев слагают сильвинитовые слои. В полном разрезе горизонта выделяют до 18 сильвинитовых слоев. В пределах шахтного поля распространены до 10 слоев. Несмотря на значительную мощность горизонта и его повсеместное площадное распространение, в нем выделены лишь 2 продуктивных пласта. Основу продуктивных пластов 4-го калийного горизонта составляют сильвинитовые слои 6, 7, 8 (нижний продуктивный пласт) и слой 10 (верхний продуктивный пласт). Расстояние между продуктивными пластами по вертикали 3 м. Нижний продуктивный пласт развит только в северной части шахтного поля. Общая мощность пласта изменяется от 1,84 до 2,7 м. Содержание KCL в среднем составляет 35,54%, MgCL₂ − 0,05%, Н.О. - 3,77%. Верхний продуктивный пласт имеет ограниченное распространение в крайней северной точке шахтного поля. Мощность его составляет 0,13 м. Содержание KCL - 49,61%, Н.О. − 0,96%. Третий калийный горизонт в районе участка работ сложен верхним сильвинитовым пластом, глинисто - карналлитовым и нижним сильвинитовым (промышленным) пластом.

1. Горно-геологическая характеристика разрабатываемого участка

Геологическая характеристика проектируемого участка приведена в следующих границах: на северо-западе - выработки 7-й западной панели; на северо-востоке - целик геологоразведочной скважины №11; на юго-востоке - выработки 3-й западной панели; на юго- западе - граница барьерного целика. Горизонт разделяется на 3 пачки: верхнюю - сильвинитовую (забалансовую); среднюю - глинисто-карналлитовую; нижнюю - сильвинитовую (промышленную). В состав нижней сильвинитовой пачки входят 6 сильвинитовых слоев, разделённых между собой слоями каменной соли. Характерным для неё является:

. Выклинивание V сильвинитового слоя в юго-западном направлении, граница его выклинивания проходит через геологоразведочную скважину №11. За контуром вклинивания (юго-западная часть участка) развит слой каменной соли IV-VI.

. IV сильвинитовый слой характеризуется увеличением мощности в северо- восточном направлении. Большие его значения приурочены в плане к площади развития V сильвинитового слоя - район скважины №11.

. Слой каменной соли III-IV характеризуется инверсным характером изменения мощности по отношению к IV сильвинитовому слою.

. III сильвинитовый слой характеризуется меньшими значениями мощности вдоль 7-й западной панели в области отсутствия V сильвинитового слоя.

Мощность пачки изменяется от 6,71 м до 7,11 м. Большие её значения приурочены к области распространения V сильвинитового слоя.

Характеристика слоёв нижней сильвинитовой пачки для площадей приведена в таблице 1.

Таблица 1.1− Качественная характеристика слоев пласта и вмещающих пород

Нижняя сильвинитовая пачка перекрывается повсеместно средней глинисто-карналлитовой пачкой, состоящей из частых переслаиваний карналлита, сильвинит-карналлитовой породы, каменной соли, глин. Её мощность изменяется от 6,02 м до 8,36 м, средняя 7,6 м. Выше по разрезу залегает верхняя забалансовая сильвинитовая пачка, состоящая из слоев каменной соли, сильвинита, прослоев глин. Мощность её изменяется от 2,05 м до 3,9 м, средняя 2,76 м.

Вмещающими породами III калийного горизонта являются: в почве - каменная соль с редкими прослоями (от долей мм до 1-2 мм) глин. Мощность подстилающей соли составляет 5,8 м. Ниже подстилающие породы представлены переслаиванием глин и каменной соли. Мощность прослоев глин составляет 1-32 см, каменной соли 1-18 см, в кровле - каменная соль с прослоями глины, гнездами сильвинита, прослоями мергеля.калийный горизонт относится к опасным по внезапным выбросам соли и газа, так как при его отработке имеют место газодинамические явления (ГДЯ) в виде внезапных выбросов соли и газа, обрушений пород кровли, сопровождающихся газовыделениями, отжима призабойной части пород. Распространение газов характеризуется неравномерностью, как по площади, так и по разрезу. Выделение газов зафиксировано как скважинами, так и при ведении ГПР и очистных работ на Северном Главном направлении в слоях каменной соли III-IV, IV-V, V-VI, IV-VI, сильвинитовых слоях V, VI, прослоях глин глинисто- карналлитовой пачки. Количество газов возрастает по разрезу снизу вверх. Отдельные скопления газов находятся под давлением, поэтому их выделения сопровождались обрушением пород. Наибольшее количество таких случаев было зафиксировано на площади развития V сильвинитового слоя.

