Разработка проекта системы для отработки пласта С5

                                                      2

Содержание

 Введение………………………………………………………………………………….

  1.ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ…………………………….. 

1.1 Местоположение предприятия………………………………………………..

1.2 Геологическая характеристика  шахтного поля………………………………

1.3 Вскрытие и подготовка шахтного  поля……………………………………….

1.4 Анализ эффективности системы разработки на шахте………………………

1.5 Организация работ на предприятии…………………………………………...

1.6 Анализ производственной ситуации  по развитию горных работ……………   

2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ…………………………

2.1 Анализ возможных вариантов  применения системы разработки

          на пласте  С₅………………………………………………………………………..

2.2 Геомеханическое обоснование выбора параметров системы разработки…..

2.3 Обоснование выбора рациональной  системы разработки по стоимостным  показателям

2.4 Определение затрат на строительство  искусственных сооружений для  охраны подготовительных выработок……………………………………………………….

2.5 Выбор рациональной системы  разработки по минимальным денежным  затратам…………………………………………………………………………….

2.6 Планирование горных работ  на горизонте 225 м. …………………………..

2.7 Расчет  движения запасов на  пластах шахты………………………………...

2.8 Определение параметров календарного  плана развития горных работ

 на  пласте С₅……………………………………………………………………….

2.9 Определение параметров укрупненного  графика сооружения выработок

 на горизонте 225 м. ………………………………………………………………

2.10 Организационные мероприятия  ……………………………………………

3. ОХРАНА ТРУДА………………………………………………………………….

3.1 Мероприятия по охране труда  и безопасности работ………………………

3.2 Охрана окружающей среды…………………………………………………..

ВЫВОДЫ……………………………………………………………………………..

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………..

Разработал

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Проверил

СОДЕРЖАНИЕ

Стадия

Лист

Листов

ТП

1

1

Зав. каф.

3

Введение 

В настоящее время угольная промышленность в Украине является одной из наиболее важных отраслей. Добываемый ею уголь применяется на многих промышленных предприятиях страны, большая часть которых относится к энергетике и металлургии. На Украине каменный уголь является единственным энергетическим сырьем, запасы которого достаточно велики. В связи с тем, что ежегодно растет потребность в электроэнергии, растет потребность в угле. Однако, в настоящее время, угольная промышленность, также как и все другие отрасли, находится в критическом состоянии. Основными причинами, сдерживающими развитие отрасли, являются задержки платежей по расчету за отгружаемый уголь и отсутствие финансирования со стороны государства, что приводит к уменьшению производительности шахт.

Интенсивный переход на отработку  тонких и весьма тонких пластов, необходимость  добывать чистый уголь, желание работать на полном хозрасчете  и получение  прибыли обусловили потребность  применять новые технологии.

В трудных условиях перехода к рыночной экономике, когда разрушенными оказались многие хозяйственные  связи, шахты испытывают острую нехватку современной угледобывающей техники, транспортных средств, нужных запчастей  и приборов, крепежных, горюче-смазочных  и других материалов.

Реструктуризация угольной промышленности способствует решению задач общей стабилизации экономики и структурных реформ в Украине. Реформа в угольной промышленности в долгосрочной перспективе должна привести к увеличению объемов добычи угля, и соответственно, сокращению дотаций за счет повышения продуктивности труда и адресного направления средств на решение неотложных производственных и социальных вопросов.

Реструктуризация также  способствует эффективному использованию  трудовых и финансовых ресурсов на других участках производства.

Осуществление реформ на первом этапе направлено на создание в среднесрочный  период производства объема добычи угля, не более эффективного.

Разработал

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Проверил

ВВЕДЕНИЕ

Стадия

Лист

Листов

ТП

1

1

Зав. каф.

.

4

1.ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНОГО  ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 Местонахождение предприятия

Поле  шахты им. Н. И. Сташкова («Западно–Донбасская» №21-22) расположена на площади Дмитривского комплекса участков, на стыке двух административных районов - Павлоградского и Петропавловского Днепропетровской обл. в 30 км восточнее г. Павлограда.

