Основы горного дела

а содержание диоксида углерода (углекислого газа) в рудничном воздухе на рабочих местах и в исходящих струях выемочных участков и тупиковых выработок не должно превышать 0,5%, в выработках с исходящей струей крыла, горизонта и шахты в целом - 0,75%, при проведении и восстановлении выработок по завалу - 1%.

Содержание водорода в зарядных камерах не должно превышать 0,5%. Концентрация вредных газов в воздухе действующих подземных выработок не должна быть выше предельно допустимой. В случае применения материалов или технологических процессов, при которых возможно выделение других вредных веществ, контроль за их содержанием должен осуществляться в соответствии с требованиями государственных стандартов.

Перед допуском людей в выработку после взрывных работ содержание вредных газов, не должно превышать 0,008% по объему в пересчете на условный оксид углерода. Такое разжижение вредных газов должно достигаться не более чем за 30 мин. после взрывания зарядов.

При проверке достаточности разжижения вредных продуктов взрыва 1 л диоксида азота следует принимать эквивалентным 6,5 л оксида углерода.

12. При несоответствии состава воздуха в выработках нормам, приведенным выше, работы должны быть остановлены и люди выведены на свежую струю. Об этом следует немедленно сообщить горному диспетчеру. Одновременно должны быть приняты меры по улучшению качества воздуха.

13. Газообильность шахт по метану и углекислому газу должна определяться в порядке, утвержденном Госгортехнадзором России.

14. Скорость воздуха в горных выработках не должна превышать величин, приведенных в табл. 3.1.


Табл. 3.1

Горные выработки, призабойные пространства, вентиляционные устройства Максимальная скорость воздуха, м/с
Вентиляционные скважины Не ограничена
Стволы и вентиляционные скважины с подъемными установками, предназначенными только для подъема людей в аварийных случаях, вентиляционные каналы 15
Стволы, предназначенные только для спуска и подъема грузов 12
Кроссинги трубчатые и типа перекидных мостов 10
Стволы для спуска и подъема людей и грузов, квершлаги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны 8
Все прочие горные выработки, проведенныепо углю и породе 6
Призабойные пространства очистных и тупиковых выработок 4

При этом средняя скорость воздуха в призабойных пространствах очистных и подготовительных выработок шахт всех категорий по газу должна быть не менее 0,25 м/с, за исключением подготовительных выработок газовых шахт с проектной длиной 75 м и более, проводимых по угольным пластам мощностью 2 м и более, при разности между природной и остаточной метаноносностью пласта на участке проведения выработки 5 м3/т и выше, где минимальная скорость должна составлять 0,5 м/с.

При проведении подготовительных выработок со слоевой отработкой угольных пластов по второму и следующим слоям минимальная скорость воздуха в призабойных пространствах подготовительных выработок независимо от мощности оставшейся пачки угля и разности природной и остаточной метаноносности пласта должна составлять не менее 0,25 м/с. При проходке и углубке вертикальных стволов и шурфов, в тупиковых выработках негазовых шахт и в остальных выработках шахт всех категорий, проветриваемых за счет общешахтной депрессии, - не менее 0,15 м/с. Минимальная скорость воздуха в камерах не регламентируется.

Производство ремонтных работ в стволах и передвижение людей по лестничным отделениям разрешаются при скорости воздуха не более 8 м/с.

При температуре воздуха ниже 16 град. скорость воздушной струи в призабойных пространствах очистных и тупиковых выработок, где ведутся работы, не должна превышать 0,75 м/с, если для удаления вредных газов не требуется большая скорость.

В отдельных случаях допускается:

производство ремонтных работ и вывод людей при аварии в стволах, где скорость воздуха превышает 8 м/с;

превышение скорости движения воздуха в призабойных пространствах очистных забоев более 4 м/с, когда иными способами невозможно обеспечить поддержание метана в исходящей из очистного забоя вентиляционной струе в пределах норм, указанных в табл. 3.2.

Работы в горных выработках с превышением допустимых скоростей движения воздуха допускаются по специально разработанным мероприятиям, утвержденным техническим руководителем эксплуатирующей организации и согласованным с территориальными органами Госгортехнадзора России.

15. В шахтах, где параметры воздуха по температурному фактору отличаются от допустимых норм, должна применяться система мер по предупреждению перегрева или переохлаждения организма.