Выбросы соли и газа происходят из локальных геологических нарушений - "мульд погружения". При ведении горно-подготовительных работ на северо-западе характеризуемого участка были встречены геологические нарушения типа "мульда погружения" (№155, 157).

2. Технологическая схема отработки калийного пласта

Система разработки калийных пластов - совокупность подготовительных очистных выработок, проводимых в определенном порядке во временном пространстве, и комплекс работ по извлечению полезного ископаемого из недр. Требования к системе разработки: безопасность ведения горных работ; экономичность разработки; минимальные потери полезного ископаемого; минимальное воздействие на окружающую среду.

На калийных месторождениях применяют системы разработки как короткими, так и длинными очистными забоями (лавами). При этом система разработки длинными очистными забоями является наиболее прогрессивной, на неё приходится основной объём добычи и на Старобинском месторождении.

Применение длинных очистных забоев по сравнению с короткими позволяет обеспечить более высокие технико-экономические показатели рудников и обогатительных фабрик. Однако высокую эффективность таких забоев можно обеспечить только с применением передовых способов и средств, для выполнения очистных работ.

Из вышеизложенного в настоящем проекте для отработки IV сильвинитового слоя гидромеханизированным комплексом в пределах панели третьего калийного горизонта, принимается столбовая система разработки с обратным порядком отработки выемочного столба в панели, полным обрушением кровли.

Оставление целиков достаточных размеров является одним из способов обеспечения устойчивости горных выработок на весь период их эксплуатации.

Кроме оставления целиков для охраны горных выработок от воздействия опорного давления используются еще три способа:

-          рациональное расположение выработок в пласте и относительно друг друга;

-          регулирование напряженного состояния вмещающих пород с помощью разгружающих выработок и компенсационных щелей (полостей);

крепление и ремонт выработок.

- транспортный штрек лавы, 2 - вентиляционный штрек лавы, 3 - конвейерный штрек лавы, 4 - вспомогательный транспортный штрек

Рисунок 2.1 - Технологическая схема панели

На границе с ранее отработанным выемочным столбом для различных вариантов взаимного расположения выработок в технологических схемах подготовки выемочных столбов с учетом различных способов охраны выработок приведены на графиках рисунка 2.1 методических указаний. Принимаем, что величина опережения очистных работ в смежных выемочных столбах превышает 500 м.

Исходя из всего вышеизложенного для технологической схемы, приведенной на рисунке 2.1, при глубине разработки до Н = 525 м и величине опережения очистных работ в смежных панелях (ℓ_оп) свыше 500 м ширина целика (а) вначале определяется по рисунку 2.1 (график 4) методических указаний, охрана транспортного штрека не требуется, т. к. он располагается со стороны массива, а целик (а) охраняет конвейерный и вспомогательный транспортный штрека. Ширина целика (а) - составит 43 м, а с учетом величины опережения свыше 500 м а = 42 · 1,25 = 52 м.

В технологической схеме, приведенной на рисунке 2.1, при обратном порядке отработки панели панельный конвейерный штрек, расположенный со стороны отработанного пространства охраняется целиком. Ширину ленточных целиков между панельными выработками принимаем 3,0 м.

Для технологической схемы, приведенной на рисунке 2.1, ширина панели (В) с учетом длины лавы ℓ = 213 м (с учётом вентиляционного штрека), ширины межпанельного целика а = 52 м, а также ширины всех подготовительных выработок и размера целиков между ними (смотри сечение рисунка 2.1) составит:

В = 3,0 + 213 + 4,5 + 3,0 + 3,0 + 52 = 278,5 м.