Шахта им. Н.И. Сташкова входит в состав ОАО «Павлоградуголь» Минтопэнерго Украины. На поле шахты расположены села: Дмитриевка, Николаевка, Екатериновка и Петровка, сообщение между которыми соуществляется по грунтовым и асфальтированным дорогам местного значения, а также по асфальтированной дороге, проходящей через Дмитриевку и Николаевку к действующим шахтам.

 В южной части, в  7 км от шахты проходит железнодорожная магистраль МПС Павлоград – Красноармейск и шоссейная магистраль Киев – Донецк. Ближайшими железнодорожными станциями являются: Павлоград – 30 км, Николаевка – 15 км, с которыми связана промплощадка шахты.

1.2 Геологическая характеристика  шахтного поля

Пласт С₅+ С₅^в – залегает на глубинах 120 – 280 м, в 30 м ниже пласта С6. Марка угля ДГ – коксующийся. Пласт в основном простого строения, как исключение – двухпачечного. Породный прослой, представленный аргиллитом мощностью от 0,03 м до 0,08 м, залегает как в верхней, так и в нижней части пласта. Мощность пласта от 0,88 м до 0,99 м, в среднем 0,94 м.

Уголь крепкий, вязкий, с  коэффициентом крепости по Протодьяконову 3 – 4, кларено-дюреновый, с прослойками витренового и примазками фюзенового материала, в верхней части углистый аргиллит мощностью 0,08 – 0,15 м. Природная газоносность от 5 м³/т с.б.м. (523, 533 лавы) до 10 – 15 м³/т с.б.м. Уголь пласта к самовозгоранию не склонен, по взрываемости угольной пыли опасен. По выбросам угля, породы и газа не опасен.

На большей части лав  породы кровли и верхняя часть пласта замещены песчаником средне-мелкозернистым на известковистом и известковисто-глинистом цементе с коэффициентом крепости по Протодьяконову 4 – 6, обводненным, имеющим выход под бучакские отложения.

«Ложная кровля» мощностью  до 0,30 м имеет повсеместное распространение. Представлена аргиллитом или алевролитом с коэффициентом крепости по Протодьяконову от 0,5 до 0,9. Может быть представлена песчаником углефицированным мощностью 0,15 – 0,25 м, крепостью по Протодьяконову 4 – 6.

 Контакт «ложной» кровли  по гладкой, притертой поверхности,  с чешуйками слюды и углистого  материала. Категория по устойчивости  Б1 – весьма неустойчивые. На значительных площадях мощность «ложной» кровли увеличивается до 0,8 – 1,0 м. Здесь залегает аргиллит и алевролит в виде «треугольников» под песчаником. Межслойная связь между ними отсутствует. Обрушение будет происходить на всю мощность до песчаника.

Непосредственная кровля – аргиллит, алевролит мощностью до 1,0 – 1,5 м, плотные, однородные, с растительным детритом по плоскостям наслоения, с отсутствующей межслойной связью, естественной влажности. Категория по устойчивости Б₁ – весьма неустойчивые. На участках размывов непосредственная кровля представлена песчаником средне-мелкозернистым, на известковисто-глинистом цементе с коэффициентом крепости по Протодьяконову 4 – 6. Категория по устойчивости Б₂ – неустойчивый, со слабой межслойной связью. Обводненный.

Основная кровля представлена переслаиванием аргиллита с песчаником и алевролитом. На значительных площадях лав в 5 – 6 м выше залегает угольный прослой мощностью до 0,1 – 0,2 м. Мощность отдельных слоев пород достигает 1,0 – 3,5 м. Переход от одной литологической разности к другой постепенный, межслойная связь между ними незначительная или полностью отсутствует, за исключением участков размывов, где контакт четкий, резкий.

Разработал

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Проверил

ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Стадия

Лист

Листов

ТП

1

4

Зав. каф.

.

5

Слои песчаника обводнены, особенно на участках размывов. Имеют  непосредственный выход под бучакские отложения. Аргиллит и алевролит от плотного до слоистого, с намывом растительного детрита по плоскостям наслоения, неустойчивые, с коэффициентом крепости по Протодьяконову 0,7 – 2,6. Песчаник средне-мелкозернистый, на известковистом или известковисто-глинистом цементе, с коэффициентом крепости по Протодьяконову 4 – 6. Категория по обрушаемости: аргиллита и алевролита – А₁ – легкообрушающиеся; песчаника – А₂ – средней обрушаемости.