Устройства для кондиционирования рудничного воздуха должны отвечать требованиям, установленными Госгортехнадзором России.

16. Стволы и штольни с поступающей струей воздуха должны иметь калориферные устройства, обеспечивающие поддержание температуры воздуха не менее +2 град. в 5 м от сопряжения канала калорифера со стволом (штольней). Для шахт, расположенных в зонах многолетней мерзлоты, температура воздуха в этих местах устанавливается техническим руководителем эксплуатирующей организации по согласованию с территориальным органом Госгортехнадзора.

Запрещается использовать в калориферах низкозамерзающие растворы, вызывающие коррозию металла, или вещества, опасные для здоровья людей в случае попадания их в воздушную струю, в том числе продукты горения.

17. Проветривание шахт должно быть устойчивым и надежным. Схемы и способы вентиляции шахт должны быть разработаны таким образом, чтобы исключались самопроизвольные опрокидывания и закорачивания вентиляционных струй и было возможно меньше пересечений воздушных струй, дверей и кроссингов.

При проектировании шахт, горизонтов, выемочных блоков, панелей схемы проветривания должны быть такими, чтобы свежий воздух для проветривания уклонных полей подавался из нижней точки уклонов (бремсберговая схема проветривания). Пересечение главных воздухоподающих и вентиляционных выработок, обеспечивающих проветривание шахты, крыла, блока, панели, должно осуществляться обходными выработками.

Устойчивость проветривания определяется в порядке, утвержденном Госгортехнадзором России.

18. Запрещается использовать один и тот же ствол шахты или штольню для одновременного пропуска свежей и исходящей струй воздуха. Это запрещение не распространяется на время проходки стволов (штолен) и околоствольных выработок до соединения с другим стволом или вентиляционной сбойкой.

19. Каждая очистная выработка вместе с примыкающими к ней тупиковыми выработками должна проветриваться струей свежего воздуха.

Последовательное проветривание лав (не более двух), расположенных на одном пласте в пределах одного этажа (панели), допускается на пластах, не опасных по внезапным выбросам угля и газа и не опасных по суфлярным выделениям метана.

В шахтах III категории и сверхкатегорных по газу последовательное проветривание лав допускается как исключение по разрешению территориального органа Госгортехнадзора России.

При последовательном проветривании лав должны соблюдаться следующие условия:

а) общая длина лав не должна превышать 400 м;

б) расстояние между смежными лавами не должно превышать 300 м;

в) в проветриваемую лаву по прилегающему к ней промежуточному штреку должен подаваться дополнительно свежий воздух. При этом расход воздуха должен быть не менее подсчитанного по скорости в промежуточном штреке (0,25 м/с), а в газовых шахтах, кроме того, он должен быть таким, чтобы содержание метана в воздухе, поступающем в вышерасположенную лаву, не превышало 0,5%;

г) при производстве взрывных работ в нижней лаве, если содержание вредных газов в воздухе, поступающем в вышележащую лаву, превышает 0,008% по объему в пересчете на условный оксид углерода, рабочие должны выводиться на свежую струю воздуха; в шахтах III категории по газу и выше, а также на пластах, опасных по пыли, рабочие должны выводиться на свежую струю независимо от содержания вредных газов;

д) в промежуточном штреке между смежными лавами должны быть оборудованы устройства по осаждению или улавливанию взвешенной пыли;

е) каждая лава должна иметь телефонную связь.

20. Проветривание главных транспортных выработок, оборудованных ленточными конвейерами, должно быть обособленным. В случае отсутствия обособленного проветривания по этим выработкам может проходить только исходящая струя воздуха.

К главным транспортным выработкам относятся выработки, предназначенные для транспортирования угля (горной массы) между выемочным участком и околоствольным двором или поверхностью при наклонных стволах.

21. Ствол шахты или квершлаг, приближающийся к газоносному пласту, с расстояния 10 м по нормали необходимо проходить с разведочными скважинами глубиной не менее 5 м. При этом замеры содержания метана должны производиться не менее трех раз в смену.

Схемы расположения скважин (не менее двух), их глубину и периодичность бурения определяют главный инженер шахты и геолог с таким расчетом, чтобы разведанная толща между пластом и выработкой составляла не менее 5 м. Фактическое положение скважин должно быть нанесено на рабочий эскиз выработки с привязкой к маркшейдерскому знаку. Контроль за положением забоя относительно пласта по данным разведочного бурения осуществляется под руководством геолога.