3. Горно−подготовительные работы

.1 Подготовка панели и технология проведения подготовительных выработок

Исходя из горно-геологических условий месторождения, выбираем следующий комплекс оборудования для проведения очистных ходов: комбайн − бункер-перегружатель − самоходный вагон. При работе комбайна в комплексе с бункером-перегружателем и самоходным вагоном обеспечивается максимальная производительность. После заполнения вагона и ухода его к месту разгрузки руда поступает в бункер- перегружатель. После возвращения вагона в забой бункер-перегружатель загружает вагон и цикл повторяется. В этом случае при определённом расстоянии доставки полностью устранены простои комбайна в ожидании вагона.

В случае работы комбайна в комплексе с двумя вагонами можно в 1,5 - 2 раза увеличить предельное расстояние доставки, при котором исключены простои комбайна в ожидании вагона. При недостаточной высоте перегрузки на 25 − 35% уменьшается степень заполнения вагона, в результате чего снижается производительность комплекса. Чтобы избежать этого, необходимо повышать высоту перегрузки путем применения передвижных эстакад.

Порядок подготовки панели - прямой. Подготовка панели началась с панельных штреков, а затем конвейерный с одновременным монтажом конвейерной линии этапами по 280 - 320 м, вентиляционный, транспортный штрека лавы и разгружающая выработка. Вентиляционный штрек лавы проходится этапами через технологические сбойки лавы. Общий порядок проходки принят из расчета обеспечения проветривания горных выработок, отгрузки руды, охраны горных выработок.

Меры охраны выработок от влияния горного давления на их состояние осуществляются соблюдением следующих условий:

) соблюдение очередности проходки выработок;

) проходка компенсационных щелей;

) крепление конвейерного и транспортного штреков лавы, камер, сбоек;

) не менее чем за 200 м до подхода забоя лавы производится посадка кровли разгружающего штрека на высоту не менее 0,8 м;

)        не менее чем за 80 м до подхода забоя лавы производится посадка кровли панельного конвейерного штрека на высоту не менее 0,8 м.

Численность бригады - 8 человек; график работы - скользящий. Бригада разбита на 4 звена. Режим работы забоя - 4 смены продолжительностью по 6 часов. В сутки работают 4 звена (три добычные и одно звено ремонтное).

В состав звена входит машинист горно-выемочных машин (МГВМ) и горнорабочие очистного забоя (ГРОЗ). Машинист управляет комбайном и следит за пересыпом горной массы в перегружатель, а ГРОЗ транспортирует горную массу на самоходном вагоне от перегружателя на ленточный конвейер. В ремонтную смену звено обслуживает комплекс, осуществляет профилактический ремонт. На рисунке 3.2 построен график работы проходческого комплекса, который показывает в какой последовательности и через какие промежутки времени должны выполняться рабочие процессы при проходке выработки. По горизонтальной оси в определенном масштабе отложено время в часах, по вертикальной оси показаны работы при проведении выработки.

Рисунок 3.2 - График проходческого комплекса

.2 Техническая характеристика основного оборудования

Комплексная механизация - система взаимосвязанных и дополняющих друг друга машин, обеспечивающих механизацию основных и вспомогательных процессов производства. При комплексной механизации достигается повышение безопасности и производительности труда, создаются благоприятные условия для автоматизации производственных процессов.

Подготовка панели произведена комбайном типа ПКС-8 (ПК-8МА) в комплексе с бункером-перегружателем БП-14М и самоходным вагоном типа 5ВС-15М (ВС-17).

Комбайн ПК-8МА с полуавтоматическим управлением предназначен для проведения нарезных, подготовительных, основных горных выработок и очистных камер арочной формы высотой 3,0 и 3,2 м при углах падения до ± 15°, и коэффициентом крепости f = 4 (в данном случае f = 1,5-2). Комбайн может работать в одном из двух взаимоисключающих режимов: ручном и полуавтоматическом.