Непосредственная почва – аргиллит, алевролит комковатой текстуры, со следами скольжения и притирания (f = 0.2 – 0.7), интенсивно пучащиеся. Размокают в воде до состояния глины в течении 2 – 5 часов, резко теряя прочностные свойства. Мощность 0,4 – 0,9 м, категория по устойчивости П₁ – неустойчивые.

Основная почва – аргиллит от однородного до горизонтально-слоистого, с включениями глиносидерита в виде конкреций (f = 1 - 3). Склонен к пучению и размоканию в воде с полной потерей несущей способности. Мощность 4,5 – 7,0 м. Ниже залегает угольный пласт С₄³ нерабочей мощности. Категория по устойчивости П₂ – средней устойчивости.

1.3 Вскрытие и подготовка  шахтного поля

Шахтное поле вскрыто  двумя центрально - сдвоенными стволами (главным и вспомогательным), пройденными  до горизонта 380 м, и квершлагами  на горизонтах 140 м, 225 м и 300 м. На горизонте 380 м сооружен комплекс выработок  чистки зумпфа главного ствола.

Главный ствол, диаметром 6 м, оборудован двухскиповым подъемом для выдачи угля и односкиповым для выдачи породы и угля от проведения выработок. По стволу выводится исходящая струя воздуха.

Вспомогательный ствол, диаметром 6.5 м, оборудован двумя  независимыми одноклетевыми, подъемами, предназначенными для спуска – подъема людей, оборудования, материалов. По стволу поступает в шахту свежий воздух.

Для улучшения проветривания  шахты на восточном крыле шахтного поля была пройдена вентиляционная скважина, диаметром 2.6 м и глубиной 260 м, служащая для выпуска исходящей струи  воздуха.

В соответствии с “Проектом строительства шахты” института “Днепрошахтострой” пласты С₈^в и С₈^н у верхней границы их отработки на горизонте 140 м вскрыты откаточным квершлагом длиной 1100 м. Для вскрытия пластов С₅, С₄¹, С₆ у верхней их границы на горизонте 140 м осуществлено дальнейшее проведение откаточного квершлага на расстояниях 1300 м от пласта С₈ до встречи с пластом С₄¹. Общая длина откаточного квершлага на горизонте 140 м –2400 м. Затем по вскрываемым пластам С₈^в, С₈^н и пласту С₄² проходятся панельные магистральные и откаточный конвейерный штреки на запад и восток шахтного поля. Пласты С₈^в, С₈^н, С₅ и С₄¹ у нижней их границы отработки на горизонте 225 м вскрыты квершлагами длиной 120 м и 1200 м. От квершлагов горизонта 225м по пластам проходят дренажные (вентиляционные) выработки. По пласту С₇ с горизонта 225м на горизонт 140м до встречи с пластом С₈^в пройден главный конвейерный квершлаг горизонта 225 м длиной 1300м. Для транспортировки угля пластов С₅, С₄¹ и С₆ осуществлено дальнейшее проведение главного конвейерного квершлага от пласта С₈ до встречи с пластом С₄ на расстоянии 1250 м.

Все вскрываюшие горные выработки (кроме стволов и околоствольных дворов) закреплены металлической арочной крепью из спецпрофиля СВП–22, СВП–27 с железобетонной затяжкой. Расстояние между рамами крепи от 0,5 до 0,8 в зависимости от горно-геологических условий. Площадь поперечного сечения вскрывающих выработок после осадки :

-квершлаги - от 11,5 до 14,5 кв.м

-магистральные штреки  – 13 кв.м

-вентиляционные – от 9,9 до 11,5 кв.м

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Лист

2

6

1.4 Анализ эффективности  системы разработки

На шахте приняты отработки  пластов длинными столбами по восстанию.

Длина выемочных столбов  принята максимально-возможная 1100-1500 м. Такая длина столбов несколько больше величины годового подвигания общей линии очистных забоев и соответствует нормам технологического проектирования.

