книги из ГПНТБ / Проходка шахтных стволов в условиях выбросоопасных пластов

И с х о дя

из определения

величин

Х0 и Хф согласно

работе [26]

имеем

К А = 4 * - .

(1.16)

Формула

(1.16)

справедлива

дл я

Ііф>1гй.

При Л ф < Л 0

коэффи­

циент /(/і = 0.

Критические

глубины

д л я

различных

бассейнов

имеют следующие

значения:

Бассейн, месторожде­

ние

Донецкий КузнецЕгоршинСучанское

Ворку-

Караган-

Критическая

глубина

кий

ское

тинское

дннскиіі

Л„, м

600

150

150

300

400

400

Коэффициент и

с учетом

формулы

(1.16)

и рис. 3

может

быть

в ы р а ж е н в следующем

виде

ч =

(т +

2,5)

+

DCTBtga

/'о

cos а

(1.17)

где

m — н о р м а л ь н а я

мощность

вскрываемого

пласта,

м;

2 , 5 — р а с с т о я н и е

запаса,

равное

сумме расстояний до под­

хода

к пласту

(2 м)

и

после

пересечения

стволом

(0,5 м ) ;

а — угол

падения

пласта,

град .

Таким

образом,

Рис. 3.

Схема к определению

X

(т

+ 2,5)

коэффициента т)

(I.I8)

Экономический ущерб

от снижения

эффективности

капиталь ­

ных вложений из-за увеличения срока строительства

шахты

на

время

профилактики выбросов

Cma

= Kn(ta

+

tà,

(1.19)

где

К — к а п и т а л ь н ы е

в л о ж е н и я на

проходку

ствола,

руб.;

гс — к о э ф ф и ц и е н т

эффективности

капитальных

вло­

жений;

t6 = —-

7 . - 7 7 - Л — п о т е р и

времени

на

применение

мероприятии

по

1=1

В

профилактике внезапных

выбросов,

сут.;

— ч и с л о человеко-выходов

в

забой

ствола

за

сутки.

СІ на борьбу с

Таким

образом,

суммарные затраты

внезапны ­

ми

выбросами

при

вскрытии

пласта

мощностью т, з а л е г а ю щ е г о

на

глубине

Іг,\, под углом

а, могут

быть в ы р а ж е н ы

формулой

С1

=

Т с Р

^ п

(т

+

2,5)-

1

£>ств

t g a X

cos

а

V

"о

а

И;

cos а

, t g

ce

1=1

(1.20)

Пользуясь

уравнениями

(1.10)

и

(1.20),

можно для

к а ж д о г о

возможным вариантам расположения ствола. Однако

сложность

формулы (1.20) и, главное, м а л а я точность вычислений

из-за при­

ного практического использования.

Наиболее целесообразен следующий порядок учета з а т р а т на

вскрытие пластов.

1. Графоаналитическим

путем по известным формулам [20, 21,

22, 23] данного конкретного

геологического разреза шахтного поля

строятся графики учитываемых затрат .

2. По графикам , характеризующим учитываемые затраты, стро­

ится график суммарных затрат, на котором

с учетом

погрешности

аналитических

расчетов

(ôi)

отыскивается

область

равноценных

минимальных

з а т р а т — область

места з а л о ж е н и я ствола

(по

дан­

ным О. Б. Боки я [27], погрешность

бі

равна

5—10%

от общей

сум­

мы

з а т р а т ) .

3. С

учетом

дополнительной

погрешности бг, возникающей

из-

за

пренебрежения

з а т р а т а м и

на

вскрытие

выбросоопасных

пла ­

стов, находится

область,

в которой

затраты

будут

равноценными

с точки

зрения

теперь

у ж е

всех

основных

влияющих

факторов,

включая

и вскрытие

пластов.

4. В

этой

области определяются

конкретное

местоположение

ствола исходя из условия технической целесообразности

(рельеф

местности, водоемы, ж и л ы е массивы

и т. п.), а т а к ж е

наименьшее

число вскрытий и минимально в о з м о ж н а я их глубина.