При проведении выработки комбайн механизирует и автоматизирует основные операции проходки: разрушение забоя, уборку из забоя отбитой горной массы, погрузку её на применяемые в комплексе с комбайном средства транспортирования и бурение дегазационных скважин.

Таблица 3.1- Техническая характеристика комбайна ПК-8МА

* - В транспортном положении конвейера

Бункер-перегружателъ БП-14М предназначен для приёма и накопления руды от комбайна и последующей ускоренной ее перегрузки в вагон на пластах мощностью 2,1 м и более в выработках с углами наклона ±12°. Он состоит из кузова, донного скребкового конвейера, ходовой части, вспомогательных устройств, электрооборудования и пылеотсасывающей установки, поставляемой по индивидуальному заказу.

Кузов состоит из горизонтальной, наклонной и поворотной рам, боковых бортов и передней стенки.

Таблица 3.2 − Техническая характеристика бункера-перегружателя БП-14М

Самоходный вагон 5ВС-15М предназначен для транспортирования руды от забоя до средств участкового транспорта. Основными узлами вагона 5ВС- 15М являются кузов с донным скребковым конвейером, привод конвейера и маслонасосов, ходовая часть, привод хода, кабелеприёмное устройство, кабина водителя, гидро - и электросистема.

Кузов состоит из рамы и бортов, для реализации паспортной грузоподъемности устанавливаются дополнительные жесткие боковые борта высотой 150− 250 мм и гибкий задний борт.

Таблица 3.3 − Техническая характеристика самоходного вагона 5ВС-15М

3.3 Расчет содержания КСL и НО в руде из подготовительных выработок

Нормативы разубоживания принимаем следующие: при проходке подготовительных выработок - 3 %. Для подготовительных выработок принимаем одинаковую привязку по слою VI равной 0,19 м.

Расчет содержания КСL и НО в руде из каждой подготовительной выработки производим в соответствии с принятой в проекте технологической схемой подготовки и отработки панели по формулам:

 (3.1)

 (3.2)

где  - содержание КСℓ в сечениях площади выработки ;

 - содержание НО в сечениях площади выработки ;

- коэффициент разубоживания руды при проходке выработки, доли ед.

Определение площадей сечения выработки S_x,S₂...,S_n производим по таблице 2.2 методических указаний. Расчет сечений S₁ - S₄ применительно к данному проекту приводится ниже для выработок сечением 8,03 м².

Рисунок 3.3 − Привязка по кровле для выработок ГПР

₁ (при h₁ = 0,06 м) = 0,03 м²;

S₂ (при h₁+h₂ = 0,97 м) = 1,97 − 0,03 = 1,94 м²;

S₃ (при h₁+h₂+h₃ = l,14 м) = 2,46 − 1,97 = 0,49 м²;

S₄ (при h₁+...h₄ = l,74 м) = 4,25 − 2,46 = 1,79 м²;

S₅ (при h₁+...h₅ = 3,0 м) = 8,03 − 4,25 = 3,78 м².

Расчет сечений S'₁ - S'₅ применительно к данному проекту приводится ниже для выработок сечением 12,04 м².

S'₁ = 0,03·12,04/8,03 = 0,04м²;

S'₂ = 1,94·12,04/8,03 = 2,91 м²;

S'₃ = 0,49·12,04/8,03 = 0,74 м²;

S'₄ = 1,79·12,04/8,03 = 2,68 м²;

S'₅ = 3,78·12,04/8,03 = 5,67 м².

Для выработок с сечением 8,03 м².

Для выработок с сечением 12,04 м².

После подсчета качества руды из подготовительных выработок составляем таблицу:

калийный пласт выработка руда

Таблица 3.4 − Добыча руды и содержание КСL из горно-подготовительных работ

На основании данных таблицы подсчитываем содержание КСL в руде,

добытой из ГПР , по формуле:

 (3.3)

где  - добыча руды из каждой подготовительной выработки, т;

 - содержание KCL в руде, добываемой из каждой подготовительной выработки, %.

