Выбор схемы вскрытия шахтного поля

 

Схема вскрытия - пространственное расположение сети основных и дополнительных вскрывающих выработок в шахтном поле. Различают следующие основные схемы вскрытия:

· по числу транспортных горизонтов - одногоризонтные и многогоризонтные. В первом случае шахтное поле отрабатывают с одного транспортного горизонта, что исключает углубку шахтных стволов, во втором - с проведением вскрывающих выработок на двух и более горизонтах, что вызывает необходимость углубки стволов;

· по типу дополнительных вскрывающих выработок - без дополнительных вскрывающих выработок; с квершлагами (капитальными, горизонтными, этажными); с гезенками (капитальным и этажным); со слепыми стволами.

Основными требованиями при выборе схемы вскрытия являются: минимальный объем вскрывающих горных выработок.

Выбор схемы вскрытия месторождения является одной из важнейших задач при проектировании шахты. Окончательно выбирается та схема, которая в большей мере отвечает условиям данного месторождения и удовлетворяет принятым критериям.

При вскрытии свиты пластов наклонными стволами могут применяться схемы с капитальным квершлагом, с горизонтальными квершлагами, с этажными квершлагами и др.

На основе исходных данных принимаю схему - вскрытие вертикальными стволами с капитальным квершлагом.

Данная схема является наиболее распространенной схемой вскрытия пологих и наклонных пластов. Ее сущность заключается в том, что шахтное поле по падению транспортным горизонтом делится на две выемочные ступени - бремсберговую и уклонную. Стволы (главный и наклонный), располагаемые на одной общей промплощадке, проходят до отметки транспортного горизонта, а непосредственное вскрытие осуществляется капитальным квершлагом, проведенным от околоствольного двора.

Сначала отрабатывают пласты бремсберговой части, затем - уклонной. Свежий воздух в шахту поступает по вспомогательному стволу в выработки транспортного горизонта. При отработке бремсберговой ступени он по ходкам бремсбергов поступает в ярусные конвейерные штреки, затем - в очистные забои, далее по цепи вентиляционных выработок - на поверхность. При отработке уклонной ступени воздух для проветривания поступает по одному из ходков, далее, пройдя по цепи воздухопроводящих выработок, исходящая струя по другому ходку поднимается вверх, к транспортному горизонту. Для выдачи исходящей струи на поверхность необходимо иметь специальные вентиляционные выработки (штреки, квершлаг, шурфы и др.)

Доставка угля как с бремсберговой, так и с уклонной ступени осуществляется на общий транспортный горизонт. Капитальный квершлаг, пройденный на этом горизонте, служит весь срок отработки запасов шахтного поля. В пределах выемочных ступеней шахтное поле делится на панели.

Достоинства вскрытия вертикальными стволами с капитальным квершлагом:

· Простота вскрытия;

· Большой срок службы транспортного горизонта.

Недостатки данной схемы:

· Наличие уклонной ступени, осложняющее проветривание и транспортное обслуживание;

· Необходимость участкового водоотлива в уклонах;

· Утечки воздуха между уклоном и ходками.

Рассчитаю полную глубину вскрытия на основе данных:

H_п = H₀ + H * sin б (8),

где Hп - вертикальная высота, м; H0 - мощность наносов, м;

H - размер шахтного поля по падению, м; б - угол падения пласта.

Тогда H_п = 60 + 900 * sin 20є = 367,8 м. Т.к. H_п > 200 м, то шахтное поле разделю на два горизонта (т.е. многогоризонтная схема).

Под подготовкой понимают проведение комплекса горных выработок, обеспечивающих возможность проведения очистных работ.

Подготовка пласта к очистной выемке состоит из двух этапов. На первом этапе проводят подготавливающие выработки на уровне транспортного горизонта. Этот этап называют способом подготовки. В основу разделения способов подготовки положены два признака: расположение подготавливающих выработок относительно угольного пласта и число разрабатываемых пластов, обслуживаемых подготавливающей выработкой. На этом этапе подготавливающими выработками являются транспортные (главные) штреки. В зависимости от расположения этих штреков относительно угольного пласта различают пластовую и полевую подготовку пластов.