По нижним пластам С₅ и С₄¹, а также С₂ и С₁ в соответствии с принятой схемой вскрытия, преобладающая длина столбов составляет 1800 м.

Отработка столбов принята  в направлении восстания, что  обеспечивает сток воды, поступающей  из обрушаемых пород кровли, в выработанное пространство, на выемочные и дренажные  штреки.

Проветривание выемочных  участков – возвратноточное, с поступлением свежего воздуха в лавы по грузолюдским штрекам, и исходящим – по конвейерным.

Транспортировка угля осуществляется по сборным штрекам с помощью  ПТК и ленточных конвейеров.

Охрана выемочных штреков  со стороны выработанного пространства принята с помощью деревянных костров, выкладываемых в один ряд.

Выемочные штреки, находящиеся  за лавами в выработанном пространстве, погашаются. Между погашенными выемочным  штреком отрабатываемого столба и выемочным штреком нарезаемого  столба оставляется целик шириной  от 1 до 5 м.

1.5 Организация работ  на горном предприятии

Режим работы на шахте с  непрерывной рабочей неделей. Для  шахты предусмотрены общие выходные дни во время общегосударственных  праздников. На шахте установлен следующий  режим работы:

Число рабочих дней в году — 300

Число рабочих смен по добыче угля — 3

Число ремонтных смен — 1

1.6 Анализ производственной  ситуации по развитию горных  работ

Причины, сдерживающие развитие горных работ и не дающие возможности  ритмично работать для достижения более  высокой производственной мощности можно разделить на две группы: горно-геологические и производственные.

Горно-геологические условия  отработки для всех пластов являются сложными. Осложняющими факторами, влияющими  на ведение  горных работ, являются:

• тектоническая нарушеность, сопровождающаяся зонами повышенной трещиноватости;
• наличие неустойчивых пород кровли, а также «ложной кровли»;
• наличие размокающих и пучащих пород почвы;
• наличие утоньшений, расщеплений и выкливаний пластов, наличие размывов пластов;
• выкливание песчаника в породах основной кровли, сопровождающееся зонами неустойчивых с резко сниженными прочностными свойствами угля и вмещающих пород комковатой структуры;
• вывалы пород кровли.

Из-за крайне невыдержанной  гипсометрии на участке размывов пород кровли мульдообразные участки над пластом остаются заполненные аргиллитом и алевролитом. При отсутствии контактов с вмещающими породами размыва и часто довольно значительными выделениями воды аргиллит и алевролит проявляет признаки «ложной кровли». В связи с этим в процессе ведения горных работ, увеличивается вероятность травматизма для работающих в очистном забое.

К производственным причинам можно отнести:

• отсутствие нового и сильный износ действующего оборудования;
• большие затраты на поддержание капитальных выработок;

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Лист

3

7

К производственным причинам можно отнести:

• отсутствие нового и сильный износ действующего оборудования;
• большие затраты на поддержание капитальных выработок;
• применение систем разработки и способов охраны выработок, не позволяющих их повторное использование;
• применение оборудования не позволяющего вести выемку угля на весьма тонких и тонких пластах без присечки боковых пород;
• низкая нагрузка на очистной забой.

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Лист

4

8

2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  РЕШЕНИЙ

2.1Анализ возможных вариантов применения системы разработки на пласте С₅

Целесообразной является столбовая система разработки как  с погашением выемочных штреков  вслед за проходом лавы, так и  с их повторным использованием. Главным  ее преимуществом в условиях шахты  являются  сравнительно малые затраты  на поддержание выемочных штреков, а также возможность обеспечения  высоких технико-экономических показателей. Пологое залегание позволяет  принимать отработку пласта длинными столбами как по восстанию–падению (к магистральным выработкам) так  и по простиранию. Вследствие высокого горного давления очистные работы ведутся  одинарными лавами. Длина лавы при  этом достигает 160-200м. Отработка выемочных  столбов производится в последовательном порядке без оставления целиков  и проведением выемочных штреков  вприсечку, либо с их повторным использованием. Подготовительные работы опережают очистные на один столб. Длина столба 800-2000м

Разработал

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Проверил

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Стадия

Лист

Листов

ТП

1

Зав. каф.