Величина

погрешности ог дл я условий

Прокопьевско - Киселев -

ского района

Кузбасса

оценена

по

типичному сложному

геологи-

О

200

Ш

В00

800

S I

I

1

I

I

'' 0

ZOO

Ч-00

600

».

800

г

Длина,M

ласть

А\В['):

а — поперечный разрез

шахтного

поля,

типичный д л я

условий

Прокопьевско-

Киселевского района;

б — график

зависимости капитальных вложений от ме­

ста расположения ствола АБ (область

минимальных

затрат:

1—5 — соответ­

проведение

и п о д д е р ж

а н и я

квершлагов,

транспортирование груза по квершла­

гам, у щ е р б

от потерь

угля

в целиках,

суммарные

затраты;

/ — V — варианты

расположения

ствола (к определению

поправки

б2 )

В зоне, прилегающей к области AB, по ф о р м у л а м

(1.10) и (1.20)

произведено

технико-экономическое

сравнение

пяти

вариантов

расположения

ствола по фактору з а т р а т

на вскрытие.

Переменные

затраты приведены в табл . 8.

Т а б л и ц а

8

Переменные

затраты

С (тыс. оуб.)

для

вариантов расположения

Пласт

СТВОЛОВ (СМ. рИС: 4)

I

II

I I I

I V

V

12,8

60,0

100

16,3

12,0

—

76,0

117

15,4

П , 6

27,8

73,5

—

34,0

27,0

82,0

153,0

—

33,0

26,8

35,0

147,0

—

29,8

24,5

82,0

133,0

—

29,0

24,4

83,5

—

—

48,2

41,7

147,0

— .

—

52,0

47,8

174,0

—

—

42,0

100,0

139,0

—

—

41,0

101,0

—

—

—

55,6

141,6

— .

—

—

90,0

—

—

—

447,5

557,8

820,3

642,5

217

Постоянные з а т р а т ы CC O nst=3,8 тыс. руб.

Величина суммарных з а т р а т с учетом

у щ е р б а от снижения эф ­

фективности

капитальных вложений равна:

Ущерб от снижения эффек­

тивности капитальных вло­

жений,тыс. руб. (вариант

расположения стволов) . . 862(1) 737 (11) 536(111) 400 (IV) 140 (V)

1 Суммарные

затраты,

тыс. руб

1309,5 1294,8

1356,3

1042,5

357,0

И з этого

следует, что н а и б о л ь ш а я

величина

з а т р а т

по

ф а к т о ­

ру вскрытия

выбросоопасных пластов

свойственна

варианту

I I I

(см. рис. 4).

Эту величину из соображений надежности

м о ж н о

принять з а

максимально

в о з м о ж н у ю погрешность

ôY Е е

относительная

вели­

чина определена из в ы р а ж е н и я

о. =

100%,

(1.21)

Г І І І , Г Ш ,

Г Ш I

Г П І

ѵ '

Ч р + Ly +

кв +

Ч л

где ОВИ, С " 1 , С1И, СЦ1, С™ — з а т р а т ы

по варианту I I I .

там с учетом предстоящей углубки

стволов до нижней

техниче­

ской границы

шахт.

Д л я каждой шахты

анализировалось число предстоящих вскры­

тий пластов вертикальными стволами

на глубинах, превышающих

критическую

глубину

ho. При этом

рассматривались

варианты

Т а б л и ц а 9

Размеры зоны

Число предстоящих

вскрытий

Разница

в

числе

А^Ві,

доли

в пункте

вскрытии

между

от размеров

фактическим н

шахтного

настоящего

минимальное

минимальным

поля

вкрест

расположения

в зоне А,В,

по

36

шахтам

простирания

ствола

Кузбасса

1/16

191

158

33

1/8

191

102

89

1/4

191

66

125

Из табл . 9 видно, что учет

фактора вскрытия

выбросоопасных

пластов при заложении рассмотренных шахт позволил

.бы

суще­

ственно

сократить

число

вскрытий

пластов

на

глубинах,

превы­

ш а ю щ и х критическую. Это

д а л о бы значительную

экономию

средств

и способствовало

бы

повышению

безопасности.

