2. Мощность шахты. Режим работы

-мощность шахты должна быть не менее 1.5 млн.т/год .

Таблица 3

Суточная мощность шахты, т	5000	6000	7000	8000	10000	12000
Годовая мощность шахты, млн.т	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6

• срок службы шахты должен быть не менее 50-60 лет.

• срок нормальной работы шахты (Т_Н, лет) и годовая производственная мощность шахты (А_Г, млн.т/год) связаны выражением:

где Q_П – промышленные запасы шахтного поля, млн.т.

Полный срок службы шахты:

где – время, необходимое на освоение шахтой производственной мощности и на свертывание добычи, определяется по формуле (4) и округляется до целого в большую сторону:

Для определения мощности шахты составляется таблица 4.

Таблица 4. Мощность шахты

АГ, млн.т/год	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6
, лет	78	65	56	49	39	32
, лет	4	4	4	5	6	6
, лет	82	69	60	54	45	38

Из данной таблицы принимается такая мощность шахты, которой соответствует полный срок службы шахты, находящийся в пределах 50-60 лет.

Согласно полученным результатам выбирается срок работы шахты - 54 года, таким образом суточная мощность шахты - 8000 тонн, годовая мощность шахты - 2,4 млн. тонн.

Режим работы шахты принимается в соответствии с действующими нормами и законодательными актами. При проектировании принимается для шахты 300 рабочих дней в году, в условиях сверхкатегорийных шахт длительность рабочей смены для подземных рабочих 6 часов.

3. Механизация очистной выемки и нагрузка на забой

По каждому пласту определяются способы механизации очистной выемки и рассчитываются нагрузки на очистные забои.

Выбор механизированного комплекса необходимо начинать с крепи, предел вынимаемой мощности которой, удовлетворяет данному месторождению. Выбирается крепь Фазос (Польша), т.к. мощности пластов данного месторождения 3,6 м; 3,0 м; 2,7 м (сверху вниз) и угол падения 10°. Характеристика выбранной крепи представлена в таблице 5.

Таблица 5. Характеристика крепи

Тип крепи	Вынимаемая мощность пласта, м; от…до	Площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, м2
Фазос(Польша)	1,7-5,2	S= 1,2m + 2,9

Для выбранной выше крепи выбирается выемочная машина - комбайн 1КШЭУ (Россия), учитывая данные мощности пластов и угол падения. Вынимаемая мощность пластов комбайном 1КШЭУ (Россия) от 2,2 до 4,5 м, ширина захвата 0,63 м, скорость подачи 8 м/мин.

С учетом выбранного очистного комбайна техническая нагрузка на очистной забой ( ) определяется по формуле:

где n – число смен работы очистного забоя по добыче в сутки, n = 3,а для высокопроизводительной и сложной техники может n = 2;

Т – продолжительность смены, мин;

t_ПЗ – продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин; t_ПЗ = 15 мин;

m – вынимаемая мощность пласта, м;

r – ширина захвата исполнительного органа очистного комбайна, принимаемая из его технической характеристики, r =0,63 м;

γ – плотность угля, т/м³;

– скорость подачи очистного комбайна, м/мин; = 0,75 ;

– технически возможная скорость подачи комбайна, принимаемая из его технической характеристики;

= 0,75∙8 = 6 м/мин

k_CP – коэффициент, учитывающий схему работы комбайна: при челноковой схеме работы k_CP = 1,0; при уступной и односторонней k_CP = 0,8;

k_M – коэффициент машинного времени, k_M = 0,4.

Нагрузка на очистной забой по условиям проветривания производится по формуле:

где – допустимая по ПБ скорость движения воздуха в лаве, = 4 м/сек;

–площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, принимаемая по технической характеристике механизированной крепи, м²;

d – допустимая по ПБ концентрация метана в исходящей струе, d = 1%;

k_ВП – коэффициент, учитывающий движение части воздуха за призабойной частью выработанного пространства, k_ВП= 1,2;

q_Л – относительное метановыделение в исходящую струю воздуха из лавы, м³/т суточной добычи, q_Л = 0,3 ∙ q_Ш;

q_Ш – относительная метанообильность шахты, т/м³.

q_Л = 0,3 ∙ 19= 5,7;

Из двух вычисленных значений в качестве окончательной нагрузки на забой принимается наименьшая:

Результаты расчетов представлены в таблице 6.

Таблица 6. Нагрузка на забой

Индекс пласта	Механизированный комплекс	Комбайн	Нагрузка на забой, т/сутки
1	Фазос (Польша)	1КШЭУ (Россия)	5530
2		1КШЭУ (Россия)	4992
3		1КШЭУ (Россия)	4685

4. Способ подготовки шахтного поля и система разработки угольных пластов

С учетом данных горно-геологических условий месторождения -погоризонтный способ подготовки шахтного поля является наиболее рациональным.

Если пласт в пределах горизонта делят по простиранию месторождения на выемочные участки, вытянутые по восстанию или падению от верхней границы горизонта до нижней, то такой способ подготовки называют погоризонтным.

Рис.1. Деление шахтного поля на полосы вытянутые по восстанию или падению:

1 - главный ствол; 2 - вентиляционный ствол; 3 - главный откаточный штрек; 4 – транспортный и вентиляционный бремсберги; I-XVIII - последовательность отработки полос.

В каждом участке размещают лаву, забой которой располагается по простиранию и перемещаются по падению или по восстанию пласта. Лавы обслуживаются наклонными выработками.

Погоризонтный способ подготовки применяют:

• на пластах с углами падения до 12°, когда выемочный столб отрабатывают по падению, и до 10°, если выемка запасов происходит по восстанию пласта;

• при любой газоносности пластов;

• при сложной гипсометрии пласта благодаря возможности параллельного проведения оконтуривающих выработок;

• при наличии непереходимых геологических нарушений с расположением их по падению пласта, между которыми и размещаются выемочные столбы.

Применение погоризонтного способа подготовки обусловлено расширением объема применения механизированных комплексов, для которых необходимо иметь стабильную длину лавы, а также увеличением природной газоносности пластов из-за перехода горных работ на большую глубину.

Достоинства погоризонтного способа подготовки:

• снижаются капитальные затраты на подготовку новых горизонтов,

• обеспечиваются условия для более производительной работы механизированных комплексов и роста нагрузки на лаву,

• упрощается схема подземного транспорта и схема проветривания.

Недостатки погоризонтного способа связаны с дополнительными трудностями, обусловленными проведением и эксплуатацией длинных наклонных выработок.

Учитывая выбранный погоризонтный способ подготовки шахтного поля возможны системы разработки с выемкой столбов по падению или по восстанию, одинарными или спаренными лавами, с повторным использованием транспортной выработки для вентиляции или проходкой выработки для вентиляции вприсечку.

Рис.2. Система разработки длинными столбами по падению одинарными лавами:

1 — главный полевой вентиляционный штрек; 2 — главный полевой транспортный штрек; 3 — воздухоподающий штрек; 4 — вентиляционный бремсберг; 5 — конвейерный бремсберг.