Рациональная отработка пласта k5 в условиях ГХК шахта Краснолиманская

форма залегания и строение угольных пластов; свойства угля и вмещающих

пород; газоносность и водоносность месторождения; склонность пластов к

внезапным выбросам угля и газа, горным ударам; склонность угля к

самовозгоранию; расстояние между разрабатываемыми пластами; глубина

разработки; способы и средства механизации производственных процессов в

очистных и подготовительных забоях. Элементы залегания пластов сохраняются

на значительных площадях или могут изменяться в пределах одного шахтного

поля. Поэтому при составлении программы развития горных работ на шахте

предусматривают возможность перехода от одной системы к другой. Переход

должен быть произведен с минимальными затратами средств и времени на базе

существующего способа подготовки шахтного поля.

На шахтах Донбасса применяются следующие системы разработки:

1. сплошная;

2. столбовая;

3. комбинированная.

Сплошная система разработки предполагает одновременное ведение

очистных и подготовительных работ в выемочном поле или этаже. При этом

очистной забой и забои откаточного (конвейерного) и вентиляционного

штреков, оконтуривающих выемочное поле или этаж движутся в одном

направлении. Схему сплошной системы разработки смотри на рисунке №4.

[pic]

Рисунок 4 – Схема сплошной системы разработки

Достоинствами сплошной системы разработки являются быстрый ввод

очистных забоев в эксплуатацию, возможность размещения породы, получаемой

при проведении штреков в выработанном пространстве, сравнительно невысокая

трудоемкость проведения штреков. Недостатки сплошной системы разработки –

сложность совмещения подготовительных и очистных работ в одном выемочном

столбе или поле, повышенные нагрузки на крепь подготавливающих выработок в

зонах активного опорного давления, невозможность доразведки пласта при

подготовке выемочных столбов или полей, большая утечка воздуха через

выработанное пространство, что требует установки бутовых полос.

Столбовая система разработки предполагает разделение в пространстве и

во времени очистных и подготовительных работ. При столбовой системе

разработки все подготавливающие выработки в выемочном поле проводят до

начала очистной выемки.

Столбовая система позволяет отрабатывать подготовленный столб в

обратном порядке – от границ этажа (яруса) к центру шахтного поля (панели),

что позволяет погашать часть выработок. Схема столбовой системы разработки

приведена на рисунке №5.

[pic]

Рисунок 5 – Столбовая система разработки

Очистные забои при столбовой системе на пологих и наклонных пластах

имеют прямолинейную форму, на крутых – прямолинейную и потолкоуступную. Они

могут подвигаться по простиранию, падению, восстанию, или диагонально к

линии простирания пласта.

Основным способом управления горным давлением в лаве при столбовой

системе является полное обрушение, реже используют полную закладку

выработанного пространства. При отработке тонких крутых пластов применяют

также удержание кровли на кострах или плавное опускание.

К общим достоинствам столбовой системы относят: проведение выемочных

выработок в массиве, не подверженном непосредственному влиянию очистных

работ, и в соответствии с этим большая их устойчивость; разделение в

пространстве и времени подготовительных и очистных работ в выемочном поле;

получение дополнительной информации о горно-геологических условиях

залегания пласта при подготовке запасов к выемке; возможность погашения

выемочных выработок по мере подвигания очистных забоев.

Недостатками столбовой системы разработки являются: большой объем

проведения выработок до начала очистных работ; сложность проветривания

длинных (до 1500 м) выемочных выработок при их проведении, особенно на

высокогазоносных пластах; необходимость поддержания длинных выемочных

выработок как в период их проведения, так и во время ведения очистных

работ.

Для подготовки лавы в эксплуатацию по столбовой системе разработки

необходимо пройти 4-й северный конвейерный штрек длинной L=1380 м [по

заданию] и 4-й северный вентиляционный штрек такой же длины. Эти выработки

будут проводиться двумя проходческими бригадами одновременно по 310 метров

в месяц [из опыта ш. Краснолиманская]. Следовательно, эти выработки будут

пройдены за 5 месяцев. Затем необходимо нарезать лаву. По опыту работы

шахты, эта процедура займет 1,5 месяца. Дальнейший монтаж комплекса и

оборудования займет также 1,5 месяца [из опыта работы]. Следовательно, на

подготовку и ввод лавы в эксплуатацию потребуется затратить, в общей

сложности, 8 месяцев.

