Раздел 3. Вскрытие шахтного поля.

1. Два варианта вскрытия шахтного поля, являющиеся наиболее приемлемыми для заданных горно-геологических условий представляются в пояснительной записке

2. . Эскизы и описание вариантов.

3. Выбор одной из технически целесообразных в заданных условиях схем вскрытия шахтного поля, определяется исходя из минимума затрат на строительство и эксплуатацию шахты. (В данной работе выбор одной из технически целесообразных в заданных условиях схем вскрытия шахтного поля определяется методом логических рассуждений). Выбранная схема вскрытия представляется на листе формата №1. Типовые схемы вскрытия представлены в приложении 1 на рис. П1.1 − П1.3.

Раздел 4. Система разработки

4.1.Выбор системы разработки по одному из пластов. Параметры системы разработки. Краткое описание системы разработки. На рисунке указывается путь следования груза от забоя до поверхности, а также путь следования воздушной струи для проветривания очистных и подготовительных забоев. Один из вариантов системы разработки длинными столбами по простиранию пласта представлен в приложении 1 на рис.П1.8 2 длинными столами по падению пласта в приложении 1 на рис. П1.9.

Раздел 5. Технология очистных и подготовительных работ.

5.1.Технология, механизация и организация очистных работ. Технологическая схема очистного забоя и выемочного участка. Технические характеристики выемочных и транспортных машин и крепи очистного забоя [5],технологические процессы очистной выемки и последовательность их выполнения. Технологическая схема очистного забоя с комплексом КМ-137 представлена на рис. П1.11.

5.2.Расчет нагрузки на очистной забой осуществляется по программе (АV01) [1]. Составление и обоснование планограммы работ. Один из вариантов планограммы работ представлен на рис П1.10.

5.3. Проветривание и дегазация выемочных участков

Проверка нагрузки на забой по фактору проветривания. осуществляется по программе (АV22). [2].

Нагрузка на очистной забой — лаву по техническим возможностям механизированного комплекса должна быть обеспечена соответствующим расходом воздуха на выемочном участке. Проблема состоит в том, что, чем интенсивнее отбивается уголь в лаве, тем больше выделяется метана на выемочном участке. Величина концентрации метана в шахтной атмосфере регламентируется “Правилами безопасности в угольных шахтах”, подача воздуха для разбавления метана до допустимых концентраций ограничена по скорости его движения в очистном забое и в подготовительных выработках.

Корректное решение задачи о максимально допустимой по газовому фактору нагрузки на очистной забой приведено в “Руководстве по проектированию вентиляции угольных шахт” и в компьютерных программах d01, d03, d04. Здесь же рассматривается упрощенная расчетная методика оценки максимальной по условиям вентиляции нагрузки на очистной забой A_в с допущением, что относительное метановыделение не зависит от интенсивности отбойки и транспортирования угля на выемочном участке.

Нагрузка на забой по условиям вентиляции равна:

,

где S_л – сечение лавы в свету, м²; v_м – максимально допустимая скорость движения воздуха в лаве, м/с; k_м – суточный коэффициент машинного времени; k_о.з – коэффициент, учитывающий движение воздуха по части выработанного пространства, непосредственно прилегающей к призабойному пространству; c – максимально допустимая концентрация метана в исходящей из очистного забоя струе воздуха, %; c_о – концентрация метана в поступающей в очистной забой струе воздуха, %; k_д.е – коэффициент естественной дегазации пласта; q_пл – метанавыделение из пласта, м³/т; k_дп – коэффициент эффективности дегазации пласта; q_вп – метановыделение в выработанном пространстве, м³/т; k_вп – коэффициент, учитывающий долю поступления метана из выработанного пространства в призабойное пространство; k_дв – коэффициент эффективности дегазации выработанного пространства.

Площадь поперечного сечения лавы в свету, свободная для прохода воздуха, для лав с индивидуальной крепью

,

где m — вынимаемая мощность пласта; b — минимальная ширина призабойного пространства лавы по паспорту крепления; k — коэффициент, учитывающий загроможденность призабойного пространства крепью и оборудованием, k = 0,75 — 0,85.

