Разработка месторождений угля

Разработка месторождений угля

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

.          Балансовые и промышленные запасы угля в шахтном поле

.          Выбор структуры комплексной механизации

.          Расчет нагрузки на очистной забой

.          Расчет проектной мощности шахты и срок службы

.          Расчет потребной линии очистных забоев

.          Выбор способа подготовки шахтного поля

.          Способ подготовки пластов

.          Выбор систем разработки угольной шахты

.          Система организации труда в очистном забое

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение

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:

) Энергетика остается самой приоритетной отраслью экономики. Потребители заинтересованы в безусловном сохранении стабильности энергетической базы и разнообразии альтернативных источников энергетического сырья.

) Стабильная и обширная ресурсная база. Показатель обеспеченности текущего уровня потребления готовыми к эксплуатации запасами по угля - один из наиболее высоких среди всех полезных ископаемых.

) 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).

) 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:

=2,1м;

=1,0м.

Расстояние между пластами:

М1-2=60м.

Глубина залегания верхней граница:

м.

Угол падения:

Плотность угля:

,6т/м3;

,62т/м3.

Категория шахты по газу: II

Размер шахтного поля по падению:

Н=4000м.

Размер шахтного поля по простиранию:

S=8000м.

.        Балансовые и промышленные запасы угля в шахтном поле

Определим геологические запасы в шахтном поле:

Zгеол. = S × H (К1+К2) = 9000 × 3000 (2,1×1,6 +1,01×1,62+0,9×1,63+1,2×1,6 )=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=0,01×225,909000=2259090 т.

Эксплуатационные потери:

q_э=(225,909000-2259090)×0,1=22364991т.

Суммарные проектные потери:

Тогда промышленные запасы угля в шахтном поле составят:

Zпром.= 225,909000-24624081=201,284919 т.

Коэффициент извлечение угля из недр:

.        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

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:

Ленточный конвейер 2ЛТ1000М:

.        Расчет нагрузки на очистной забой

Метод расчета нагрузки на очистной забой учитывает условия полного использования имеющегося в забое оборудования.

шахтный уголь пласт забой

 - 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:

.        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:

.        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. =} n_ц* 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)×

(2,1+1,0)×1,61=4,9 т/м²

.        Выбор способа подготовки шахтного поля

Способ подготовки - характерное расположение подготовительных выработок, обеспечивающие деление шахтного поля на части удобные для отработки.

Различают следующие способы подготовки:

. Погоризонтный способ;

. Этажный способ;

. Панельный способ;

. 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 <#"796894.files/image041.gif"> 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

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.