Рациональная отработка пласта k5 в условиях ГХК шахта Краснолиманская

p> 2 технологическая часть

2.1 Анализ существующей технологии очистных работ на шахте по данному пласту и задач дипломного проектирования

Изучив технологию и организацию работ на участке, прихожу к выводу, что имеются резервы и возможности для увеличения нагрузки на очистной забой, снижению материальных и трудовых затрат.

Применяемый на участке комплекс 1КМ-88 морально устарел. Коэффициент затяжки кровли составляет 72%. В связи с боковым расположением домкрата передвижки секции и узким основанием, данный комплекс подвержен, так называемому “сползанию” основания и крену секций крепи.

Крепление сопряжений производится вручную при помощи швеллеров и деревянных стоек. Крепление бермы производится шпальным брусом, для заведения которого, требуется предварительно произвести отбойку угля отбойным молотком или «на обушок».

При передвижке трех верхних и нижних секций крепи, на них заводится шпальный брус, под который, между верхняками и под конец, пробивается три деревянных стойки. При погашении тупиков конвейерного и вентиляционного штреков, брусья остаются в завале.

Выемочный комбайн РКУ-10, применяемый на участке, зарекомендовал себя положительно. Он прост в обслуживании, обладает высокой энерговооруженностью и, на данный момент, наиболее подходит для данных условий.

Выемка угля на участке осуществляется по односторонней схеме: снизу вверх – выемка; сверху вниз – зачистка.

Проанализировав существующую технологию очистных работ, предлагаю следующее: а) заменить морально устаревший механизированный комплекс 1КМ-88 на новый, более производительный, обеспечивающий безопасность при ведении горных работ комплекс 2МКД90; б) для обеспечения безопасности рабочих, обслуживающих верхнее и нижнее сопряжения лавы, для экономии лесоматериалов предлагаю использовать крепи сопряжения КСШ5К; в) для обеспечения безопасности рабочих, обслуживающих верхнее и нижнее сопряжения лавы, для экономии лесоматериалов предлагаю использовать в качестве четырех первых и четырех последних секций крепи концевые комплекты 2КК; г) отказаться от односторонней схемы выемки угля и использовать челноковую схему; д) заменить конвейер лавы СП-87ПМ на более мощный, модернизированный конвейер СПЦ163, который рекомендуется использовать в составе комплекса
2МКД90.

2.2 Исходные данные

Исходные данные для проектирования свожу в таблицу 5.

Таблица 5 – Исходные данные для проектирования

2.3 Способ подготовки шахтного поля

Подготовкой шахтного поля называют проведение после вскрытия шахтного поля системы подготавливающих выработок, обеспечивающих условия для эффективной и безопасной выемки полезного ископаемого. Подготовку шахтного поля обычно ведут частями и по мере их отработки подготавливают следующие части.

Существует несколько способов расположения подготавливающих выработок при подготовке угольных месторождений к разработке. Каждая такая схема или способ характеризуется своими индивидуальными особенностями. Схемой подготовки шахтного поля следует считать характерное расположение объединенных с учетом функционального назначения в единый комплекс подготавливающих выработок, обеспечивающих деление шахтного поля на готовые к выемке части. Таким образом, классификационным признаком схем подготовки шахтного поля является деление его на характерные части. В соответствии с ним различают погоризонтную, панельную, этажную и комбинированную схемы подготовки шахтного поля.

На шахтах Донбасса применяются все выше перечисленные способы подготовки. К ним предъявлены следующие основные требования: экономичность, безопасность, полнота извлечения запасов полезного ископаемого (минимум его потерь в недрах), обеспечение охраны сооружений, природных объектов и окружающей среды.

Этажный способ заключается в том, что шахтное поле делится по простиранию на этажи, которые отрабатываются последовательно и, как правило, в нисходящем порядке. Этажная схема подготовки шахтного поля отображена на рисунке №1.

[pic]

Рисунок 1 - Этажная схема подготовки шахтного поля.