4. Очистные работы

Основные параметры технологической схемы отработки проектируемого участка:

− система разработки - длинными столбами ;

− способ подготовки - панельный;

− порядок отработки - обратный;

− длина выемочного столба - 2000,0 м;

− длина лавы (с ВШЛ) -213,0 м;

− высота лавы - 1,27 м;

Ширина штреков:

−       конвейерного - 4,5 м;

− вентиляционного - 3м;

− транспортного - 3 м;

− вспомогательного транспортного - 3 м.

Способ управления кровлей - полным обрушением.

.1 График организации очистных работ в лаве

Очистной комплекс обслуживает бригада в списочном составе 14 человек. Режим работы бригады − 4-х сменный, три смены добычные и одна ремонтная. Продолжительность смены − 6,0 часов. В каждую смену работает звено рабочих в составе не менее двух человек: машиниста горных выемочных машин и горнорабочего очистного забоя. В ремонтную смену дополнительно выходит один электрослесарь и один крепильщик. Время работы комплекса по добыче составляет 18,0 часов в сутки, по профилактическому обслуживанию оборудования - 6,0 часов.

Для обеспечения более полного подбора и погрузки руды на забойный конвейер принимается односторонняя схема работы комбайнов. Направление очистной выемки - от вентиляционного штрека лавы к конвейерному (транспортному). При этом очистной цикл состоит из следующих операций:

зарубка одного из комбайнов "косым заездом" в районе вентиляционного штрека лавы,

выемка полосы в направлении к конвейерному (транспортному) штреку лавы с одновременной передвижкой гидрокрепи,

отгон комбайна с зачисткой почвы, задвижка забойного конвейера,

передвижка крепей сопряжения и эстакад.

Зарубка комбайнов "косым заездом " производится раздельно для каждой из машин. При отгоне комбайна с подбором руды к вентиляционному штреку забойный конвейер задвигается на участке протяженностью до 15 м от сопряжения с вентиляционным штреком. Комбайн, вынимая полосу переменной ширины, вырубается на вентиляционный штрек и производит выемку полосы в направлении к конвейерному (транспортному) штреку лавы. За 6 - 8 метров до сопряжений с бортовыми штреками производится плавный спуск лавой под кровлю бортовых штреков с увеличением вынимаемой мощности на этих участках до 0,1 метра путем подрубки почвы. При зарубке комбайна гидрокрепь, в том числе секция сопряжения "Фазос 15/31", задвигается вслед за проходом комбайна.

В процессе разработки плана по добыче и планированию развития работ по добычному участку определяются:

-          нормативная суточная нагрузка на лаву;

-          месячный и годовой объемы добычи руды;

-          срок отработки запасов панели.

Время выполнения операций зависит от организации работ в лаве и применяемого оборудования.

Рисунок 4.1 - График организации цикла ведения очистных работ

Очистные работы состоят из следующих операций:

зарубка комбайна косым заездом 15мин;

концевые операции у конвейерного или транспортного штрека 20мин;

очистная выемка и передвижка крепи 105мин;

отгон комбайна с зачисткой просыпи руды, передвижка забойного конвейера 40мин.

Полное время цикла очистных работ - 180мин.

В соответствии с графиком организации цикла очистных работ продолжительность одного цикла составляет 180 мин. Тогда количество циклов в сутки (N):

циклов (4.1)

где Т_с - время трех добычных смен, мин;

Т_п - продолжительность одного цикла очистных работ, мин.

Принимаем 6 циклов в сутки.

Суточная нагрузка на лаву (Q_сут ):

Q_cym= Д_ц· N (4.2)

где Д_ц- добыча руды с одного цикла очистных работ, т ;

N - количество циклов, шт.

Добыча руды с одного цикла (Д_ц):

Д_ц = ℓ_л · m_л · r · γ (4.3)

где ℓ_л - длина лавы, м

m_л - вынимаемая мощность, м

r - ширина захвата комбайна, м

γ - объемный вес руды, т/м³

Д_ц=210 · 1,27 · 0,8 · 2,11 = 450 т,

Q_cym = 450 · 6 = 2700 т/сутки.

