Расчет промышленных запасов шахтного поля

 

 

 

                               Потери полезного ископаемого                   Таблица№2

Индекс пласта	Потери по видам				Суммарные потери,  т.
	Zбар.	Zпред.	Zо.г.н.	Zэкспл.
m1	1822500	320625	320625	2959875	5423625
m2	2430000	343781.25	343781.25	3126056.26	6243618
m3	3138750	552187.5	552187.5	5080821.88	9323945
Итого:	7391250	719593.74	719593.74	11166753	20991188

 

 

1.2 Расчет годовой мощности шахты

 

 

Проектная мощность шахты - это максимально возможная добыча угля установленного качества в единицу времени определённое проектом.

Фактическая мощность шахты - это максимальная добыча угля в единицу времени определённая с учётом фактического состояния горных пород.

Существует параметрический  типовой ряд годовых мощностей  шахт:

1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,2; 4,5; 4,8; 5,1; 5,4; 5,7; 6,0; 6,3; 6,6; 6,9; 7,2; 7,5.

При проектировании, когда  известны горно-геологические и горнотехнические условия шахты - новостройки, проектную мощность рекомендуется определять по формуле, предложенной проф., д.т.н. А.С. Малкиным:

 

 

        , тыс. т/год,                        (12)

 

где:

К_н. - надежность технологической схемы шахты, включая очистной забой, подземный транспорт, проветривание, околоствольный двор, подъем, поверхность шахты и пр.

При делении шахтного поля на блоки, панельном или погоризонтном способе подготовки блока и подъеме угля по вертикальным стволам К_н = 0,8 — 0,9.

При индивидуальной (не блоковой) схеме отработки запасов, панельной подготовке шахтного поля и подъеме угля по вертикальным стволам К_н = 0,75 — 0,85; то же , но при этажной подготовке К_н  = 0,6 — 0,75.

При индивидуальной отработке, панельной подготовке, фланговой схеме проветривания шахтного поля и подъеме угля по наклонным стволам К_п = 0,7 — 0,8.

К₁ - коэффициент, учитывающий влияние количества рабочих угольных пластов в шахтном поле (n₁) и находящихся в одновременной отработке (n₂).

 

Определяется по формуле:

 

                                          

,                                         (13)

 

 

Каэффицент К1 равен:

 

 

 

К₂ -коэффициент, учитывающий влияние уровня нагрузки на очистной забой, условий его работы.

Определяется по формуле:

 

 

 

 

                     (14)

 

 

где:

 

y - коэффициент,  учитывающий условие работы забоев, характерных для условий данного месторождения. Для Кузбасса y = 0.0016.

mср – средняя мощность отрабатываемых пластов.

mо.пласт. – мощность отрабатываемого пласта.

Ао.з.мес. – месячная нагрузка на очистной забой(т/мес.),

 

Средняя мощность рассчитывается по формуле:

 

                                                 mср = (m1+m2+m3)/3,                                   (15)

 

Средняя мощность равна:

 

mср = (1.8+2.4+3.1)/3=2.4м.

 

 

Ао.з.мес. определяется по формуле:

 

           (16)

 

 

где:

 L -длина лавы(100-300), м;

 m_{о.пласт} - мощность отрабатываемого пласта, м;

 n-количество циклов за сутки (10),

 γ - средняя плотность угля (1.32), т/м³;

 С- коэффициент извлечения угля по выемочному участку (0,95-0,97);

 N- число рабочих дней в месяце (30);

  r – глубина вруба (0,5;0,63;0,8);

 

 

 

Ао.з.мес. равна:

 

, т/мес.

 

 

 

Коэффициент К2 равен:

 

 

 

 

 

К3 – коэффициент,  учитывающий влияние угла падения пласта и глубины разработки.