Исходя из всего выше сказанного, буду применять в проекте столбовую

систему разработки.

2.5 Выбор технологии и оборудования

2.5.1 Выбор технологической схемы и механизации очистных работ

Выемку угля в лаве можно производить:

а) отбойными молотками;

б) широкозахватными комбайнами;

в) узкозахватными комбайнами;

г) струговыми установками;

д) бурошнековыми установками.

Лаву можно крепить:

а) деревянными стойками;

б) гидравлическими стойками;

в) механизированной крепью.

Доставку угля по лаве можно производить скребковыми конвейерами.

Учитывая прогрессивные технологические схемы, предлагаю в лаве

использовать механизированный комплекс с узкозахватным комбайном.

Предлагаю следующую технологию выемки угля. Комбайн работает по

челноковой схеме. Вслед за проходом комбайна осуществляется передвижка

секций крепи и задвижка конвейерного става. На концевых участках, учитывая

технологические возможности комбайна и вынос головок конвейера на штреки,

ниши не предусматриваю.

Учитывая предложенную технологию, а мощность пласта m=1,3 м, угол

падения пласта ?=16° предлагаю использовать в лаве механизированный

комплекс МКД90. Горнотехнические условия применения комплекса МКД90 свожу в

таблицу №6. Данный комплекс производится серийно Дружковским

машиностроительным заводом и предназначен для комплексной механизации

очистных работ на пластах средней мощности и мощных. Агрегаты и

оборудование, входящие в комплект поставки механизированного комплекса

свожу в таблицу №7.

Высоконадежный очистной комплекс МКД90 предназначен для механизации

процессов выемки угля, крепления и управления кровлей полным обрушением в

очистных забоях пологих пластов мощностью 0,8-2,0 м с самыми сложными горно-

геологическими условиями.

Комплексы могут комплектоваться всеми серийно выпускаемыми и

перспективными моделями очистных комбайнов, струговых установок и

скребковых конвейеров.

В комплексе обеспечена техническая последовательность операций по

добыче угля; кинематические связи позволяют машинам и оборудованию работать

фактически как единый агрегат. Базой всех машин и оборудования,

расположенных в лаве, служит став скребкового конвейера.

Таблица 6 – Горнотехнические условия применения механизированного комплекса

МКД90

|Система разработки |столбовая |

|Мощность обслуживаемых пластов, м |0,8-2,0 |

|Угол падения пласта, градус | |

|при подвигании лавы по простиранию |?35 |

|то же, по падению или восстанию |?15 |

|Характеристика кровли: | |

|Непосредственной |неустойчивая |

|Основной |кроме труднообрушаемой |

|Способ управления кровлей |полное обрушение |

|Длина выемочного поля, не менее м |900 |

|Форма прилегающих к лаве штреков |трапециевидная или арочная с |

| |нижней подрывкой не менее 0,8 |

| |м |

|Ширина захвата, м |0,8;0,63 |

|Минимальное проходное сечение для воздуха в |2,2 |

|забое, м2 | |

Таблица 7 – Комплект поставки комплекса МКД90

| |1МКД90 |2МКД90 |3МКД90 |2МКД90Т |3МКД90Т |

|Механизированная крепь |1КД90 |2КД90 |3КД90 |2КД90Т |№КД90Т |

|Узкозахватный комбайн |КА-80 |РКУ10 |РКУ13 |РКУ10 |РКУ13 |

| |КА-90 | |2ГШ68Б | |2ГШ68Б |

| |1К103М | |ГШ500 | |ГШ500 |

|Скребковый конвейер |СПЦ162 |СПЦ163 |СПЦ273 |СПЦ163 |СП-273 |

| |СПЦ163 | | | | |

|Крепь сопряжения |КСШ5К, СО75С,Т6М |

|Насосные станции |СНУ5, СНТ32 |

|Кабелеукладчик |КЦ-170, КЦН-200 |

|Производительность, не менее |1000 |1200 |1500 |1400 |1700 |

|т/сут | | | | | |

2.5.2 Выбор комбайна и расчет производительности

Переломным этапом в угледобывающей промышленности явилось создание

комбинированной углевыемочной машины – очистного комбайна, применение

которого позволило одновременно механизировать в очистном забое три

процесса: зарубку, отбойку и погрузку угля на призабойный конвейер. Эта

задача для длинных очистных забоев лав впервые была успешно решена в Союзе

Советских Социалистических Республик. В последующие годы проводилось

дальнейшее совершенствование угледобывающей техники. Наращивалась

энерговооруженность комбайнов, совершенствовались технологии. Применение

комбайнов с разнесенными шнеками позволило отказаться от такой трудоемкой

операции как взятие ниш.