4. Система разработки шахтного поля


4.1 Выбор и обоснование системы разработки


Система разработки должна обеспечивать безопасное ведение работ, экономичность разработки, минимальные потери полезного ископаемого.

На основании исходных данных и технических характеристик механизмов для очистной выемки принята система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Так как пласт имеет простое строение и малый угол падения, то данная схема разработки наиболее целесообразна.

Поскольку для разработки принят только один пласт =3 м, то

принят механизированный комплекс КМ-138 с размером

проходного сечения для струи воздуха 10 м.


4.2Технические средства очистных работ


Техническая характеристика скребкового конвейера Анжера 30

Длина конвейера, м до 310
Максимальная производительность, т/час 1200
Количество блоков привода 2:04
Расположение блоков привода продольное или поперечное
Применяемость по типам редукторов БПА 160, РПК 80, РПК45
Мощность редукторов, квт до 400
Тип электродвигателя одно или двухскоростной
Тип муфты гидромуфта предохранительная
Кол-во зубьев приводной звездочки 7;8
Способ разгрузки прямой; боковой (правый, левый)

Применяемость по углу падения пласта, град по простиранию

по падению по восстанию

от-25 до +25 от 0 до -15

от 0 до +15
Решеточный став длина по боковинам, мм ширина по боковинам, мм высота боковины, мм ресурс, млн.т

1080 1500 732 840 250

2
Угол взаимного поворота рештаков, град в горизонтальной плоскости в вертикальной плоскости не более 3 не более 5
Тип рейки комбайнового движения РКД, РПНС, 2УКП

4.3 Размеры выемочных полей и очистных забоев


Для шахт, отрабатывающих пологие и наклонные пласты, длина выемочного поля находится в пределах от 800 до 1500 метров, крыла панели от 800 до

1500 метров. В данной работе:

-длина выемочного поля 2850 метров.

-длина крыла панели 1300 метров.

-длина лавы 300 метров.


4.4 Нагрузка на очистной забой


Нагрузка на очистной забой - добыча угля в единицу времени. Определяется по формуле:


(21)


4.5 Проверка нагрузки на очистной забой по газовому фактору


А = 864* Vd*Snp*d*Kв/Keд*q*Kн.г. * Кпрд (22)


где: Vд - допустимая скорость движения воздуха в очистном забое(4м/с);

Sпр- поперечное проходное сечение для струи воздуха;

Sпр (23)


где: Vd - допустимая скорость движения воздуха в очистном забое(4м/с);

Snp - поперечное проходное сечение для струи воздуха;

Snp = 2.88*rri{ - 0.55= 2.88*3.1-0.55 =8.4; (23)

d — допустимая концентрация метана по правилам безопасности(1%);

Кв - коэффициент, учитывающий движение части воздуха по выработанному пространству за крепью(1.2-1.4); /С =1-4;

Keд - коэффициент, зачитывающий естественную дегазацию при отсутствии выемки угля(0.6-0.7);

= 0.6;

q — относительная метанообильность выемочного участка(5-10м/т );

q =5 т/м3;

Kн.г. - коэффициент, учитывающий неравномерность выделения газа в лаву( 1.43-2.14);

Кш =2.14;

Кпрд - коэффициент, учитывающий предварительную дегазацию(0.6-0.7); Кпрд =0.6;


А = 864*4*8.4* 1*1.4/0.6*5*2.14*0.6=10551(т/сут);


Так как А>Асут, условие выполняется. В том случае, если условие не выполняется, необходимо проводить дегазационные мероприятия.

Дегазация - это комплекс технологических процессов, направленных на предотвращение выделения метана в атмосферу горных выработок путем его извлечерия, улавливания и изолированного отвода по трубам шахтной дегазационной системы, связывание и нейтрализации метана в угленосной толще.

4.6 Определение числа действующих забоев


Количество очистных забоев определяется по формуле:


nоч.з. Коч* А ш .сут / Асут (24)


где: Коч-коэффициент, учитывающий добычу угля из подготовительных забоев (0.89-0.92);

Коч = 0.92;

Aш.сут - добыча шахты в сутки;


Aш.сут= А/360=3727000/360 = 10352т/сут.


4.7 Технологическая схема шахты


Технологическая схема шахты - совокупность горных выработок, поверхностных зданий и сооружений с размещенными в них машинами и механизмами, совместная работа которых должна обеспечивать эффективную и безопасную добычу угля.

