книги из ГПНТБ / Охрименко В.А. Подземная гидродобыча угля учеб. пособие

вложений 1 за основной критерий принимают сумму затрат

(5 )

где Сі — эксплуатационные затраты по варианту, млн. руб.;

Е— нормативный коэффициент эффективности капиталовло­ жений;

Кі — капитальные вложения за весь срок службы шахты, млн.

руб.2.

От годовой производственной мощности гидрошахты зависят следующие учитываемые затраты:

капитальные (стоимость сооружения стволов, главных квер­ шлагов, околоствольных дворов и камер; стоимость проведения и поддержания горизонтальных и наклонных выработок в период строительства гидрошахты; стоимость оборудования гидрошахты, необходимого для пуска ее в эксплуатацию; стоимость промышлен­ ных зданий и сооружений на поверхности, приходящаяся на одну гидрошахту; расходы на капитальный ремонт и амортизацию обо­ рудования; дополнительные расходы, возникающие в период раз­ вертывания и затухания добычи угля на гидрошахте);

эксплуатационные (расходы на содержание постоянного штата трудящихся; расходы на гидротранспорт угля и механический транспорт по выработкам людей, материалов и оборудования; рас­ ходы на водоотлив по стволам и на проветривание гидрошахты).

Суточная производственная мощность гидрошахт (при доста­ точных запасах угля и благоприятных горнотехнических условиях) составляет: в Кузнецком бассейне 4—12 тыс. т/сут (гидрорудника до 28 тыс. т/сут); в Донецком бассейне 2—8 тыс. т/сут и в Кара­ гандинском бассейне 4—12 тыс. т/сут.

Размеры шахтного поля по простиранию. Размеры шахтных по­ лей действующих шахт по простиранию изменяются от 1000 до 7000 м, составляя в среднем по бассейнам (м):

Размеры шахтных полей устанавливаются с учетом годовой про­ изводственной мощности гидрошахт расчетно-аналитическим мето­ дом на основании технико-экономического сравнения вариантов (при различных способах вскрытия и подготовки поля гидрошахты).

Для гидравлической добычи угля характерна тенденция умень­ шать длину шахтного поля (на пологих пластах иногда до 2— 3 км). Это вызывается стремлением осуществить безнапорный гид-

тывают фактор времени путем приведения затрат более поздних лет к текущему моменту, за который принимается время пуска шахты в эксплуатацию.

40

ротранопорт к стволам или к главному квершлагу в пределах всего шахтного поля, не уменьшая при этом длину поля по падению про­ тив обычной.

При благоприятных горно-геологических условиях размеры шахтного поля по простиранию в большинстве случаев составляют 4—5 км, при неблагоприятных условиях (тонкие пласты, сложное залегание и др.) они снижаются до 2—2,5 км.

Размеры шахтного поля по падению. Рациональные размеры поля гидрошахты по падению определяют по формулам:

при вскрытии наклонными стволами

Н — глубина ствола, м; а — угол падения пласта, градус.

Расчеты по этим формулам показывают, что оптимальный раз­ мер шахтного поля по падению при разработке свиты пологих пла­ стов составляет 1000—2000 м (в среднем 1500 м), а при наличии одиночного пологого пласта — 2500 м.

Для условий разработки свиты крутых пластов размеры шахт­ ного поля по падению достигают 1000—2000 м.

Выбор места заложения стволов гидрошахт. При выборе места заложения стволов шахт необходимо учитывать влияние многих факторов: геологических и гидрогеологических условий (характе­ ристика горных -пород, пересекаемых стволами при их проходке); рельефа местности; условий сдвижения горных пород; суммарной длины и стоимости проведения выработок; затрат на поддержание выработок; величины потерь полезного ископаемого в охранных целиках у стволов; условий проветривания выработок; транспор­ тирования грузов на поверхности и, наконец, транспортирования по

41

подземным выработкам полезного ископаемого, пустой породы, за­ кладочных материалов, передвижения людей и др.