В данном случае, принимаю пластовую подготовку, так как угли не склонны к самовозгоранию.

При пластовой подготовке транспортные штреки проводят по угольному пласту. Ее применяют при устойчивых боковых породах, а также на пластах с углями, не склонными к самовозгоранию. Это, как правило, пласты тонкие и средней мощности.

В зависимости от числа пластов, обслуживаемых подготавливающей выработкой (штреком), различают индивидуальную и групповую подготовку пластов в шахтном поле.

В данном случае, подготовка индивидуальная, так как одновременно отрабатывается только один пласт.

Следующим этапом подготовки является проведение подготавливающих выработок в плоскости пласта. К ним относятся проводимые в пределах выемочного поля наклонные (бремсберги, уклоны, скаты) и горизонтальные выемочные (конвейерные и вентиляционные штреки) выработки. Результатом второго этапа подготовки является образование очистных забоев принятой длины в количестве, обеспечивающем принятую производственную мощность шахты.

 

Выбор схемы подготовки шахтного поля

 

Для обеспечения рациональной и экономически эффективной отработки запасов шахтное поле независимо от занимаемой им площади, как правило, делят на более мелкие части: этажи, панели, длинные столбы по падению или восстанию пласта. В этой связи различают этажную, панельную, погоризонтную и комбинированную схемы подготовки шахтного поля.

На основе предоставленных горно-геологических данных принимаю панельную схему подготовки.

Если пласт в пределах шахтного поля или горизонта делят по простиранию на участки, вытянутые по падению от верхней границы горизонта до нижней, то такие участки называют панельными, а схема подготовки шахтного поля - панельной.

Панель - часть пласта шахтного поля или горизонта, обслуживаемая самостоятельным комплексом горизонтальных и наклонных транспортных и вентиляционных горных выработок. Границами панели являются по падению границы горизонта, по простиранию - границы шахтного поля или условные линии - границы шахтных полей. Панельную подготовку применяют при любой мощности угольных пластов с углами падения до 20-25є. Размер панели по простиранию 2500-3000м и более, по падению 1000-1200м. По падению пласта панель делят на более мелкие участки, вытянутые по простиранию - ярусы.

Ярус - часть пласта в пределах панели, ограниченная по падению выемочными штреками, а по простиранию - границами панели.

Как и шахтное поле, панель может быть однокрылой и более экономичной - двукрылой.

Двукрылая панельная схема является экономичной, т.к. вдвое увеличивается число одновременно отрабатываемых лав, тем самым сокращается время отработки ярусов и панели, а, следовательно, существенно уменьшаются расходы, отнесенные на 1т промышленных запасов. Снижаются также расходы на транспортирование угля по наклонным выработкам.

В пределах горизонта в зависимости от соотношения между размерами шахтного поля и панели по простиранию может разместиться четное или нечетное число панелей. Панель, в пределах которой ведется вскрытие пласта, называется центральной, остальные - фланговыми.

Панельная схема деления шахтного поля на части по сравнению с этажной имеет следующие преимущества:

· позволяет технически более просто увеличить нагрузку на пласт и, следовательно, концентрацию работ на одном пласте;

· обеспечивает большие возможности применения прогрессивного поточного конвейерного транспорта от очистного забоя до главного откаточного штрека, а также создает благоприятные условия для отработки ярусов от границ панели к наклонной выработке.

Все это обеспечивает условия для высокопроизводительной работы очистных забоев.

Недостатки панельной схемы - необходимость проведения большого числа наклонных выработок, чем при этажном способе, и увеличение объема работа подземного транспорта по штрекам примерно на 20-30% за счет «перепробегов» грузов (угля) по штрекам.

Панельную схему подготовки применяют, как правило, при разработке:

· горизонтальных пластов;

· пологих и наклонных пластов при углах падения до 16-20є, когда можно осуществить полную конвейеризацию транспорта;

· одного или ограниченного числа пластов, когда необходимо обеспечить большую проектную мощность шахты;

· пластов с переменным углом падения по линии их простирания;

· водообильных или нарушенных месторождений;

· когда участки между нарушениями являются своего рода панелями, и, наконец, при длине шахтного поля по простиранию не более 8км.