Основные элементы Т.С.Ш.:

- очистные забои;

- подготовительные забои;

- система транспортирования полезного ископаемого;

- система доставки людей, материалов и оборудования;

- система вентиляции;

- система водоотлива;

- система дегазации угольных пластов;

- шахтный подъем;

- поверхностный технологический комплекс;

Технология в очистном забое

1. Механизированная крепь 2М-138 на длину 300 м.(203 секции);

Электрооборудование комплекса( напряжение 660, 1140 В.)

Очистной комбайн KGS-345 с высоконапорным орошением(г=0.8);

Кабелеукладчик на длину 300 м.;

Дробилка ДУ-910;

Скребковый изгибающийся конвейер Анжера-30 с 4 блоками приводов по 250 кВт;

Перегружатель типа ПСМ-30 мостового типа с непрерывным наездом на ленточный конвейер;

Рейка типа Айкотрак, совместимая с KGS-345;

Насосная станция СНЛ-180( 4 шт.);

Главным звеном всего производственного процесса добычи угля на шахте является очистная выемка, поэтому наряду со своевременным воссозданием необходимого фронта очистных забоев всеми технологическими звеньями шахты должна быть обеспечена непрерывная и ритмичная работа забоев на основе научной организации производства.


4.8 Горнотехнические показатели работы шахты


№

п/п

 Наименование показателей Единицы измерения Значение показателей
1 Количество пластов, n шт 3
2

Угол паления пластов,

град 18
3 Мощность пластов м


2.2


4


3.5
4 Размеры шахтного поля м

По простиранию, S
7000

По падению, H
2000
5 Мощность междупластий м


40


50
6 Промышленные запасы Млн.т

7 Балансовые запасы Млн.т 176.54
8 Потери Млн.т 34.9
9 Проектная мощность шахты Млн.т / г 3.72
10 Полный срок службы шахты лет 44
11 Нагрузка на очистной забой т/ сут 9188
12 Число очистных забоев шт 1
13 Способ вскрытия Наклонные стволы
14 Схема вскрытия Одногоризонтная с капитальным квершлагом
15 Способ подготовки Пластовый, индивидуальный
16 Схема подготовки этажная
17 Технические средства в очистном забое

Механизированный комплекс 2КМ-138

Механизированная крепь 2М-138

Очистной комбайн KGS-345

Скребковый конвеер АНЖЕРА-30
18 Способ транспортирования угля Полная конвейеризация
19 Система разработки столбовая

Заключение


В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны промышленные запасы(141600000т), проектная мощность шахты (3.72 млн.т/ г), полный срок службы шахты (44 года).

При данных горно-геологических условиях целесообразнее применять комплекс 2КМ-138, который состоит из механизированной крепи 2М-138, очистного комбайна KGS-345, скребкового изгибающегося конвейера АНЖЕРА-30. Данный комплекс позволяет добывать в очистном забое 9188т/сут.

В работе были определены: схема вскрытия одногоризонтная, с капитальным квершлагом (так как размер по падению составляет 2000м);

способ вскрытия – наклонными стволами ( так как угол падения пластов 15 град, а значит и возможность организации полной конвейеризации);

схема подготовки- панельная( так как угол падения пластов 18 град, а размер по простиранию 7000м);

способ подготовки – пластовый, индивидуальный ( так как все подготовительные выработки проводятся по каждому угольному пласту отдельно);

система разработки- столбовая, длинными столбами по простиранию.

Применение всех принятых технологических решений обеспечит эффективную и безопасную добычу угля.


Список используемых литературных источников


Килячков А.П. Технология горного производства. – М.: Недра, 1992.-415с.

Бурчаков А.С., Харченко В.А. Выбор технологических схем угольных шахт. – М.: Недра, 1975. -274с.

Васючков Ю.Ф. Горное дело. – М.: Недра, 1990. – 315с.

Потапенко В.А., Казанский Ю.В. Проведение и поддержание горных выработок . – М.: Недра, 1990. – 415с.

Борисов С.С. Горное дело. – М.: Недра, 1988. – 417с.

Вороновский К.Ф., Пухов Ю.С. Шелоганов В.И. Горные, транспортные и стационарные машины. – М.: Недра, 1985. – 514с.

Типовые сечения горных выработок т. I . Киев: издательство Будевильник 1971.