Технология горного производства и обогащения полезных ископаемых

Министерство  образования и науки Украины

Донбасский  государственный технический университет

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 

 

К курсовому  проекту по дисциплине

"Технология  горного производства и обогащения  полезных ископаемых"

Выполнил: студент  гр. АКГ-05

Коновалов А.А.

Проверил: доц. каф. РМПИ

Леонов А.А.

Алчевск 2007

 

Содержание  

 

Введение

1.  Характеристика месторождения

2.  Запасы шахтного поля.

3.  Режим работы, мощность и срок службы шахты

4.  Вскрытие шахтного поля

5.  Выбор способа подготовки шахтного поля

6.  Выбор системы разработки

7.  Технология, механизация и организация очистных работ

8.  Определение параметров очистного забоя

9.  Сводка основных технико-экономических показателей

Список используемой литературы

 

Введение

Происходящее  в горной промышленности совершенствование  технологических процессов предусматривает, в конечном счете, полную автоматизацию  производства, что значительно повышает производительность труда, преобразует  рабочие места, делает труд более творческим. Современный этап автоматизации опирается на использование новейших достижений в технологии электронно-вычислительной техники, электронизацию промышленности.

В настоящее  время созданы угледобывающие комплексы, которые обеспечивают непрерывный процесс добычи угля в лаве без применения тяжелого физического труда, налаживается автоматический контроль за работой комплекса и автоматическое управление, хотя в этом пункте остается ряд нерешенных проблем.

Средства автоматизации  непрерывно развиваются и претерпевают относительно быстрые изменения.

В заданных горногеологических условиях необходимо обеспечить максимальную годовую добычу, минимальные сроки  от введения геологической разведки до ввода шахты в эксплуатацию. Также необходимо обеспечить минимальные капиталовложения для обеспечения максимально полного цикла угледобычи.

В этом и заключается  цель данного курсового проекта.

 

1 Характеристика  месторождения

Характеристика  месторождения содержит краткое  описание района, условий залегания  пластов угля: мощность, угол падения, крепость угля, объемный вес, газоносность, свойства боковых пород почвы и кровли, строение пласта. Должны быть указаны расстояния между пластами по нормали и от поверхности до верхней границы шахтного поля, приведены сведения о геологических нарушениях и других факторах, влияющих на выбор способа вскрытия и подготовки шахтного поля, а также средств комплексной механизации.

В настоящее  время разрабатывается пласт  –  , мощностью 1,38м., мощностью 0,8м., а так же  - 0,71м. Курсовой проект будем рассчитывать по верхнему пласту, остальные пласты будем учитывать при расчете запасов шахты.

Характеристика  угольных пластов приведена в  таблице 1.1, вмещающих пород –  в таблице 1.2.

Таблица 1.1 –  Характеристика угольных пластов

Индекс пласта	Марка угля	Плотность угля, т/	Мощность пласта, м	Угол падения  пласта, град.	Приток воды, /г
	ОС	1,38	1,38	5	-
	Т	1,38	0,80	5	-
	ОС	1,38	0,71	5	-

 

Таблица 1.2 –  Характеристика боковых пород

Кровля								Тип непосредственной почвы	Коэффициент крепости
Ложная		Непосредственная			Основная
Тип пород	Мощность, м	Тип пород	Мощность, м	Крепость, f	Тип пород	Мощность, м	Крепость, f
Аргиллит	0-0,2	Алевролит	5,4	6	Песчаник	9,5	7	Известняк	7
Аргиллит	0-0,1	Алевролит	7,8	6	Известняк	10,0	7	Алевролит	6
Алевролит	0,1-0,4	Аргиллит	6,2	6	Алевролит	7,8	6	Песчаник	9

2. Запасы  шахтного поля

Размеры шахтного поля: по простиранию 12000 метров, по падению 2400 метров, средняя плотность угля в массиве 1.38т/м3.

                                (2.1)

где  – размеры шахтного поля по простиранию, м;

 – размеры шахтного поля по падению, м;

 – суммарная мощность пластов, м;

γ – средняя  плотность угля в массиве, т/м3.

                               (2.2)

где  – мощность верхнего пласта свиты, м;

 – мощность среднего пласта свиты, м.

 – мощность нижнего пласта свиты, м;

Zгеол = 12000*2400*2,89*1,38=114860160т.