На данный момент отечественная промышленность выпускает различные

типы комбайнов. Их различие состоит в условии их применения: для пластов с

различной мощностью и различными углами залегания.

Согласно выбранному комплексу, учитывая мощность пласта m=1,3 м

предлагаю использовать в лаве комбайн РКУ10. Техническую характеристику

комбайна привожу в таблице №8.

Таблица 8 – Техническая характеристика комбайна РКУ10

|Исполнительный орган: | |

|пределы регулирования по высоте, м |1 – 1,82 |

|величина опускания ниже опорной поверхности конвейера, |?80 |

|мм |шнековый |

|тип |2 |

|число шнеков |0,63 |

|ширина захвата, м |1000 |

|диаметр шнеков, мм | |

|Механизм подачи: | |

|тип |гидравлический БСП|

|скорость подачи, м/мин | |

|тяговое усилие, кН |(5/10 |

| |250/125 |

|Электродвигатель комбайна: | |

|тип |ЭКВЭ-4-200 |

|число |1 |

|мощность, кВт |200 |

|напряжение, В |660, 1140 |

|Габариты комбайна, мм: | |

|длина корпуса |6950 |

|ширина корпуса |915 |

|высота корпуса от почвы в зоне крепи |800 |

|Масса, кг |17000 |

Очистные узкозахватные комбайны РКУ10 предназначены для выемки угля в

очистных забоях пластов мощностью 1-1,82 м, с углом падения до 35 градусов

по простиранию и до 10 градусов по падению, при сопротивляемости угля

резанию до 300 кН/м.

Применяются в механизированных комплексах 2КМ87, 2КМТ, 2МКД90,

2МКД90Т и другими, оборудованных конвейерами СП87М, СПЦ163, СПЦ273 с рейкой

3БСП или 2УКПК бесцепной системы подачи.

Комбайн оснащен исполнительным органом, состоящим из двух шнеков,

закрепленных на выводных валах поворотных редукторов; регулировка по

мощности и гипсометрии пласта производится с помощью гидродомкратов. Шнеки

симметрично расположены по концам корпуса машины, что обеспечивает работу в

лаве без предварительной подготовки ниш при условии размещения приводных

головок конвейера на штреках. Внедрение комбайна в пласт на концевых

участках лавы в основном производится косыми заездами, (конструктивная

компоновка комбайна позволяет применять также и фронтальную зарубку).

Комбайны оснащены двумя бесцепными механизмами подачи с гидроприводом

на базе аксиально-поршневого насоса РНАСМ-125/320 с регулируемой подачей и

гидромотора РМНА-125/320.

Механизмы подачи оснащены фрикционными тормозными устройствами,

осуществляющие удержание комбайна на конвейер в аварийных ситуациях.

Наличие двух механизмов подачи и тормозных устройств позволяет

работать на пластах с углами падения свыше 9 градусов без применения

предохранительной лебедки.

Для пылеподавления комбайн оборудован системой орошения, в которую

входят насосная установка 1УНЦС-13 и забойный водовод ВЗН-32. Имеется

внутреннее орошение с подачей воды через валы шнеков непосредственно к

резцам в зону разрушения угля и внешнее с подачей воды в зоны

распространения пыли.

Комбайны РКУ10 серийно изготавливаются Горловским машиностроительным

заводом.

2.5.2.1 Определение теоретической производительности комбайна

Теоретическую производительность комбайна определяем по формуле в

тоннах на минуту

Qт=тв ( r ( ?у ( Vр,

где тв – вынимаемая мощность пласта, м; тв=1,3;

r – ширина захвата комбайна, м; r=0,63;

?у – плотность угля в массиве, т/м3; ?у=1,3;

Vр – рабочая скорость комбайна, определяю по формуле в метрах на

минуту

[pic],

Pуст - устойчивая мощность двигателей выемочной

машины, кВт; Pуст=200 [таблица №8];

Нw - удельные энергозатраты выемки угля, кВт(ч/т;

Нw=1,0 [5,рис.11].