 

К3 рассчитывается по формуле:

 

                                                      К3 = 1+ Нв/Нн                                                                      (17)

 

где:

Нв – глубина верхней границы шахтного поля( Нв = Ннаносы ),

Нн – глубина нижней части шахтного поля,

 

Нн определяется по формуле:

 

 

                                                        Н_н =нв + Н×sinα                                      (18)

 

 

Нн равна:

 

Н_Н=15+2500×sin15=662м

 

 

Агод равна:                                                             

 

тыс. т/год

По параметрическому ряду мощностей шахт Агод.=2.1

 

 

1.3 Расчет срока службы шахты

 

Режим работы шахты по добыче угля следует принимать:

• число рабочих дней в году — 360;
• число рабочих смен по добыче угля в сутки — 3;
• продолжительность рабочей смены на подземных работах— 6 ч.(одна смена ремонтно-подготовительная);

 

Полный срок службы шахты  рассчитывается по формуле:

 

                                                 Т_n=t₁+T_P+t₂    , лет                                            (19)

 

где:

t₁- период освоения проектной мощности шахты  (2-3 года)

T_P- рабочий срок службы шахты

t₂- период затухания горных работ (2-3 года)

 

Рабочий срок службы шахты рассчитывается по формуле:

                                                              T _p=

                                                                                           ₍₂₀₎

Рабочий срок службы шахты равен:

 

Т_р=100468185/2100000=48 лет.

 

Полный срок службы шахты  равен:

 

Т_n=3+48+3=54 лет.

 

 

 

 

 

2 ВЫБОР СПОСОБА И СХЕМЫ ВСКРЫТИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ

 

 

 

        Для того чтобы приступить  к извлечению полезного ископаемого, необходимо детально разведать месторождение, разработать проект, в котором предусмотреть способ вскрытия и подготовки шахтного поля, построить горное предприятие и сдать его в эксплуатацию.

Существует три стадии разработки угольного месторождения:

1. Вскрытие запасов шахтного поля
2. Подготовка вскрытых запасов к очистным работам
3. Очистные работы

 

Вскрытие запасов шахтного доля - проведение горных выработок с земной поверхности для обеспечения доступа к полезному ископаемому.

 

Подготовка вскрытых запасов к очистным работам - проведение комплекса горных выработок после вскрытия шахтного поля, обеспечивающих возможность ведения очистных работ; подготовка создает условия для монтажа и работы очистного оборудования, для вентиляции рабочих мест, транспортирования отбитого угля, доставки в забои оборудования и материалов, подачи пневмо - и электроэнергии.

 

Очистные работы – это работы производимые в очистных забоях, основной процесс очистных работ называется выемка(отбойка, отделение от массива полезного ископаемого)

 

 

2.1 Выбор способа вскрытия шахтного поля

 

 

Способ вскрытия –  совокупность всех вскрывающих выработок  шахтного поля с учетом их функционального  назначения.

Способы вскрытия:

1.Вертикальными стволами;

2.Наклонными стволами;

3.Штольнями;

4.Комбинированный способ.

Основными факторами, определяющими выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля или его части, являются: число вскрываемых пластов, угол падения пластов, свойства боковых пород, мощность наносов или покрывающей непродуктивной толщи, нарушенность месторождения, глубина разработки, газоносность пластов, рельеф местности, производственная мощность шахты, размеры шахтного поля, срок службы шахты, подготовка шахтного поля, система разработки, схема вентиляции и др.

 

1.Вертикальными стволами, как правило, пересекают пласты полезного ископаемого или размещаются в породах лежачего или висячего бока вскрываемых пластов. Достоинства способа: широкий диапазон применения.

Недостатки способа: большая  продолжительность строительства  шахты и высокие капитальные затраты; относительно низкая пропускная способность и сложность эксплуатации подъемного транспорта.

2.Наклонными стволами, проводятся обычно по пласту полезного ископаемого или параллельно последнему в породах лежачего бока, однако в некоторых случаях наклонные стволы проводятся по вмещающим породам под некоторым углом к напластованию. Достоинства способа: малая продолжительность строительства шахты и низкие капитальные затраты; высокая производительность средств основного транспорта при угле падения менее 18˚; возможность организации одноступенчатого транспорта.