Этажную схему рекомендуют применять на пластах с углом падения свыше
25 °. Размер этажа по простиранию равен размеру шахтного поля по простиранию, по падению – наклонной высоте этажа. Преобладающие размеры этажа по падению составляют 120 – 450 м (в зависимости от угла падения пласта).

Достоинства этажной схемы подготовки: сравнительно небольшой объем проведения наклонных подготавливающих выработок; быстрота ввода очистных забоев в эксплуатацию (при сплошной системе отработки); простота схемы вентиляции. К ее недостаткам относят наличие длинных этажных штреков, разбросанность горных работ, значительные затраты на поддержание этажных штреков.

Панельный способ заключается в том, что шахтное поле делят на примерно одинаковые по размеру панели. В каждой панели проводят комплекс подготавливающих выработок, позволяющих эксплуатировать данную панель независимо от других. Общими выработками между панелями на одном пласте являются выработки транспортного и вентиляционного горизонтов или только транспортного горизонта. Панельная схема подготовки шахтного поля показана на рисунке №2.

[pic]

Рисунок 2 – Панельная схема подготовки шахтного поля

Панельную схему подготовки применяют на пластах любой мощности с углами падения до 25° (преимущественно 10 - 20°). Размер панели по простиранию обычно не превышает 2,5 – 3 км, а размер ее по падению равен или кратен наклонной высоте выемочной ступени.

К достоинствам панельной схемы подготовки можно отнести: возможность высокой концентрации очистных работ и транспортных потоков, полной конвейеризации транспорта от очистного забоя до ствола; сокращение объема одновременно поддерживаемых выработок; достижение большой производственной мощности. К недостаткам панельного способа относят повышенный объем проведения и поддержания панельных наклонных выработок, сложность изоляции выработок в смежных ярусах, что увеличивает утечки воздуха и усложняет регулирование проветривания выемочных участков.

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. Схема погоризонтного способа подготовки шахтного поля показана на рисунке №3.

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.

[pic]

Рисунок 3 – Погоризонтная схема подготовки шахтного поля

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.

Комбинированный способ в основном применяется на старых действующих шахтах, когда давно разрабатываемые пласты отрабатываются одним способом, а новые – другим. Также может применяться на шахтах, разрабатывающих пласты с переменным углом падения и большой мощностью междупластья, т. е. при значительной протяженности группирующих выработок. Их применение преследует своей целью повышение концентрации горных работ, улучшения проветривания и отвода воды, сокращения объема проветриваемых выработок и уменьшение затрат на транспортирование угля.

Так как угол падения пласта составляет ?=16 градусов, то для отработки пласта К5' буду использовать панельный способ отработки шахтного поля. Схему отработки смотри в графической части.

2.4 Выбор системы разработки

Система разработки – определенный, увязанный в пространстве и времени порядок ведения очистных и подготовительных работ в пределах участка шахтного поля. Таким участком может являться выемочная ступень, панель или этаж.

Основные факторы, влияющие на выбор системы разработки: элементы, форма залегания и строение угольных пластов; свойства угля и вмещающих пород; газоносность и водоносность месторождения; склонность пластов к внезапным выбросам угля и газа, горным ударам; склонность угля к самовозгоранию; расстояние между разрабатываемыми пластами; глубина разработки; способы и средства механизации производственных процессов в очистных и подготовительных забоях. Элементы залегания пластов сохраняются на значительных площадях или могут изменяться в пределах одного шахтного поля. Поэтому при составлении программы развития горных работ на шахте предусматривают возможность перехода от одной системы к другой. Переход должен быть произведен с минимальными затратами средств и времени на базе существующего способа подготовки шахтного поля.

На шахтах Донбасса применяются следующие системы разработки:

1. сплошная;

2. столбовая;

3. комбинированная.

Сплошная система разработки предполагает одновременное ведение очистных и подготовительных работ в выемочном поле или этаже. При этом очистной забой и забои откаточного (конвейерного) и вентиляционного штреков, оконтуривающих выемочное поле или этаж движутся в одном направлении. Схему сплошной системы разработки смотри на рисунке №4.

[pic]

Рисунок 4 – Схема сплошной системы разработки

Достоинствами сплошной системы разработки являются быстрый ввод очистных забоев в эксплуатацию, возможность размещения породы, получаемой при проведении штреков в выработанном пространстве, сравнительно невысокая трудоемкость проведения штреков. Недостатки сплошной системы разработки – сложность совмещения подготовительных и очистных работ в одном выемочном столбе или поле, повышенные нагрузки на крепь подготавливающих выработок в зонах активного опорного давления, невозможность доразведки пласта при подготовке выемочных столбов или полей, большая утечка воздуха через выработанное пространство, что требует установки бутовых полос.

Столбовая система разработки предполагает разделение в пространстве и во времени очистных и подготовительных работ. При столбовой системе разработки все подготавливающие выработки в выемочном поле проводят до начала очистной выемки.

Столбовая система позволяет отрабатывать подготовленный столб в обратном порядке – от границ этажа (яруса) к центру шахтного поля (панели), что позволяет погашать часть выработок. Схема столбовой системы разработки приведена на рисунке №5.

[pic]

Рисунок 5 – Столбовая система разработки

Очистные забои при столбовой системе на пологих и наклонных пластах имеют прямолинейную форму, на крутых – прямолинейную и потолкоуступную. Они могут подвигаться по простиранию, падению, восстанию, или диагонально к линии простирания пласта.

Основным способом управления горным давлением в лаве при столбовой системе является полное обрушение, реже используют полную закладку выработанного пространства. При отработке тонких крутых пластов применяют также удержание кровли на кострах или плавное опускание.

К общим достоинствам столбовой системы относят: проведение выемочных выработок в массиве, не подверженном непосредственному влиянию очистных работ, и в соответствии с этим большая их устойчивость; разделение в пространстве и времени подготовительных и очистных работ в выемочном поле; получение дополнительной информации о горно-геологических условиях залегания пласта при подготовке запасов к выемке; возможность погашения выемочных выработок по мере подвигания очистных забоев.

Недостатками столбовой системы разработки являются: большой объем проведения выработок до начала очистных работ; сложность проветривания длинных (до 1500 м) выемочных выработок при их проведении, особенно на высокогазоносных пластах; необходимость поддержания длинных выемочных выработок как в период их проведения, так и во время ведения очистных работ.

Для подготовки лавы в эксплуатацию по столбовой системе разработки необходимо пройти 4-й северный конвейерный штрек длинной L=1380 м [по заданию] и 4-й северный вентиляционный штрек такой же длины. Эти выработки будут проводиться двумя проходческими бригадами одновременно по 310 метров в месяц [из опыта ш. Краснолиманская]. Следовательно, эти выработки будут пройдены за 5 месяцев. Затем необходимо нарезать лаву. По опыту работы шахты, эта процедура займет 1,5 месяца. Дальнейший монтаж комплекса и оборудования займет также 1,5 месяца [из опыта работы]. Следовательно, на подготовку и ввод лавы в эксплуатацию потребуется затратить, в общей сложности, 8 месяцев.

Исходя из всего выше сказанного, буду применять в проекте столбовую систему разработки.

2.5 Выбор технологии и оборудования

2.5.1 Выбор технологической схемы и механизации очистных работ

Выемку угля в лаве можно производить: а) отбойными молотками; б) широкозахватными комбайнами; в) узкозахватными комбайнами; г) струговыми установками; д) бурошнековыми установками.

Лаву можно крепить: а) деревянными стойками; б) гидравлическими стойками; в) механизированной крепью.

Доставку угля по лаве можно производить скребковыми конвейерами.

Учитывая прогрессивные технологические схемы, предлагаю в лаве использовать механизированный комплекс с узкозахватным комбайном.

Предлагаю следующую технологию выемки угля. Комбайн работает по челноковой схеме. Вслед за проходом комбайна осуществляется передвижка секций крепи и задвижка конвейерного става. На концевых участках, учитывая технологические возможности комбайна и вынос головок конвейера на штреки, ниши не предусматриваю.