Месячный (Q_мec) и годовой (Q_год) объемы добычи руды из лавы:

_мec = Q_cym · п_мес                                                                               (4.4)

где п_мес − число рабочих суток в месяц, п_мес = 22.

_мec = 2700 · 22 = 59400 т/мес

Q_год = 59400 · 12 = 712800 т/год

Срок отработки запасов панели (t_пан):

где L_вc - длина выемочного столба, м (L_вc = 2000 м);

П_л - подвигание лавы, м/год.

П_л = 22 · 6 · 0,8 · 12 = 1267 м/год

t_пан = 2000/1267 = 1,58 года

.2 Характеристика основного оборудования механизированного комплекса

Для механизации очистной выемки принимаем комплекс, который состоит:

− Очистной комбайн Электра - 340 - 2шт.;

− Крепь лавы Fazos-08/13 - 105шт.;

− Крепь сопряжения бортовых штреков Fazos-15/31 - 3шт.;

− Забойный конвейер Longwall - 1шт.;

− Штрековый конвейер ЕКФ-3 - 2шт.

Рисунок 4.1 - Техническая характеристика основного оборудования механизированного комплекса

.3 Оценка соответствия основных силовых и кинематических параметров забойной механизированной крепи условиям применения

С помощью расчёта проверяем соответствие принятого типа механизированной крепи предъявленным к ней требованиям в части минимальной и максимальной конструктивной высоты.

Данный расчёт выполняем в соответствии с требованиями пункта 1.4.3 "Нормативных и методических документов по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей", Солигорск-Минск, 1995 г.

Минимальная конструктивная высота механизированной крепи в лавах должна удовлетворять условию:

H_min m_min(1 - a · Ɩ₃) - b - t (4.6)

а максимальная конструктивная высота:

Н_mах  m_mах(1 - a · Ɩ_п) (4.7)

где m_min и m_mах - минимальная и максимальная вынимаемая мощность пласта (слоя) в пределах выемочного столба, согласно заданию m_min = 1,27 м, m_max= 1,27 м;

Ɩ₃ и Ɩ_п - расстояние от груди забоя до оси передней и задней стойки секции (комплекта) крепи, замеряемое по почве лавы или основанию крепи, по практическим данным для однорядной крепи "Fazos-08/13" Ɩ₃ = Ɩп = 4,0 м.

а - коэффициент опускания кровли, м^-1, принимаемый по результатам специальных исследований на Старобинском месторождении, а=0,015 м^-1;

b - запас на разгрузку крепи от горного давления, принимаемый для пластов (слоев) мощностью до 1,5 м - 30 мм, для пластов (слоев) мощностью 1,5 м и более - 50 мм. Так как мощность забоя меньше 1,5 м, то запас на разгрузку крепи от горного давления принимаем равный 30 мм.

t - суммарная толщина породной подушки под основанием и на перекрытии секции (комплекта) крепи, мм; для пластов (слоев) мощностью до 1,5 м - 35 мм, для пластов (слоев) 1,5 м и более - 45 мм. Для данного месторождения толщина породной подушки под основанием и на перекрытии секции (комплекта) крепи принимаем 35 мм.

Рассчитаем минимальную конструктивную высоту механизированной крепит "Fazos-08/13" и сравним с фактическими размерами приведёнными выше в технической характеристике крепи:

H_min m_min(1 - a · Ɩ₃) - b - t;

800  1270(1− 0,015 · 4) − 30 - 35 = 1129 мм.

Максимальная конструктивная высота "Fazos-08/13:

Н_mах  m_mах(1 - a · Ɩ_п);

1270(1 − 0,015 · 4) = 1194 мм.

Из расчётов следует, что требуемое условие соблюдается.

Выполним расчёт несущей способности крепи в соответствии с методикой, изложенной в пункте 1.4.3 "Нормативных и методических документах по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей":

Несущая способность механизированной крепи (q_c) в лаве должна быть не ниже удельной нагрузки от горного давления и удовлетворять условию: q_c  q или q_c  q_к.