Все пласты являются кондиционными и имеют малое  содержание золы и мощность более 0.5м, поэтому геологические запасы равны  балансовым

Zгеол = Zбал

Промышленные запасы необходимо определять путем исключения из балансовых запасов проектных потерь, тыс.т.

                                              (2.3)

где - проектные потери угля, т

Проектные потери угля включают в себя потери в целиках  и эксплуатационные потери, тыс.т.

ΣZп = Zоц + Zбц + Zэ                             (2.4)

Потери угля в охранных и барьерных целиках  рассчитываем согласно правилам охраны сооружений. При отсутствии данных о потерях в целиках их следует  ориентировочно принимать равными: на пологих пластах 1% балансовых запасов, а на крутых – 2%

Zц = Zоц + Zбц = (0,01  0,02)* Zбал (2.5)

Zц = 0,01* 114860160 = 1148601.6т

Эксплутационные потери рассчитываем по формуле:

 (2.6)

Где  – коэффициент эксплуатационных потерь;

 – суммарные потеря угля в охранных и барьерных целиках, тыс.т.

 т

 = 1148601,6+ 11371155,84 = 12519757,44т

 = 114860160 – 12519757,44 = 102340402,6т

В целом, количество полезного ископаемого, добываемого  из месторождения или шахтного поля, необходимо оценивать коэффициентом  извлечения, который показывает, какая часть балансовых запасов выдается на поверхность:

 (2.7)

3. Режим  работы и срок службы шахты

Режим работы шахты  по добыче угля следующий:

- количество  рабочих дней в году – 300;

- количество  рабочих смен по добыче угля смен в сутки – 3;

- продолжительность  рабочей смены на подземных  работах – 6 часов;

- продолжительность  рабочей смены на поверхности  – 8 часов;

- одна смена  ремонтно-подготовительная.

Режим работы трудящихся необходимо принимать из расчета  пятидневной недели (шахта работает 6 дней в неделю, а рабочие 5 дней в неделю со скользящим выходом в течении недели).

Расчетный срок службы необходимо определять как производную  величину, лет:

                                             (3.1)

где  = 2100 тыс.т/год - годовая производственная мощность шахты.

=102340,4/2100 = 49 лет

Полный срок службы необходимо устанавливать с  учетом времени на развитие и затухание  добычи, лет

                                              (3.2)

Фактическое суммарное  время на развитие и свертывание добычи в зависимости от годовой производственной мощности угольной шахты ориентировочно можно определить по формуле, лет:

                                 (3.3)

где А – млн.т/год.

 лет

 года.

 

4. Вскрытие  шахтного поля

При выборе схемы  вскрытия необходимо принимать такие технические решения, которые должны обеспечивать:

высокую концентрацию горных работ с наибольшими реально  достигаемыми в данных горно-геологических  условиях нагрузками на горизонт, пласт, наклонную выработку и очистной забой;

минимально  необходимый объем проводимых и  поддерживаемых выработок;

обеспечение своевременной  подготовки выбывающей линии очистных забоев;

бесступенчатый  и непрерывный транспорт;

строительство шахт в минимальные сроки;

постоянство качества рабочей продукции.

Вопросы вскрытия должны решаться с учетом всех пластов  в шахтном поле.

При обосновании  рационального способа вскрытия необходимо учитывать количественные значения таких факторов, как размеры  шахтного поля по падению и простиранию, угол падения пластов, их количество и расстояние между ними, а также расстояние между поверхностью и верхней границей шахтного поля. Зная пределы возможных значений размеров горизонтов по падению, необходимо определить число горизонтов. Этот дополнительный параметр весьма необходим при решении вопросов о применении одно- или многогоризонтной схемы вскрытия.

Расстояние  от верхней границы до поверхности  оказывает решающее влияние на выбор  способа вскрытия вертикальными  или наклонными стволами, а также  комбинированного способа.

Угол падения  пластов в сочетании с расстоянием  между пластами предопределяет тип  дополнительной вскрывающей выработки (квершлагов, гезенков).

Для пологих  и наклонных пластов в качестве основных рекомендуется применять  следующие схемы вскрытия:

вертикальными стволами с капитальными или погоризонтными квершлагами в зависимости от размеров шахтного поля по падению;

наклонными  стволами для выдачи угля высокопроизводительными  конвейерами и вертикальными  стволами для выполнения вспомогательных  операций с капитальным квершлагом, а при большой угленасыщенности месторождения - с этажными квершлагами.