Учитывая предложенную технологию, а мощность пласта m=1,3 м, угол падения пласта ?=16° предлагаю использовать в лаве механизированный комплекс МКД90. Горнотехнические условия применения комплекса МКД90 свожу в таблицу №6. Данный комплекс производится серийно Дружковским машиностроительным заводом и предназначен для комплексной механизации очистных работ на пластах средней мощности и мощных. Агрегаты и оборудование, входящие в комплект поставки механизированного комплекса свожу в таблицу №7.

Высоконадежный очистной комплекс МКД90 предназначен для механизации процессов выемки угля, крепления и управления кровлей полным обрушением в очистных забоях пологих пластов мощностью 0,8-2,0 м с самыми сложными горно- геологическими условиями.

Комплексы могут комплектоваться всеми серийно выпускаемыми и перспективными моделями очистных комбайнов, струговых установок и скребковых конвейеров.

В комплексе обеспечена техническая последовательность операций по добыче угля; кинематические связи позволяют машинам и оборудованию работать фактически как единый агрегат. Базой всех машин и оборудования, расположенных в лаве, служит став скребкового конвейера.

Таблица 6 – Горнотехнические условия применения механизированного комплекса
МКД90

Таблица 7 – Комплект поставки комплекса МКД90

| |1МКД90 |2МКД90 |3МКД90 |2МКД90Т |3МКД90Т |
|Механизированная крепь |1КД90 |2КД90 |3КД90 |2КД90Т |№КД90Т |
|Узкозахватный комбайн |КА-80 |РКУ10 |РКУ13 |РКУ10 |РКУ13 |
| |КА-90 | |2ГШ68Б | |2ГШ68Б |
| |1К103М | |ГШ500 | |ГШ500 |
|Скребковый конвейер |СПЦ162 |СПЦ163 |СПЦ273 |СПЦ163 |СП-273 |
| |СПЦ163 | | | | |
|Крепь сопряжения |КСШ5К, СО75С,Т6М |
|Насосные станции |СНУ5, СНТ32 |
|Кабелеукладчик |КЦ-170, КЦН-200 |
|Производительность, не менее |1000 |1200 |1500 |1400 |1700 |
|т/сут | | | | | |

2.5.2 Выбор комбайна и расчет производительности

Переломным этапом в угледобывающей промышленности явилось создание комбинированной углевыемочной машины – очистного комбайна, применение которого позволило одновременно механизировать в очистном забое три процесса: зарубку, отбойку и погрузку угля на призабойный конвейер. Эта задача для длинных очистных забоев лав впервые была успешно решена в Союзе
Советских Социалистических Республик. В последующие годы проводилось дальнейшее совершенствование угледобывающей техники. Наращивалась энерговооруженность комбайнов, совершенствовались технологии. Применение комбайнов с разнесенными шнеками позволило отказаться от такой трудоемкой операции как взятие ниш.

На данный момент отечественная промышленность выпускает различные типы комбайнов. Их различие состоит в условии их применения: для пластов с различной мощностью и различными углами залегания.

Согласно выбранному комплексу, учитывая мощность пласта m=1,3 м предлагаю использовать в лаве комбайн РКУ10. Техническую характеристику комбайна привожу в таблице №8.

Таблица 8 – Техническая характеристика комбайна РКУ10

|Исполнительный орган: | |
|пределы регулирования по высоте, м |1 – 1,82 |
|величина опускания ниже опорной поверхности конвейера, |?80 |
|мм |шнековый |
|тип |2 |
|число шнеков |0,63 |
|ширина захвата, м |1000 |
|диаметр шнеков, мм | |
|Механизм подачи: | |
|тип |гидравлический БСП|
|скорость подачи, м/мин | |
|тяговое усилие, кН |(5/10 |
| |250/125 |
|Электродвигатель комбайна: | |
|тип |ЭКВЭ-4-200 |
|число |1 |
|мощность, кВт |200 |
|напряжение, В |660, 1140 |
|Габариты комбайна, мм: | |
|длина корпуса |6950 |
|ширина корпуса |915 |
|высота корпуса от почвы в зоне крепи |800 |
|Масса, кг |17000 |

Очистные узкозахватные комбайны РКУ10 предназначены для выемки угля в очистных забоях пластов мощностью 1-1,82 м, с углом падения до 35 градусов по простиранию и до 10 градусов по падению, при сопротивляемости угля резанию до 300 кН/м.