Следует иметь в

виду,

что

изложенные

выше

принципы

допол­

разрезе

вкрест простирания относятся к случаям проведения

ство­

ла с поверхности шахты вдали

от ее действующих горных

выра­

боток.

При

выборе места заложения

нового ствола в пределах

рекон­

стволы

по

возможности

необходимо располагать

таким

образом,

чтобы

они

проходили вблизи действующих выработок. Это

позво­

лит задолго до пересечения стволом угольных пластов

определить

выбросоопасность

последних

и принять

необходимые

меры

по

борьбе

с

выбросами,

что

в

значительной

степени

сократит

стои­

мость

и сроки строительства

шахты.

В качестве примера можно привести

выбор

места

з а л о ж е н и я

клетевого

ствола

при

реконструкции шахты

«Ноградская» .

На

рис. 5

приведена вертикальная схема вскрытия и погоризонтная

схема

взаимного

расположения

выработок

действующего

горизон­

та и ствола по ранее запроектированному

варианту

(положение

1)

и измененному

варианту

(положение 2). Вариант

с расположе ­

нием ствола 2

предложен

с учетом возможности

проведения до­

необходимости — и применения

способов борьбы

с выбросами іп

выработок

шахты

без

остановки

забоя ствола д л я

этих целей.

»

I i

іі

Гор. + 125м

*

п

п-

Z

2

Z - , .

Рис. 5.

Выбор

места

заложения ствола

при

реконструкции шахты «Но-

градская»:

а — вертикальная

схема

вскрытия;

б — расположение

ствола и

выработок

на гор.

+ 125 м;

/ и 2 — соответственно первоначальное

и конечное

места

заложения ствола

§ 4.

Последовательность

проходки и шаг углубки стволов,

пересекающих выбросоопасные пласты

П р и проходке вертикальных стволов в отношении как безопас­

ности, т а к и экономичности

горных работ

в а ж н о установить целе­

сообразные в данных условиях последовательность

и шаг

углубки..

Д л я

любого

случая

проведения

вертикального

ствола

возмож ­

ны

два

принципиально

различающихся

друг

от

друга

решения:

проведение

ствола

с

поверхности

или

углубка

с

достигнутой

отметки сразу до нижней технической границы;

проведение ствола частями с углубкой в соответствующие пе­

риоды на один или несколько горизонтов.

Число

возможных

вариантов

последовательности

проведения

стволов зависит от общего числа этажей в шахтном

поле,

а т а к ж е

от

числа

этажей, у ж е

вскрытых к

настоящему

периоду.

экономического сравнения. В настоящее время

учитываются глав ­

ным

образом

затраты на горнопроходческие работы. Так, с уче­

том

данных

Новочеркасского

политехнического

института

[28], по

з а т р а т а м

на

горнопроходческие

работы

наиболее

рациональной

в условиях Кузбасса

(срок

с л у ж б ы горизонта

более 5 лет) яв­

ляется

т а к а я

последовательность

проходки

ствола,

при

которой

новый

ствол

проходят

сразу

на

глубину

300

м

и в

последующие

периоды

углубляют поэтажно.

стволом пластов, расположенных на глубине

ниже

критической,

могут быть представлены

в виде суммы

двух слагаемых:

з а т р а т С в на

борьбу

с

выбросами

непосредственно

в

забое

ствола;

экономических

потерь

Сэ .п из-за

з а д е р ж к и

добычи

действую­

щей шахты при вскрытии выбросоопасных пластов.

Таким образом,

С в +

Со. п •

(1.22)

З а т р а т ы С в определяют

по формулам

(1.11)

и (1.20).

в том

Экономический

ущерб

от потерь

добычи возникает

лишь

водит к остановке действующей

шахты.

Следовательно,

затраты

Са , п могут возникнуть лишь

при

углубке

стволов,

сопрягающихся

с выработками действующей

шахты . Более того,

наиболее

реаль­

вующие выработки

шахты в том случае, когда этот ствол

является

воздухоподающим .

Именно дл я этой группы

стволов

( I I I группа

по степени опасности) среди

прочих

мер по

обеспечению

безопас­

ности следует предусматривать вывод людей

из всей шахты на

период обнажения

и пересечения

опасного

пласта.