Некоторые факторы, влияющие на выбор места заложения ствола, имеют общее значение при проектировании шахт незави­ симо от геологических, топографических и других условий место­ рождения. К таким факторам относятся транспортирование по под­ земным выработкам, проветривание выработок и др.

Наиболее точное решение можно получить при совместном учете всех или большинства перечисленных факторов.

Детально данный вопрос освещен в специальных работах [7, 15]. Особого рассмотрения требует лишь фактор транспортирова­ ния грузов в связи со спецификой гидротранспорта (особенно са­ мотечного безнапорного, при котором необходимо обеспечить углы наклона выработок не менее 0,05).

Выбор места заложения ствола по условию работы подземного транспорта сводится к нахождению оптимальной точки своза гру­ зов с левого и правого крыльев шахты. При решении этой задачи транспортные пути шахты представляют в виде спрямленной ли­ нии, на которой в отдельных точках сосредоточивают грузы и ана­ литически или графически определяют оптимальное место зало­ жения ствола шахты.

При выборе места заложения ствола проектируемой гидро­ шахты пункты сосредоточения грузов могут совпадать с местами пересечения главного квершлага с аккумулирующими пластовыми штреками либо с местами пересечения группового (концентрацион­ ного) штрека с промежуточными квершлагами.

Если на гидрошахте по главным выработкам принят напорный гидротранспорт, то основное требование к выбору оптимального места заложения ствола — соблюдение равенства левых и правых полусумм всех грузов. На левом и правом крыльях транспорт­ ного пути (траектории движения грузов) могут встречаться пласты с различной крепостью угля, в результате чего отношение твердого (угля) к жидкому (Т : Ж) в пульпе (консистенция пульпы) будет неодинаковым. Несмотря на равенство левых и правых полусумм грузов по твердому (углю), условие минимума работы транспорта при этом не будет соблюдено.

Поэтому для условий гидравлического транспортирования ра­ венство полусумм грузов следует определять по пульпе или по углю, но с приведением к эквиваленту, т. е. с учетом консистенции пульпы [11].

К эквивалентному должно быть приведено также и сочетание безнапорного и напорного гидротранспорта (включая и транспор­ тирование на поверхности).

При безнапорном гидротранспорте общее условие для опреде­ ления оптимального места заложения ствола (равенство полусумм грузов с правого и левого крыла шахты) сохраняется, однако оно может быть достигнуто лишь в одном определенном пункте. Рас­ положение ствола между пунктами сосредоточения грузов вызы­

42

вает изменение величины полусумм грузов в связи с изменением запасов левого и правого крыльев шахты, так как основные ма­ гистральные выработки для безнапорного гидротранспорта прово­ дят с уклоном 0,05—0,07 в сторону движения пульпы. Эта особен­ ность требует более точного выбора места заложения ствола гид­ рошахты.

§ 6. ПЛАНИРОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ ФРОНТА ОЧИСТНЫХ РАБОТ

Отличительной особенностью систем разработки при гидродо­ быче, как и других систем с короткими забоями, являются высо­ кие темпы подвигания очистных и подготовительных забоев при больших нагрузках на забой и объемах нарезных работ. Чтобы избежать отставаний подготовительных работ от очистных, необ­ ходима правильная увязка их во времени и пространстве.

Для улучшения организации ведения очистных и подготови­ тельных работ необходимо правильно планировать подготовку очистного фронта в зависимости от интенсивности выемки и воз­ можности технических средств.

Ниже приводится пример планирования подготовки и отработки шахтных полей гидравлическим способом при разработке крутого' пласта системой с подэтажной гидроотбойкой [18].

Рис. 22. План подготовки и отработки выемочного участка при подэтажной гидроотбойке:

/ — аккумулирующий штрек; 2 — подэтажные штреки; 3 — вентиляционный штрек; 4 — хо­ довая печь; 5 — просеки; б —грузовая печь; 7 — камера лебедки; 9 и 10 — подготовитель­ ные и очистные забои

Запасы угля выемочного блока составляют Z т. Для их отработки необхо­

43

подэтажного штрека и печи, т.