Для лав, оборудованных механизированной крепью, площадь поперечного сечения лавы в свету определяется интерполяцией паспортных данных крепи по мощности пласта:

,

где S_max и S_min — максимальная и минимальная площадь поперечного сечения лавы в свету при максимальной (m_max) и минимальной (m_min) мощности пласта по технической характеристике механизированной крепи.

Значения коэффициента K_о.з, учитывающего движение воздуха по части выработанного пространства, прилегающего к призабойному пространству, зависят от литологического состава пород непосредственной кровли и способа управления кровлей (табл.2).

Таблица 2

Значения коэффициента К_о.з.

Управление кровлей	Породы кровли	Kо.з
Полным обрушением	Песчаники	1,3
	Песчанистые сланцы	1,25
	Глинистые сланцы	1,20
	Сыпучие породы	1,05
Плавным опусканием	Глинистые сланцы	1,15
Частичной закладкой	Любые породы	1,10
Полной закладкой	Любые породы	1,05

Повысить допустимую по газовому фактору нагрузку на очистной забой можно за счет схем проветривания выемочного участка и за счет дегазации источников метановыделения.

Метан на выемочном участке выделяется из разрабатываемого пласта, из отбитого и транспортируемого угля, из выработанного пространства. Применяют схемы вентиляции с последовательным разбавлением метана по источникам выделения с выдачей отработанной струи воздуха на массив и выработанное пространство (рис. П1.12а и П1.12б); с частично обособленным разбавлением метана с подачей подсвежающей струи воздуха Q_доп2 и Q_доп1 для разбавления метана, выделяющегося из выработанного пространства и из транспортируемого вне лавы угля (рис. П1.12в и П1.12г); с полностью обособленным разбавлением метана по источникам его выделения с подачей одной Q_доп и двух струй воздуха (рис. П1.12 д и П1.12е).

Если отработанная струя воздуха выдается на выработанное пространство K_в.п = 0 — 1, так как метан, выделяющийся в выработанном пространстве разбавляется дополнительными утечками воздуха. Причем значение коэффициента K_в.п тем меньше, чем больше утечки воздуха, что можно регулировать устройством вентиляционных окон в сооружениях (бутовых полосах, органном ряду крепи, бутокострах, литых полосах из быстротвердеющих материалов), возводимых для охраны воздухоотводящей выработки.

Разрабатываемый пласт дегазируют скважинами, пробуренными из подготовительных выработок (рис.П1.13) или с земной поверхности и подключенными к вакуумной системе (K_д.п = 0,3 — 0,5). Если требуется более высокий коэффициент эффективности дегазации пласта (K_д.п = 0,5 — 0,6) проводят предварительный гидроразрыв пласта через скважины.

Выработанное пространство, где метан выделяется из обрушенных пластов-спутников, из разгруженных от горного давления пород, из угля, оставленного в виде потерь, можно дегазировать скважинами, пробуренными на пласты-спутники (рис. 36), в купола обрушения. Можно также отводить метановоздушную смесь при помощи эжекторов, вентиляторов. В зависимости от применяемого способа дегазации выработанного пространства K_д.в = 0,2 — 0,7.

Если необходима более высокая степень дегазации проводят комплексное воздействие на один и тот же источник метановыделения из нескольких пунктов, например, скважинами, пробуренными с земной поверхности и из подземных выработок. Итоговый коэффициент эффективности комплексной дегазации источника

,

где K_д1 , K_д2 , ..., K_дn — коэффициенты эффективности дегазации из i‑го пункта воздействия на источник.

5.4.Технология проходки горной выработки.

Выбор формы и размеров поперечного сечения горной выработки. Тип и материал крепи, способ проходки. Основные технологические процессы проведения выработки и средства их механизации. Технологическая схема проведения выработки. Скорость проходки.