Экономические

потери от

приостановки

добычи

действующей

ш а х т ы на период

вскрытия

всех

пластов

углубляемым

стволом

П

(1.23)

Сэ.*,.,

руб.,

тия углубляемым

стволом одного пласта, руб.

С з . п ;

= ~ - t n p a 0 ,

•

(1-24)

где А — г о д о в а я производственная мощность

шахты,

т;

^пр — длительность простоев шахты, сут;

<2о — удельный ущерб народному хозяйству из-за

потерн 1 т

добычи, руб.

а

б

Рис. 6. Схемы

проведения

ствола

с

поверхности

(а) н углубки

с

гор.

2

(б):

1—1V — варианты

проведения ствола с поверхности; Іу—ІІІу

— варианты углуб ­

ки ствола; /—6 — периоды

проходки ствола

Простои шахты с учетом роста производительности труда с те­

чением времени можно выразить

в виде

^ (

' - +

« < h W

{ L 2 5 )

где Ѳ — среднегодовой

прирост

производительности

труда (по

данным [23], 0 = 0,054-0,1);

tc — ч и с л о лет, отстоящее

от рассматриваемого периода.

Однако технико-экономический

анали з в о з м о ж н ы х

вариантов

ности п а р а м е т р а ао. Попытки сравнения вариантов, считая

пара ­

метр оо пропорциональным себестоимости угля, показывают

преи­

мущества вариантов с поэтажной углубкой

ствола в

соответствую­

щие периоды. Однако срыв поставок

угля

потребителям

вносит

аритмию в работу

таких

в а ж н ы х отраслей

народного

хозяйства,

к а к металлургия,

химия,

энергетика и др . Поэтому

ущерб

из-за

потерь угледобычи

не пропорционален

себестоимости, а

является

ведены

на

рис.

6.

Расчеты

выполнены

при

следующих

условиях:

£ > с т в = 6

м;

/7г = 4

м;

а = 45°;

Ѳ = 0,05;

/ с = 1 0

лет;

Іг0 (критическая

глубина) =200

м;

угленасыщенность

(отношение

вертикальной

суммарной

мощности

пластов

к

высоте

э т а ж а )

на

всех

горизонтах

одинакова.

Результаты сравнения указанных вариантов по длительности

простоев действующих

шахт приведены

в табл.

10 и

11.

Т а б л и ц а

10

Простои

шахты

при

вариантахпроведения

Угленасыщенгленасыщен­

ствола

с

поверхности,

сут .

ностьость, %

I

I I

I I I

I V

6

0

20

22

26

12

0

39

36

52

18

0

59

68

77

24

0

79

90

103

Анализ

данных

табл . 10 и 11 показывает,

что

для

в.оздухопо-

д а ю ш и х

стволов

I

группы по степени опасности целесообразна

их

проходка сразу

на

полную

глубину.

Это

позволяет избежать ка­

ких-либо

простоев

действую-

Т а б л и ц а

П

щих

шахт

в последующие

пе­

Простои шахты

при вариантах

риоды. Д л я

прочих

стволов,

углубки

действующего

ствола,

'проводимых

с

поверхности,

а

Угленасы­

сут

т а к ж е

для

углубляемых

ство­

щенность,

лов

I I

группы

необходимость

%

іѵ

U l y

пересечения

выбросоопасных

пластов

не

сопряжена

с

необ­

6

77

58

45

ходимостью

остановки

шахты

12

144

105

91

и

поэтому

последовательность

18

221

157

134

проведения

стволов

и

шаг

уг­

24

288

210

178

лубки

могут

быть

любыми,

удовлетворяющими

требова­

ниям

каких-либо

других факторов. Д л я

стволов

I I I группы

по

степени

опасности

наиболее

целесообразна

п о э т а ж н а я

проходка

ствола

в соответствующие периоды

по мере

возникновения

необ­

ходимости. Здесь простои шахты и соответственно

потери

угледо­

бычи неизбежны, но они являются наименьшими, чем при

других

вариантах последовательности

и шага

углубки.