[pic]

[pic]Qт=1,3(0,63(1,3(3,13=3,33

2.5.2.2 Определение сменной производительности комбайна

Сменную производительность комбайна определяю по формуле в тоннах на

смену

Qсм=60(Qт(kм(Tсм,

где kм – коэффициент машинного времени, характеризует

продолжительность работы комбайна по выемке угля

kм=0,47 [2, стр. 148];

Tсм - продолжительность смены по выемке угля, час; Tсм=6

Qсм=60(3,33(0,47(6=563,44

2.5.2.3 Определение комбайновой суточной нагрузки на очистной забой

Комбайновую суточную нагрузку на очистной забой определяю по формуле

в тоннах на сутки

Асут=Дсм(псм(kсу(kуп,

где Дсм - сменная нагрузка на забой по производительности

комбайна, определяю по формуле в тоннах на смену

Дсм=Qсм(Сиз,

Сиз –коэффициент извлечения угля в процессе выемки;

Сиз=0,95 [данные ш. Краснолиманская];

псм – число смен по добыче угля в сутки; псм=3;

ксу – коэффициент, учитывающий сложность условий выемки

(геологические нарушения, изменения мощности пласта и

т.д.); kсу=0,95 [5, стр.6];

kуп - коэффициент, учитывающий угол падения пласта; kуп=0,92[5,

стр.6].

Дсм=563,44(095=535,27

Асут=535,27(3(0,95(0,92=1403,48

2.5.2.4 Проверка максимальной суточной добычи по газовому фактору

В шахтах опасных по метану, чем больше добывается угля, тем больше

выделяется метана. По ПБ требуется, чтобы в исходящей струе участка было

метана не более 1%. Чтобы концентрация CH4 не поднималась, на практике

добавляют расход воздуха в лаву. При этом растет скорость воздуха в лаве.

Но по ПБ скорость воздуха в лаве не должна превышать 4 м/с. Исходя из этих

соображений определяется или проверяется, сколько угля можно добыть в сутки

по газовому фактору в лаве.

Максимально допустимая нагрузка на очистной забой определяется по

формуле в тоннах на смену

[pic],

где Ар - расчетная нагрузка на забой по технической способности

комбайна, т/сут; Ар=1403,48

Iуч - абсолютная газообильность участка, м3/т; Iуч=9,5;

Qр - максимальный расход воздуха для проветривания участка

определяется по формуле в метрах кубических на минуту

Qр=60(Sоч.min(Vmax(kо.з.

Sоч.min - минимальное поперечное сечение лавы, м2; Sоч.min=2,5

[5; таб.4];

Vmax - максимальная допустимая скорость воздуха в

лаве, м/с; Vmax=4[по ПБ];

kо.з - коэффициент, учитывающий утечку воздуха по

выработанному пространству призабойной части лавы;

kо.з=1,25 [5, таб.2];

С - допустимая концентрация метана в исходящей струе лавы;

С=1% [по ПБ];

С0 - концентрация метана в поступающей струе; С0=0,1 [данные ш.

Краснолиманская]

Qр=60(2,5(4(1,25=750

[pic]

Полученный результат Аmax меньше суточной добычи комбайна, поэтому к

дальнейшим расчетам принимаю Асут=1362,74 тонны.

2.5.3 Выбор средств доставки угля по лаве

Доставку угля по лаве предлагаю производить при помощи скребкового

конвейера. Из числа предлагаемых для эксплуатации в составе

механизированного комплекса МКД90 конвейеров [смотри таб. 7], выбираю

конвейер СПЦ163. Его технические характеристики привожу в таблице №9.

Проверку производительности конвейера произвожу методом расчета

производительности конвейера для данных условий и сравнения с паспортными

данными.

Производительность конвейера нахожу по формуле в тоннах на час

Qк= 60(Vр(r(mв(?у(Cиз(kр,

где kр – коэффициент резерва производительности;

kр=1,1(1,5 [5, стр.7]; принимаю kр=1,13;

Qк=60(3,13(0,63(1,3(1,3(0,95(1,13=214,65

Сравнивая полученное значение с паспортным, равным 400 т/час, прихожу

к выводу, что данный конвейер подходит к эксплуатации в данных условиях.

Таблица 9 – Техническая характеристика конвейера СПЦ163

|Параметры |Значение |

|Производительность, т/час |400 |

|Длина конвейера, м |220 |

|Электродвигатель | |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8