Размеры поперечного сечения выработки (ширина, высота и площадь её сечения в свету) определяются:

- видом, числом и габаритами транспортных средств и другого оборудования, размещаемых в ней по технологическому назначению выработки;

- безопасными зазорами между подвижным составом и стенками выработки при эксплуатации выработки;

- допустимой ПБ скоростью движения вентиляционной струи воздуха для данного типа выработки ( табл. П2.1)

5.4.1. Минимальная ширины выработки на уровне транспортных средств по условию безопасной эксплуатации транспортных средств;

а) при размещении в выработке одного транспортного средства

,мм

б) при размещении в выработке транспорта разного вида

B = m + A₁ +n + A₂ + b ,мм

в) при размещении в выработке двух рельсовых путей

B = m + A +n + A + b ,мм

где m – величина минимально-допустимого зазора между стенкой выработки и транспортным средством, мм;

А – габаритная ширина транспортного средства, мм ;

n – величина минимально-допустимого зазора между транспортными средствами, мм;

b – минимальная ширина свободного прохода для людей на высоте 1,8 м от почвы выработки (трапа или тротуара) в месте прохода, мм

А₁ и А₂ – габаритная ширина транспортных средств 1 и 2, соответственно, мм

Значения параметров А, А₁ и А₂ принимают по технической характеристике транспортного средства из справочников [ 5].

Величину минимально-допустимых зазоров m и n принимают по ПБ [ 6]

(Допускается принимать значения параметров m и n по справочному приложению к данной работе)

5.4.2. Выбор параметров типового поперечного сечения горной выработки.

По найденному значению В по справочнику [3] выбирают типовое сечение выработки, имеющее равное или ближайшее большее к расчетному значение В_тр на уровне транспортных средств.

Выписывают из справочника основные параметры сечения выработки:

– площадь сечения выработки в проходке - S_пр =… , м²;

– площадь сечения выработки в свету - S_св =………. , м²;

– ширина выработки по почве в свету - B_кр =……… , мм;

– ширина выработки по почве в проходке - В_{. пр} =… , мм;

– высота выработки в свету – H_св =…… , мм;

– высота выработки в проходке – H_пр = …, мм;

и др. необходимые для вычерчивания поперечного сечения выработки.

5.4.3.Сечение выработки в свету закрепленной арочной металлической крепью из спецпрофиля ( рис. П1.14)

S_св=B_кр( h_o+0,39) B_кр, м²

где h_o – прямая часть стойки арочной металлической крепи (рис.П1.14)

(Допускается принимать значения параметров типового сечения по приложению 1 табл. П1.1 – 1.5)

5.4.4.Количество воздуха необходимое для проветривания данной выработки:

м³/с,

где q – норма воздуха зависящая от категории шахты( для І категории q = 1,0 м³/ мин. на тонну суточной добычи; для ІІ категории q= 1,25 м³/ мин. на тонну суточной добычи; для ІІІ категории q= 1,5 м³/мин. на тонну суточной добычи.)

А_с – суточная добыча угля транспортируемая по данной выработке, т( принимается по данным расчета произведенным по. программе АV 01)

z – коэффициент запаса ( z=1,45)

5.4.5. Проверка сечения выработки по допустимой скорости движения воздуха

Принятое сечение выработки проверяют по допустимой скорости движения в ней воздуха V_д по формуле:

, м/с

где V_д –допустимая ПБ скорость движения воздуха по выработке заданного типа м/с, [6] ( табл. П2.1).

V_р – расчетная скорость движения воздуха, м/с;

Q – количество воздуха, проходимое по выработке, м³ /с;

S_св – принятая площадь типового поперечного сечения выработки в свету (после осадки для податливых крепей), м².

При выполнении условия по допустимой скорости движения воздуха делается заключение о правильности подбора типового сечения выработки.

При расчетной скорости движения воздуха в выработке при принятом типовом сечении большей чем допустимая принимают ближайшее большее типовое сечение и повторяют проверку скорости воздуха при большем сечении выработки. Расчеты повторяют до выполнения требуемого условия и делают заключение о правильности выбора сечения.

5.4.6. Графическая часть – чертеж принятого поперечного сечения выработки, а также вид сбоку и в плане выполняется в масштабе 1:50.(см. приложение 1, рис.П1.15)

Методические указания к графической части работы.

Вмещающие породы и пласт (рудное тело) за породным контуром выработки изображать штриховкой под углом 45⁰ (плотность штриховки для полезного ископаемого в два раза выше, чем для пустых пород.).

Эскиз выполнить в соответствии с требованиями ГОСТ 2.851-75, раздел. Общие правила выполнения горных чертежей.

Расположение рисунков: П1.1, П1.5, П1.8, П1.10, П1.11, П1.15 на листе формата А1 показано на рис П1.17.