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

A_Т = n(T-t_ПЗ)mrγvk_CPk_M, т/сутки,

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; Т= 360 мин.

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

m – вынимаемая мощность пласта, м; m₁=3,5; m₂= 3,3; m₃= 3,4 (м);

r – ширина захвата исполнительного органа очистного комбайна, принимаемая из его технической характеристики (таблица 6),м;

γ – плотность угля, т/м³; γ = 1,41 т/м³;

v – скорость подачи очистного комбайна, м/мин; v = 0,80v_T

v= 6,4 м/мин;

v_T – технически возможная скорость подачи комбайна, принимаемая из его технической характеристики (таблица 6); v_T=8,0

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.

Для первого пласта:

A_Т= 3·(360-15)·1,8·0,63·1,41·8·0,8·0,4=8355 т/сутки.

Для второго пласта:

A_Т= 3·(360-15)·2,4·0,63·1,41·0,8·8·0,4=7877 т/сутки.

Для третьего пласта:

A_Т= 3·(360-15)·2,5·0,63·1,41·0,8·8·0,4=8116 т/сутки.

Нагрузка на очистной забой по условиям проветривания производится по формуле:

, т/сутки

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

s –площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, принимаемая по технической характеристике механизированной крепи (таблица 5), м²;

S₁= 6,2 ; S₂= 5,8 ; S₃= 6,0 (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= 0.3q_Ш=5,7 м³/т

q_Ш– относительная метанообильность шахты, т/м³;

Для первого пласта:

= 4511т/сутки;

Для второго пласта:

= 4220 т/сутки.

Для третьего пласта:

= 4365 т/сутки.

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

A = min{A_T; A_П}.

Результаты расчетов представляются в таблице 7.

Таблица 7 – Нагрузка на забой

Индекс пласта	Механизированный комплекс	Комбайн	Нагрузка на забой, т/сутки
1	УКП 5 (Каргормаш)	КСП (Россия)	4511
2	УКП 5 (Каргормаш)	КСП (Россия)	4220
3	УКП 5 (Каргормаш)	КСП (Россия)	4365

4 Способ подготовки шахтного поля и система разработки угольных пластов

На основе анализа горно-геологических условий шахтного поля рассмотрена возможность применения этажного, панельного или погоризонтного способов подготовки шахтного поля, приведены достоинства и недостатки каждого из способов и окончательно выбран наиболее рациональный.

При угле падения пласта до 12⁰ предпочтительно применять погоризонтный способ подготовки шахтного поля.

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. 2).

Рис. 2 - 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 размещается лава, забой которой располагается по простиранию и перемещается по падению или по восстанию пласта. Лавы обслуживаются наклонными выработками.

При современных технических возможностях в данных горно-геологических условиях целесообразно применять систему разработки одинарными лавами.

Для разработки пластов средней мощности (3,5;3,3;3,4) с применением механических крепей и узкозахватных комбайнов принимается длина лавы 250 м.

Время отработки выемочного поля T_ВП, лет:

где L_Л – длина лавы, м;

m – вынимаемая мощность пласта, м;

γ – плотность угля, т/м³;

А – суточная нагрузка на забой, сутки.

Для первого пласта:

лет

Для второго пласта:

лет

Для третьего пласта:

лет

Рационально, когда время отработки выемочного поля совпадает с межремонтным периодом работы механизированного комплекса, равным для современного оборудования 1,5..2 лет.

5 Группирование пластов по очередности отработки и определение нагрузки на пласты

Установленная мощность шахты должна подтверждаться горнотехническими возможностями путем группирования пластов по очередности их отработки и определением нагрузки на каждый пласт.

При группировании пластов по очередности их отработки необходимо предусматривать:

нисходящую отработку пластов;

интенсивность отработки вышележащего пласта не меньше, чем нижележащего;

количество одновременно отрабатываемых пластов не более двух-трех.

Таблица 8 – Нагрузка на пласт

Индекс пласта	Нагрузка на забой, т/сутки	К-во забоев	Добыча из очистных забоев, т/сутки	Добыча из подготовительных забоев, т/сутки	Нагрузка на пласт, т/сутки
1	4511	2	9022	451,1	9473
2	4220	2	8440	422	8862
3	4365	2	8730	436,5	9167

Нагрузка на каждый пласт определяется с учетом расстановки очистных забоев для выбранного способа подготовки шахтного поля, от которого зависит количество одновременно работающих очистных забоев. Для погоризонтного способа – 2 забоя.

Учтена попутная добыча, получаемая при проведении подготовительных выработок, которая составляет 5% от нагрузки на очистные забои по данному пласту.

По каждой группе одновременно разрабатываемых пластов просуммированы нагрузки на пласт и, таким образом, определена суточная мощность шахты на каждый период отработки запасов, проанализированы полученные результаты и окончательно принимается ближайшая стандартная суточная и годовая мощность проектируемой шахты по рядовому углю А_ГР.

Первый период: отрабатывается пласт первый 2-мя забоями. При этом нагрузка на пласт составляет 9473 т/сутки, при суточной мощности шахты равной 7000 тонн, что значительно больше суточной мощности. Поэтому 1 забой переводится на двухсменный режим, при этом нагрузка на пласт с учетом угля из подготовительных забоев составляет:

т/сутки

Второй период: отрабатывается пласт второй 2-мя забоями. При этом нагрузка на пласт с учетом угля из подготовительных забоев составляет 8862 т/сутки, что не удовлетворяет суточную мощность шахты - 7000. Поэтому 1 забой переводится на двухсменный режим, при этом нагрузка на пласт с учетом угля из подготовительных забоев составляет:

т/сутки

Третий период: отрабатывается пласт третий 2-мя забоями. При этом нагрузка на пласт с учетом угля из подготовительных забоев составляет 9166 т/сутки, что не удовлетворяет суточную мощность шахты-7000. Поэтому 1 забой переводится на двухсменный режим, при этом нагрузка на пласт с учетом угля из подготовительных забоев составляет:

т/сутки

Определяется резерв добычи по периодам отработки пластов

,

где А_СР, А_СТ – соответственно рассчитанная суммарная нагрузка на группу пластов и типовая суточная мощность шахты;

Для первого пласта:

;