Различают прямой (от стволов к границам шахтного поля) и обратный (от границ шахтного поля к стволу) порядок отработки шахтного поля.

Принимаю двукрылую панельную схему с обратным порядком отработки.

Система разработки - определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах этажа, панели или горизонта, строго увязанный в пространстве и времени.

Рациональная система разработки пласта должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать безопасность ведения горных работ; обусловливать высокий уровень технико-экономических показателей; иметь минимальные потери. Под технико-экономическими показателями понимают, возможно, наибольший уровень производительности труда и минимальную себестоимость добычи полезного ископаемого.

На выбор системы разработки оказывают влияние различные факторы: форма залегания, строение, мощность и угол падения пласта; свойства угля и вмещающих пород; газоносность и обводненность месторождения; склонность угля к самовозгоранию; склонность угольных пластов к горным ударам, внезапным выбросам угля и газа; глубина горных работ; средства механизации подготовительных и очистных работ.

Перечисленные факторы, как правило, оказывают комплексное влияние на выбор систем разработки и их параметров.

Разнообразие горно-геологических условий залегания угольных пластов предопределяет применение различных систем разработки и их вариантов. Системы разработки пластовых месторождений можно представить в виде следующей классификации:

1. Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность.

1.1 С длинными очистными пластами (сплошные, столбовые, комбинированные).

1.2 С короткими очистными забоями (столбовые, камерные, камерно-столбовые, подэтажные штреки, полосы и заходки).

2. С разделением пласта на слои (наклонные, горизонтальные и поперечно-наклонные).

На пологих и наклонных пласта Кузбасса в настоящее время наибольшее распространение получили столбовые системы разработки с применением комплексов в длинных механизированных забоях.

На основе исходных данных принимаю столбовую систему разработки.

Столбовая система разработки - это такая система, при которой часть пласта в пределах этажа или яруса до начала очистных работ оконтуривается подготовительными выработками, в результате чего образуются столбы. В зависимости от ориентировки столба относительно элементов пласта различают длинные пласты по простиранию, длинные столбы по падению (восстанию), диагональные столбы. Наиболее распространенными являются разновидности системы разработки длинными столбами по простиранию: на пологих и наклонных пластах - лава-этаж или с разделением этажа на подэтажи при этажной подготовке, лава-ярус - при панельной подготовке; на крутонаклонных и крутых пластах - лава-этаж или с разделением этажа на подэтажи.

Для столбовых систем разработки характерны следующие особенности:

· обратный порядок отработки пласта в крыле шахтного поля (лава-этаж) или в пределах выемочного поля (к участковому или панельному бремсбергу, скату);

· разделение в пространстве и времени очистных и подготовительных работ в пределах этажа (подэтажа) или яруса;

· подготовительные выработки поддерживаются в массиве, по мере подвигания очистного забоя они погашаются (или частично сохраняются при бесцеликовой подготовке).

При панельной подготовке и пластах средней мощности, соответствующих как раз данным, использованным при написании курсовой работы, применяют систему разработки длинными столбами по простиранию.

Подготовка выемочных столбов в каждом ярусе заключается в проведении от бремсберга или уклона ярусных конвейерного и вентиляционного штрека до границ панели. На границе панели между этими штреками проводят разрезную печь, которую затем расширяют, образуя камеру для монтажа очистного оборудования. После этого начинают отработку столба обратным ходом. Для подготовки нижележащего яруса его вентиляционный штрек проводят совместно с конвейерным штреком вышележащего яруса. В классическом варианте между конвейерным и вентиляционным штреками смежных ярусов оставляют угольные целики шириной 8-12 км.

В целях снижения потерь угля и удельного объема проведения подготовительных выработок широкое распространение получила отработка без оставленных целиков между выемочными выработками в соседних ярусах. В том числе, например, конвейерный штрек не погашают, а поддерживают, чтобы использовать в качестве вентиляционного при выемке нижележащего столба. Если конвейерный штрек погашают, то вентиляционный штрек нижележащего яруса можно пройти вприсечку к выемочной выработке в отработанном столбе.

Отработку ярусов в панели осуществляют, как правило, в нисходящем порядке. В большинстве случаев в панели работает один очистной забой, редко - два.