Недостатки способа: ограниченность условий применения; большая протяженность  и сложность поддержания наклонных  стволов;

          3. Штольни, как и наклонные стволы, могут проводиться по пласту или под углом к нему в породах лежачего или висячего бока. Используется в холмистой местности. Достоинства способа: простота основного и вспомогательного транспорта; простота проветривания; низкие капитальные затраты и сроки строительства шахт.

Недостатки способа: ограниченность условий применения.

4. Комбинированный способ вскрытия сочетает в себе элементы вышеупомянутых способов. Этот способ позволяет эффективнее реализовать достоинства и компенсировать недостатки присущие различным способам.

         На основе исходных данных  применяется способ вскрытия  наклонными стволами. При данном  расположении пластов под углом  15 градусов наклонный ствол проводится не по пласту. 

 

1-поверхность земли

2-вспомогательный ствол

3-капитальный квершлаг

4-главный шурф

5-шурф

6-пласты

2.2 Выбор схемы вскрытия шахтного поля

 

 

Схема вскрытия – пространственное расположение сети вскрывающих выработок  относительно границ шахтного поля.

Схемы вскрытия:

I. По количеству транспортных горизонтов делятся на:

1. Одногоризонтные;
2. Многогоризонтные;

 

1) Одногоризонтная схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом применяется при угле падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению не более 2,5 км. Её отличают относительно большой объём наклонных капитальных выработок, снижающий эффективность производства из-за использования малопроизводительной канатной откатки, а также значительной утечки воздуха, возникающие при движении его по наклонным выработкам в противоположных направлениях.

2) Многогоризонтное  вскрытие пологих пластов вертикальными  стволами и капитальными квершлагами  производится при углах падения  пластов 8˚ — 18˚ и размерах  шахтного поля по падению от 2,5 до 4 км и более. Схема требует  последовательной углубки стволов и проходки нескольких параллельных квершлагов. Если верхняя граница шахтного поля находится сравнительно близко от земной поверхности, для проветривания выработок в каждой панели первого горизонта проходят шурфы или сооружают один фланговый ствол у границ смежных панелей и вентиляции квершлагов.

 

          II. По типу дополнительных вскрывающих выработок:

                 1) с квершлагами;

                 2) с гезенками;

                 3)   со слепыми стволами;

          III. По расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля:

                1) Центрально-сдвоенное расположение стволов;

                 2)Центрально-отнесенное расположение стволов;

                 3) Диагональное расположение стволов;

                 4) Фланговое расположение стволов;

                 5) Секционное расположение стволов;

                 6) Комбинированная схема расположения стволов.

1) Центрально-сдвоенное  расположение стволов имеет существенные преимущества по сравнению с центрально-отнесенным и диагональным расположение стволов. При наличии двух стволов один из них служит для выдачи угля, а другой — для вспомогательных операций. В результате пропускная способность стволов значительно возрастает. В данной схеме достигается более равномерное проветривание при разработке бремсбергового и уклонного полей, так как длина пути для воздушных струй в обоих случаях почти одинакова.

Она имеет весьма широкое распространение при  разработке крутых пластов. Хотя эта схема и не запрещается на шахтах с пологими пластами, за исключением пластов; опасных по суфлярным выделениям и внезапным выбросам угля и газа, распространения она не получила, так как нисходящее движение струи отработанного воздуха по ходку не обеспечивает удовлетворительных условий проветривания шахты в целом, особенно на сильногазовых шахтах.

2) Центрально-отнесенное  расположение: главный ствол находится  в центре шахтного поля, а вентиляционный — у верхней границы.

Основным достоинством схемы является то, что при наличии  на верхней границе поля шурфа можно обойтись одним стволом. В связи с этим уменьшаются капитальные затраты и в течение всего срока эксплуатации в шахте будет только восходящее проветривание.