Применяются в механизированных комплексах 2КМ87, 2КМТ, 2МКД90,
2МКД90Т и другими, оборудованных конвейерами СП87М, СПЦ163, СПЦ273 с рейкой
3БСП или 2УКПК бесцепной системы подачи.

Комбайн оснащен исполнительным органом, состоящим из двух шнеков, закрепленных на выводных валах поворотных редукторов; регулировка по мощности и гипсометрии пласта производится с помощью гидродомкратов. Шнеки симметрично расположены по концам корпуса машины, что обеспечивает работу в лаве без предварительной подготовки ниш при условии размещения приводных головок конвейера на штреках. Внедрение комбайна в пласт на концевых участках лавы в основном производится косыми заездами, (конструктивная компоновка комбайна позволяет применять также и фронтальную зарубку).

Комбайны оснащены двумя бесцепными механизмами подачи с гидроприводом на базе аксиально-поршневого насоса РНАСМ-125/320 с регулируемой подачей и гидромотора РМНА-125/320.

Механизмы подачи оснащены фрикционными тормозными устройствами, осуществляющие удержание комбайна на конвейер в аварийных ситуациях.

Наличие двух механизмов подачи и тормозных устройств позволяет работать на пластах с углами падения свыше 9 градусов без применения предохранительной лебедки.

Для пылеподавления комбайн оборудован системой орошения, в которую входят насосная установка 1УНЦС-13 и забойный водовод ВЗН-32. Имеется внутреннее орошение с подачей воды через валы шнеков непосредственно к резцам в зону разрушения угля и внешнее с подачей воды в зоны распространения пыли.

Комбайны РКУ10 серийно изготавливаются Горловским машиностроительным заводом.

2.5.2.1 Определение теоретической производительности комбайна

Теоретическую производительность комбайна определяем по формуле в тоннах на минуту

Qт=тв ( r ( ?у ( Vр,

где тв – вынимаемая мощность пласта, м; тв=1,3; r – ширина захвата комбайна, м; r=0,63;

?у – плотность угля в массиве, т/м3; ?у=1,3;

Vр – рабочая скорость комбайна, определяю по формуле в метрах на минуту

[pic],

Pуст - устойчивая мощность двигателей выемочной машины, кВт; Pуст=200 [таблица №8];

Нw - удельные энергозатраты выемки угля, кВт(ч/т;

Нw=1,0 [5,рис.11].

[pic]

[pic]Qт=1,3(0,63(1,3(3,13=3,33

2.5.2.2 Определение сменной производительности комбайна

Сменную производительность комбайна определяю по формуле в тоннах на смену

Qсм=60(Qт(kм(Tсм,

где kм – коэффициент машинного времени, характеризует продолжительность работы комбайна по выемке угля kм=0,47 [2, стр. 148];

Tсм - продолжительность смены по выемке угля, час; Tсм=6

Qсм=60(3,33(0,47(6=563,44

2.5.2.3 Определение комбайновой суточной нагрузки на очистной забой

Комбайновую суточную нагрузку на очистной забой определяю по формуле в тоннах на сутки

Асут=Дсм(псм(kсу(kуп,

где Дсм - сменная нагрузка на забой по производительности комбайна, определяю по формуле в тоннах на смену

Дсм=Qсм(Сиз,

Сиз –коэффициент извлечения угля в процессе выемки;

Сиз=0,95 [данные ш. Краснолиманская]; псм – число смен по добыче угля в сутки; псм=3; ксу – коэффициент, учитывающий сложность условий выемки

(геологические нарушения, изменения мощности пласта и т.д.); kсу=0,95 [5, стр.6]; kуп - коэффициент, учитывающий угол падения пласта; kуп=0,92[5, стр.6].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5

МЕНЮ

Рациональная отработка пласта k5 в условиях ГХК шахта Краснолиманская

ИНТЕРЕСНОЕ