Расчет несущей способности крепи производится по формуле:

_c = Q_c/(B_з^· S) (4.8)

где Q_c - рабочее сопротивление секции (комплекта), кН. Берется из инструкции по эксплуатации, представляемой заводом-изготовителем крепи;

B_з - ширина призабойного пространства (расстояние от груди забоя до завального конца верхняка крепи), м. Берется после снятия комбайном полосы полезного ископаемого при задвинутых к конвейеру секциях крепи;

S - шаг установки секций (комплектов) крепи в лаве, м.

Q_c = 3324 кH (из технической характеристики крепи); В_з = 4,2 м для "Fazos-08/13"; S = 2 м (из технической характеристики крепи).

Для крепи "Fazos-08/13": q_c = 3324/(4,2·2)=395,7кН/м²

Значения удельной нагрузки (q) для механизированных крепей при выемке сильвинитового слоя согласно вышеуказанной методике расчёта должно составлять не менее 250кН/м².

395, 7кН/м²250кН/м²

Таким образом, согласно произведённым расчётам, принятая в данном проекте забойная крепь "Fazos-08/13" отвечает предъявленным к ней требованиям.

4.4 Содержание КСL и НО в руде из очистных работ

Нормативы разубоживания принимаем, т.к. лавой Электра - 340 будет производиться селективная выемка, 6 %. Расчет содержания КСL и НО из очистных работ произведём по формулам:

где  - содержание KCL в cлоях пласта, %;

 - содержание Н.О. в слоях пласта, %;

 - мощность сильвинитовых и галитовых слоев, м;

- коэффициент разубоживания руды из очистных работ, доли ед.

Исходя из горно-геологических условий высота лавы 1,27 м, но т.к. мощность пластов неравномерна, то в почве будет прирезаться по 0,01м.

Заключение

Принятые в данном курсовом проекте решения по способам и средствам осуществления процесса очистных работ в лавах (выемка и погрузка руды мощными высокопроизводительными комбайнами, крепление лавы современной механизированной крепью с высокими техническими характеристиками, доставка отбитой руды высокопроизводительными конвейерами, управление горным давлением способом полного обрушения кровли и многое другое) позволяют обеспечить безопасную высокоэффективную разработку, а также поточность процесса добычи руды, высокую производительность труда рабочих и очистного забоя, полностью исключить ручной труд в лаве при выполнении очистных работ, кроме того обеспечить высокое извлечение полезного компонента из недр при добыче, низкое разубоживание рудной массы и высокое содержание полезного компонента в добытой руде. По сравнению с камерной системой разработки улучшаются санитарные условия в очистном забое благодаря проветриванию за счёт общешахтной депрессии.

Дальнейшее совершенствование процессов очистных работ и повышение их эффективности на Старобинском месторождении калийных солей можно обеспечить в первую очередь за счёт дальнейшего увеличения длины лав и более широкого внедрения селективной выемки на основе создания более мощного и совершенного забойного оборудования. Не менее важное значение имеет разработка и внедрение более совершенных технологических схем очистных работ, позволяющих значительно уменьшить эксплуатационные потери, оставляемые в различных целиках.

Список использованных источников

. Лобанов Н.Я., Торцев В.Г. Экономика, организация и планирование производства на предприятиях горно-рудной промышленности - М.: Недра, 1978.г.

. Моссаковский И.В. и др. Экономика горной промышленности - М.: Недра, 1977.г.

. Каменицер С.Е., Русинов Ф.М. Организация, планирование и управление деятельностью промышленных предприятий.

. Правила технической безопасности при разработке подземным способом соляных месторождений Республики Беларусь. Сборник инструкций к правилам технической безопасности при разработке подземным способом соляных месторождений Республики Беларусь. Солигорск, 2012г.

. Сборник технических характеристик основного горношахтного оборудования, применяемого на рудниках п/о "Беларуськалий". Солигорск, 2001г.

. Стандарт предприятия СТП Калий 14001.4.4.5.01-2002. Правила разработки, оформления, утверждения, учета и хранения проектной документации на ведение горных работ. 2002г.

. План производства на 2011-12 гг. Рудник 1РУ.