Бондаренко В.И.

9

2.2Геомеханическое обоснование  выбора системы разработки угольного  пласта

Исходные данные:

= 225 м – глубина  разработки;

= 20 МПа – предел прочности пород кровли на сжатие;

= 11 м² – сечение выработки в свету;

m = 1,1 м – мощность пласта;

L=1150 м – длина участковой выработки;

V_пр=150 м /мес – темпы проведения участковой выработки комбайновым способом;

1. Сплошная система разработки

Произведем расчет смещений в откаточном штреке, проводимом с  опережением лавы при сплошной системе  разработки.

Смещение  кровли:

U_к = ( U_пр * k_пр + U₁ * k_кр ) * k_S * k_к + m * k_охр * k_S * k_кр , мм;

U_пр – смещение пород под влиянием проведение выработки, мм;

U_пр = 22624 * – 966

= 225 м – глубина  разработки;

= 20 МПа – предел прочности пород кровли на сжатие;

U_пр = 22624 * – 966 = 127,11 мм.

k_пр – коэффициент, характеризующий способ проведения выработки, при комбайновом способе k_пр = 0,6;

U₁ – смещение пород выработки в зоне временного опорного давления, мм;

U₁ =   = = 413,6 мм;

k_кр = коэффициент, учитывающий класс кровли по обрушаемости, для легкообрушаемой кровли k_кр = 1,2;

 k_S = коэффициент, учитывающий влияние площади сечения выработки в свету;

k_S = 0,33 * = 0,33 * 11^0,467 = 1,01

= 12,3 м² – сечение выработки в свету;

k_к = 0,565 – коэффициент, учитывающий долю смещений пород кровли выработки в общих смещениях;

m = 1,15 м – мощность пласта;

k_охр – коэффициент, учитывающий влияние податливости искусственных сооружений на опускание кровли выработки, для костров и бутовых полос

k_охр = 0,4;

U_к = (127,11*0,6+413,6*1,2)*1,01*0,565+1,1*0,4*1,01*1,2=327,27  мм;

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Лист

2

10

Смещение почвы:

U_п = ( U_пр * k_пр + U₁ * k_кр ) * k_S * (1- k_к ) + V₁ * t₁ * k_S * k_кр , мм;

V₁ – средняя скорость смещений в зоне остаточного горного давления, мм/мес;

V₁ = 101 * - 69,3 = 101 * - 69,3 = 36,86

t₁ = 10 мес – время поддержания выработки в зоне остаточного опорного давления;

U_п = (127,11*0,6+413,6*1,2)*1,01*(1-0,565)+ 36,86*10*1,01*1,2=707,7 мм;

Общее смещение пород в откаточном штреке:

U_общ = U_к + U_п = 327,27  + 707,7= 1035,06 мм;

Смещение пород в откаточном и вентиляционном штреке одинаковы.

Столбовая система  разработки

Столбовая система разработки одиночными лавами с оставлением межярусных целиков.

Смещение кровли:

V₀ – средняя скорость смещения пород выработки вне зоны влияния очистных работ, мм/мес;

(мм/мес)

t₀ – время срока действия участковой выработки, мес;

t_{мон-дем}=2,5 мес – время монтажа демонтажа лавы;

t_пр – время проведения участковой выработки, мес;

L=1150 м – длина участковой выработки;

V_пр=150 м /мес – темпы проведения участковой выработки комбайновым способом;

Смещение  почвы:

Общее смещение пород в откаточном и вентиляционном штреках:

Комбинированная система разработки

Комбинированная система  разработки одиночными лавами

Для откаточного штрека общее смещение пород такие же как и для столбовой системы

Для вентиляционного штрека общее смещения пород такие же как и для сплошной системы

Таблица 2.1     

Результат расчетов смещения боковых пород

Вывод: Согласно расчетом смещение боковых  пород подготовительных выработок  в заданных условий по геомеханическом критерию целесообразно считать столбовую систему разработки.

ПГП.КП13.01.02.ПЗ

Лист

2