Уголь от очистного забоя транспортируют по конвейерному штреку, затем по бремсбергу до погрузочного пункта на откаточном штреке. Свежий воздух в очистной забой подают с откаточного штрека по ходкам и конвейерным штрекам. Исходящая струя по вентиляционному штреку поступает в ходки и далее на вентиляционный горизонт шахты или по шурфу на поверхность

 

 

Водоотлив

 

В схеме водоотлива рудника предусматривается самотечное поступление рудничных вод со всех отрабатываемых горизонтов в водосборники действующих главной и вспомогательной водоотливных установок, расположенных соответственно на горизонтах -800м и -950м. Вода, выдаваемая на поверхность насосами главной водоотливной установки, используется для приготовления закладочной смеси на ПЗК рудника и частично после очистки на очистных сооружениях шахтных вод Талнахского пром. района используется для технологических целей на Талнахской обогатительной фабрике. Работа главной и вспомогательной водоотливных установок осуществляется в автоматическом режиме в зависимости от уровня воды в водосборниках. Очистка водосборников главной водоотливной установки (западный водосборник V=3000м3, восточный водосборник V=5500м3) производится погрузочно-транспортной машиной.

Для механизации монтажных, транспортных и ремонтных работ в насосных камерах предусмотрены использование ручных талей, грузоподъемных лебедок и специальных грузовых платформ.

Для организации технического обслуживания и ремонта насосов оборудована подземная ремонтная база переборки насосов главного водоотлива, оборудованная подъемно-транспортными средствами, станочным парком, сварочным и др. вспомогательным оборудованием и приспособлениями.

Насосная установка главного водоотлива, расположенная на гор.-800м используется для откачки шахтных вод на поверхность рудника «Таймырский». Объемы перекачивания воды насосной главного водоотлива за 2001 год составила: откачено всего: 2088 тыс.м3 т.ч. на ПЗК 693 тыс.м3 на ОШВ 1395 тыс. м3., рудника «Таймырский» 620 тыс. м3.

 

 

Рудничный подъема

КС-1оборудован двумя грузолюдскимиклетевыми подъемными установками 2КП6,5×2 и КН4,5-2. Подъемные машины – многоканатные МК4×4, установленные в башенном железобетонном копре.

КС-2оборудовангрузолюдскойи инспекторской клетевыми подъемными установками 2КП6,5×2 с противовесами и грузоподъемностью 2500×1320 т. Подъемные машины – многоканатные МК5×4 и МК2,5×4, установленные в башенном железобетонном копре.

СС-1оборудован двумя многоканатными подъемными машинами типа МК5×4, на которых навешаны подъемные канаты диаметром 43,5 мм. Скипы типа 2СН-11 емкостью 11 м3 и грузоподъемностью 30 т. Расчетная производительность подъемов – 4,5 млн. т/г.

СС-2оборудован двумя многоканатными подъемными машинами типа МК 5×4, на которых навешаны подъемные канаты диаметром 43,5 мм, скипы типа 2СН-11 емкостью 11 м3 и грузоподъемностью до 30 тонн. Максимальная скорость подъема 16 м/с. Расчетная производительность подъемов – 3,6 млн. т/г.

ВСС оборудован двумя двухскиповыми подъемными установками.

ВЗСоборудован клетью 1КНВ4,5×1 грузоподъемностью 13 т с противовесом и контейнером грузоподъемностью 25 т.

ГСоборудован клетью для спуска и подъема длинномерных грузов, крупногабаритных механизмов, оборудования, ПДМ, буровых установок.

ВС-1оборудован клетевым подъемом Ц3,5×2А с клетью 11КН2,5-5 на 16 человек и бадьевым подъемом БПС-3.

ВС-2оборудован клетевым подъемом Ц3,5×2А с клетью Н1НВ4,5×1 на 16 человек и бадьевым подъемом БПС-3.

ВС-3оборудован клетевым подъемом МК2,25x4 с клетью Н1НВ4,5×1 на 16 человек и бадьевым подъемом БПС-3.

ВС-4 оборудован двумя клетевыми подъемами Ц3,5×2А с клетью 51НВ-3,1.