При вскрытии должно обеспечиваться прямое проветривание. Уклонные работы допускать только при  разработке последнего горизонта и  длине уклона не более 1200м.

В районах с гористым рельефом поверхности необходимо предусматривать вскрытие штольнями в сочетании со слепыми вертикальными стволами.

Кроме перечисленных  схем вскрытия, необходимо предусматривать  любые другие экономически и технически осуществимые схемы вскрытия.

В данном расчёте применяем схему вскрытия вертикально центрально сдвоенными стволами, капитальным квершлагом с центрально отнесенной вентиляционной скважиной.

Определим глубину  ствола по формуле, м

                                               (4.1)

где –   наклонная длина бремсберговой части шахтного поля, м

 – глубина зумпфа, м. Глубину  зумпфа вспомогательного ствола принимать 6 – 7м, а главного ствола – 20 – 40м;

 – мощность наносов или  расстояние от земной поверхности до верхней границы шахтного поля, м.

Для вспомогательного

НG = 1200*0,087+7+80 = 191,4 м

Для главного

НС = 1200*0,087+40+80 = 224,4 м 

Длину квершлага LК определять по формуле, м

                                        (4.2)

где  – суммарная мощность междупластья, м.

 

5. Выбор способа  подготовки шахтного поля

Выбор и обоснование способа  подготовки шахтного поля необходимо осуществлять с учетом горно-геологических  и горнотехнических факторов: размера  шахтного поля по простиранию, угла падения пласта, числа одновременно отрабатываемых пластов, естественной газоносности и наличия геологических нарушений.

Принимая во внимание угол падения пласта 5⁰, принимаем погоризонтный способ подготовки с отработкой лавами подвигаемые по падению (восстанию). Для устойчивой работы шахты, разрабатывающие пласты пологого и наклонного падения, как правило, принимать запасы угля в пределах горизонта из расчета обеспечения работы каждого не менее 15 лет. Принимаем нисходящий порядок отработки пластов, для обеспечения максимального защитного действия горных работ, проведения очистных и подготовительных выработок вне зоны опорного давления от смежных разрабатываемых пластов.

В погоризонтном способе  подготовки необходимо принимать прямой порядок отработки бремсберговых полей и обратный порядок отработки уклонных полей (от границ шахтного поля к стволу).

 

6. Выбор  системы разработки

Выбор системы разработки необходимо проводить методом прямого  отбора по принципу соответствия ее основным геологическим и горно-техническим условиям залегания пластов в шахтном поле с учетом достигнутых технико-экономических показателей. При этом следует учитывать также и факторы, влияющие на эффективность применения современных средств механизации очистных работ, надежность работы подземного транспорта, величину потерь полезного ископаемого, вопросы охраны труда и окружающей среды, пожарную безопасность.

Описать выбранный вариант  системы разработки и указать  ее основные параметры.

В зависимости  от горно-геологических условий  целесообразно применять для пологих и наклонных пластов мощностью до 3,5м, а при соответствующей механизации до 4,5м, при панельной подготовке - длинные столбы по простиранию, при погоризонтной - длинные столбы по восстанию, а на необводненных пластах - по паданию; выемку по восстанию пласта мощностью более 1,5м принимать при наличии соответствующих научных рекомендаций и обоснований.

При разработке тонких и средней мощности пластов  следует применять системы разработки без оставления целиков угля и  с повторным использованием штреков  с охраной их искусственными жесткими полосами из бетонных плит и других материалов. При мощности пласта свыше 2,5м применять проведение выемочных выработок вприсечку к выработанному пространству.

Для пластов  мощностью более 3,5м предусматривать  деление их на наклонные слои с  выемкой угля в каждом слое длинными столбами. Толщину слоев при технологии выемки угля с индивидуальной крепью принимать в пределах 2-2,5м, а при применении механизированных крепей - до 3,5м.

Для пластов  мощностью более 7м необходимо применять  комбинированную систему разработки в разных вариантах с использованием гибкого перекрытия.

Для условий, в  которых применение системы разработки длинными столбами невозможно или экономически не оправдывается, необходимо применять  комбинированную или сплошную систему  разработки. Сплошную систему разработки, особенно с проведением штреков вслед за лавой, принимать на тонких (до 0,8м) пластах с углами падения до 15° на глубоких горизонтах, при пучащих вмещающих породах, а также на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа.