39

ВСТУП

Прогноз розвитку енергетики стверджує, що вугілля після 2000 року стане у всьому світі основним енергоносієм. Світовий обсяг його видобутку постійно зростає з темпами 3% за рік. Вугілля складає біля 90% відомих світових запасів органічного палива, дає 23% теплової і 55% електричної енергії. Такі держави, як США, Германія, Франція, Великобританія і Японія орієнтуються на вугільну теплоенергетику. Обсяги торгівлі вугіллям досягають рекордних рівнів.

Головна роль в розвитку енергетики в Україні також належить вугіллю. Але не дивлячись на це, сьогодні в Україні руйнується єдина паливновидобувна галузь, закриваються шахти, які ще не вичерпали свої запаси вугілля, замість їх модернізації. Закриття шахт може призвести до того, що в недалекому майбутньому вугільна галузь не зможе своєчасно забезпечувати потреби народного господарства держави необхідними об'ємами палива.

Запаси вугілля, що розвідані в Україні, при обсягах видобування спрогнозованих Національною енергетичною програмою до 2010 року, зможуть забезпечувати державу паливом ще 350 - 400 років, а з урахуванням нових технологій спалювання його на теплових електростанціях і того більше.

Вугілля - це не тільки основний вид енергетичного палива, але й технологічна сировина для коксування і подальшого використання в металургії, в хімічній промисловості.

В наш час одним з основних напрямків технічного прогресу у вуглевидобувній промисловості є комплексна механізація робіт, яка передбачає повну механізацію основних і допоміжних виробничих процесів в очисних вибоях.

Під час роботи на курсовим проектом передбачається вирішити такі задачі:

- спроектувати розкриття шахтного поля, систему розробки і технологію очисних робіт в заданих гірничо-геологічних умовах;

• максимально механізувати виконання робочих процесів у вибої;

• досягти високої безпечності виконання робіт;

- забезпечити низьку собівартість вугілля;

- завдання курсове проектування виконати в повному обсязі. Україна може і повинна бути енергетично незалежною державою!

Україна може і повинна бути енергетично незалежною державою!

ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ ШАХТИ

1.2 Запаси вугілля у шахтному полі

Балансові запаси вугілля в межах шахтного поля ш. «Новодонецька»,що представленні пластами m_4, l₈, l₂, k₅ визначаємо за формулою:

Z_б = S · H · ( m₁ · γ _в1 + m₂ · γ _в2 + m₃ · γ _в3 + m₄ · γ _в4 ) = (1.1)

= 7200 · 2800 · ( 0,93 · 1,51 + 1,42 · 1,38 + 1,33 · 1,42 + 1,25 · 1,47 ) = 142,3 · 10⁶ т.

де S - розмір шахтного поля по простяганню, м;

Н - розмір шахтного поля по падінню, м;

m₁, т₂, т_п - середні потужності вугільних пластів, м;

γ _в1, γ_в2, γ_вn - щільності вугілля для пластів відповідно, т/м .

Промислові запаси вугілля в межах шахтного поля визначаємо за формулою

Z_n = Z_б · С_ш = 142,3 · 10⁶ · 0,93 = 132,3 · 10⁶ т. (1.2)

де С_ш - коефіцієнт виймання вугілля в межах шахтного поля.

Втрати вугілля під час виймання балансових запасів визначимо за формулою:

Z_вm = Z_б – Z_n = 142,3 · 10⁶ – 132,3 · 10⁶ т. (1.3)

1.2 Виробнича потужність і строк служби шахти

Виходячи із промислових запасів вугілля у шахтному полі, орієнтуючись на параметричний ряд потужностей вугільних шахт і враховуючи майбутній строк служби шахти, проектом приймаємо річну виробничу потужність вугільної шахти

А_р = 1,8 · 106 m/рік (1.4)

Період відносно сталої роботи шахти визначиться за формулою:

рік (1.5)

Час на розвиток і згортання видобутку вугілля в залежності від виробничої потужності шахти визначимо за формулою

t_рз = 2,3 + 1,8 ·A_р = 2,3 + 1,8 · 1,8 = 5,54 рік (1.6)

де А_р - річна виробнича потужність шахти, млн.т

Повний строк служби вугільної шахти визначиться за формулою

T_n = T_cm + 0,5t _рз = 73,5 + 0,5 ·5,54 = 76,27 рік (1.7)

Добова виробнича потужність шахти по видобутку вугілля буде становити

т/добу (1.8)

де N_р - чисельність робочих діб на рік, шт.

1.3 Сумарна довжина і чисельність очисних вибоїв шахти

Приймаємо до одночасного відпрацювання шахтою "Новодонецька", пласти l₂, k₅.

Сумарна продуктивність пластів, що відпрацьовуються одночасно, визначиться за формулою

P = m_p1 · γ _вр1 + m _р2 · γ _вр2 = 1,33 · 1,42 + 1,25 · 1,47 = 3,73 т/м² (1.9)

де т_р1, т_р2 - середні потужності пластів, що відпрацьовуються одночасно, м

γ_вр1, γ_вр2 - щільність вугілля по пластам відповідно, т/м³.

Річне посування діючої лінії очисних вибоїв в шахті визначається за формулою

V_δ = N _р · ( n_ц + n_цр ) · r · K _y = 300 · ( 6 + 0,5 ) · 0,63 · 0,93 = 1143 м (1.10)

де n_ц n_цр - чисельність циклів по вийманню вугілля за добу у

видобувні і ремонтно - підготовчу зміни відповідно, шт;

r - ширина захвата виконавчого органа комбайна, м;

К_у - коефіцієнт,що враховує гірничо-геологічні умови.

Довжина лінії діючих очисних вибоїв по кожному із пластів, що відпрацьовуються одночасно, буде становити

(1.11)

де К₀ - коефіцієнт очисного виймання;

С_оч - коефіцієнт виймання вугілля в очисних вибоях.

Орієнтовна чисельність діючих лав на кожному із пластів, що

відпрацьовуються одночасно, визначиться за формулою

шт. (1.12)

де 1_оч - прийнята проектом довжина лави, м.

Спираючись на результати розрахунків, остаточно проектом приймаємо:

• на пласті m₄ чисельність діючих лав n_δ1 = 3 шт.;

• на пласті чисельність діючих лав n_δ2 = 2 шт.;

• чисельність резервно-діючих лав по шахті n_рδ = 1 шт.

Загальна довжина лінії очисних вибоїв шахти визначиться за формулою

l_ш = l_oч · ( n_δ1 + n_δ2 + n_рδ ) = 170 (3 +2 +1) = 1020 м (1.13)

2 Схема розкриття і спосіб підготовки шахтного поля

2.1 Схема розкриття шахтного поля

Враховуючи гірничо-геологічні умови залягання пластів вугілля і виробничу потужність шахти, приймаємо розкриття шахтного поля вертикальними стволами і капітальним квершлагом.

Розташування стволів приймаємо центральне - при цьому обидва стволи споруджуються у середині шахтного поля, відстань між ними 50-70 м. Стволи з'єднуються між собою виробками приствольного двору.

Головний ствол служить для прийому вугілля і породи на поверхню і видачі відпрацьованого струменю повітря.

Допоміжний ствол служить для опускання і підіймання людей, обладнання, матеріалів і подачі свіжого струменю повітря в шахту.

Розміри шахтного поля по. простяганню більші 5000 м, тому приймається флангова схема провітрювання. З цією метою на флангах шахтного поля біля верхньої технічної межі споруджуються вентиляційні шурфи (розділ 2.2).

2.2 Спосіб підготовки шахтного поля

Виходячи із гірничо-геологічних умов залягання пластів вугілля і враховуючи виробничу потужність ш. "Новодонецька" приймаємо спосіб підготовки шахтного поля погоризонтний.

Погоризонтний спосіб підготовки шахтного поля використовується при кутах падіння пластів до 10-12°. При цьому способі підготовки бремсбергову і похилову частини шахтного поля ділять на виїмкові стовпи, витягнуті по підняттю від нижньої до верхньої межі. В кожнім стовпі розмішують, як правило, одну лаву, вибій якої розташовується по простяганню, а посувається вона по підняттю або падінню пласта, останнє і передбачено у даному проекті.

З СИСТЕМА РОЗРОБКИ ТА ЇЇ ПАРАМЕТРИ

3.1 Вибір системи розробки

Система розробки повинна відповідати наступним вимогам: безпечність ведення очисних робіт, економічність очисних робіт, найменші втрати корисних копалин і охорона надр і оточуючого середовища.

