Подготовка и очистная выемка сильвинитового слоя

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.

III 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.

           

 

 

1 – 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 (ℓоп) 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

 

    3.1  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:

1) соблюдение очередности проходки выработок;

2) проходка компенсационных щелей;

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

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

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

 

 

Рисунок 3.1- Схема расположения оборудования при проведении

подготовительных выработок

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

 

 3.2  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

Показатели	Данные
Производительность: при проходке, м/мин при выемке калийной соли, т/мин	0,28 4,5
Форма сечения выработки	арочная
Размеры сечения выработок, м: высота ширина	3; 3,2 3; 3,2
Площадь сечения выработки, м2	8; 9
Угол наклона проходимой выработки, градусы	± 15
Минимальный радиус закругления выработки, м	25
Скорость движения, м/ч рабочая для ø3,2(3,0) маневровая	.0…15 (0…16,8) …0…200
Величина подъёма и опускания фрез относительно опорной поверхности гусениц, мм	± 150
Исполнительный орган	буровой
Максимальная скорость резания, м/с	1,7
Ходовая часть	гусеничная
Максимальная скорость движения, м/ч	200
Клиренс, мм	250
Электрооборудование	взрывобезопасное
Питающее напряжение, В	660
Число питающих кабелей	1
Число электродвигателей	5
Суммарная установленная мощность, кВт	356
Масса, т	59,8;  58,8
Основные размеры, мм: длина ширина (по гусеницам) высота	9200 (7500)* 2100 3000; 3200

* - 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

 

Показатели	Данные
Расчётная производительность при перегрузке руды, т/с	0,37
Время разгрузки, с, не более	40
Грузоподъемность, т	16 + 0
Вместимость, м3	13,3
Установленная мощность, кВт, не более	37
Высота разгрузочной части по нижней кромке рамы, мм	1200 − 2050
Радиус поворота, м	10 + 0,5 м
Вертикальный угол въезда, градусы	11
Дорожный просвет, мм	265
Питающее напряжение, В	660
Скорость движения цепи, м/с	0,31
Продолжительность разгрузки (при угле наклона до 5°), с	70
Электродвигатель	ВАО-72-4У5
Мощность электродвигатели, кВт	30
Исполнение электрооборудования	РВ
Основные размеры, мм: длина ширина высота	8200±100 2200±100 2100±100
Масса, кг

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.