На вибір системи розробки впливають гірничо-геологічні і гірничотехнічні фактори.

Система розробки, в сучасних умовах, повинна створювати можливості для комплексної механізації виробничих процесів і концентрації робіт.

Виходячи із зазначеного вище, проектом приймаємо:

- систему розробки – стовпова;

- напрямок посування лави – по падінню;

- підготовку стовпа до виймання – індивідуальну пластову;

- підтримку підготовчих виробок - безремонтну;

- конвеєрний і вентиляційний хідники погашаються слідом за просуванням

лави;

- охоронні цілики, бутові смуги – відсутні;

- з кожного боку лави споруджуються по 1 ряду кострового кріплення;

3.2 Довжина виїмкового поля і час його відпрацювання

В реальних умовах діючої шахти "Новодонецька" довжина виїмкового поля

(стовпа) визначається " Планом гірничих виробок по пласту k₅, l₂ "

В даному проекті цей параметр отримано із графічних побудов.

В такому разі час на відпрацювання виїмкового поля визначається за формулою

(3.1)

де l _пол - довжина виїмкового поля, м;

N_p - чисельність робочих діб на рік, шт.;

- чисельність циклів по вийманню вугілля за добу у видобувні і

ремонтно-підготовчу зміни відповідно, шт.;

r - ширина захвата виконавчого органа комбайна, м;

К_у - коефіцієнт, що враховує гірничо-геологічні умови.

3.3 Довжина лави

3.3.1 Визначення довжини лави по технологічному фактору

При човниковій роботі комбайна ГШ200Б раціональна довжина лави, в залежності від технологічного фактору, може бути визначена за формулою

м (3.2)

де Т_см - тривалість зміни, хв.

t_пз - час на підготовчо-заключні операції, хв.;

п_см - чисельність змін по вийманню вугілля на добу, шт.;

t_к.о - час на кінцеві операції, хв.;

К_г - коефіцієнт готовності комбайна;

V_Р - реальна швидкість подачі комбайна, т/хв.; V_м - маневрова швидкість подачі комбайна, т/хв.;

t_з - час на зміну одного зубка, хв.;

m - середня виймальна потужність пласта, м;

Z- витрати зубків на 1 м відбитого вугілля, шт/м'⁵;

t_в - питомі витрати часу на допоміжні операції, хв/м;

l_нш- загальна довжина ніш, м;

r - ширина захвата виконавчого органа комбайна, м.

3.3.2 Визначення довжини лави по газовому фактору

Максимально допустима довжина лави в залежності від газового фактора, визначається за формулою

м (3.3)

де - максимальна допустима ПБ швидкість струменю повітря в лаві, м/с;

- мінімальний пропускний переріз для повітря в лаві, м²;

С - допустима ПБ концентрація газу метану у вихідному із лави струмені, %

- мінімальна потужність пласта в межах виїмкового поля, м;

- щільність вугілля, т/м³;

- відносна метановість очисної виробки, м³/т;

- коефіцієнт нерівномірності виділення газу.

За підсумками розрахунку виявилося, що l_г < l_оч , а це говорить про необхідність використання дегазації на дільниці.

Коефіцієнт дегазації приймаємо

З урахуванням дегазації, відносна метановість лави буде становити

м³/т (3.4)

де К_д - коефіцієнт дегазації.

Максимально допустима довжина лави в залежності від газового фактора, після дегазації, буде становити

м (3.5)

3.3.3 Прийнята проектом довжина лави

По результатам виконання розділу 3.3 будуємо таблицю 3.1 і на підставі аналізу остаточно приймаємо проектом довжину лави, яка повинна відповідати наступним вимогам

l_оч ≈ l_m ; 200 ≈ 200 (3.6)

l_оч ≤ l_г ; 200 ≤ 245 (3.6)

l_оч ≤ l_г.г ; 200 ≤ 200 (3.6)

l_оч ≤ l_к ; 200 ≤ 200 (3.6)

Таблиця 3.1 – Визначення проектної довжини лави

Показники	Одиниці виміру	Значення
1. Раціональна довжина лави по технологічному фактору (lm)	м
2. Допустима довжина лави, в залежності від газового фактору ( )	м
3. Допустима довжина лави, в залежності від гірничо-геологічних умов ( )	м
4. Передбачена виробником довжина механізованого комплексу ( )	м
5. Прийнята проектом довжина лави ( )	м