Запасы угля, оставшиеся для очистной выемки после полной подготовки

Производительность гидромонитора при очистной выемке в данных горногеологических условиях при постоянных напорах и диаметрах насадок может быть принята постоянной, равной Я 0, т/ч. Приняв время работы одного гид­ ромонитора, равным tr ч/смен, при числе рабочих смен пс, получим суточную нагрузку на один забой

44

Ко времени окончания отработки блока необходимо подготовить к работе следующий блок. Подготовка блока к работе заключается в прохождении пп

каждый. Кроме того, необходимо подготовить блоковые печи к эксплуатации, проложив по одной из них пульповод и водовод, оборудовав ходовое отделе­ ние и сопряжение грузовой печи с подэтажными штреками.

Следовательно, время подготовки следующего блока

Приняв скорости прохождения печей, просеков и подэтажных штреков соответственно равными ѵп, ѵп и ѵш м/смен, число рабочих смен в сутки пс,

время монтажных работ в блоке (по данным практики), равным 1,5 месяца и,

на подготовку следующего блока, может быть больше времени Т0 отработки предыдущего блока. Поэтому его подготовку необходимо вести с опережением Тп — То месяцев.

После сдачи блока в эксплуатацию для восстановления очистного фронта необходимо проводить такое количество подэтажных штреков, какое погаша­ ется при выемке угля, за вычетом длины погашаемых просеков между печами.

Месячный объем проведения подэтажных штреков определится с учетом

где пп= —г -----число подэтажей, отработанных в месяц.

16

Так как обычно скорость проведения подэтажного штрека меньше скорости его погашения при очистной выемке, для обеспечения фронта работ необходимо одновременно проходить mn подэтажных штреков, причем mn > и 0.

Число подэтажных штреков определится с учетом интенсивности их про­ ведения

45

водоснабжения и гидротранспорта нужно организовать работу в очистных и под­ готовительных забоях так, чтобы все время работало примерно одинаковое число гидромониторов. В связи с этим расчет водоснабжения участка произ­ водится следующим образом.

Определяется полное время работы в сутки всех гидромониторов на очист­

с учетом суточной нагрузки на один забой согласно формуле (14).

Исследования [6] показали, что в подготовительных забоях, где гидроотбойка производится при одной плоскости обнажения, производительность гидромони­ тора примерно в 2,5 раза меньше, чем в очистных забоях. Поэтому общее число часов работы гидромониторов в подготовительных забоях определится с учетом необходимых темпов их гюдвигания по зависимости

где Sn, — сечение подэтажного штрека, м2.

Если на очистных и подготовительных работах применяются насадки одина­ кового диаметра d0, то при постоянных напорах Н0 воды у насадки суммарный суточный расход воды

« '= - Т 5 Г ’ "* (И>

где 1,25 — коэффициент неравномерности работы гидромониторов; Р — продолжительность смены, ч.

После установления темпов подвигания выработок на участке и потребных количеств воды составляется суточный график ее распределения по отдельным забоям. Это будет способствовать наиболее правильной организации работ, мак­ симальному использованию оборудования на участке и достижению высоких технико-экономических показателей.

Рекомендуется для каждого из участков составлять месячные планы работ, которые включают: состояние работ на начало месяца; планируемые месячные объемы отработки и подвигания забоев на участке; суточный график подачи воды в забои.

46

Эти планы должны ежесуточно пополняться фактически выполненными объ­ емами работ, что даст наглядную картину положения дел на участке и обеспечит возможность контроля за подвиганием очистных и подготовительных выработок и в случае необходимости производить корректировку темпов. При изменении месячного плана добычи угля необходимо вносить соответствующие коррективы в планируемые месячные объемы работ.

Данную методику расчета можно использовать с соответствующими изме­ нениями и дополнениями в других горно-геологических условиях и при других системах разработки.

----Насадка. №11, с длиной цилиндрического участ ка,равной 4 й

1,5 м, объемный вес угля у=1,5 т/м3. Пласт разрабатывается системой с под­ этажной гидроотбойкой. Высота блока Яв = 150 м, длина блока /в = 200 м. Рас­ стояние между подэтажными штреками по падению пласта, установленное с уче­

тельность гидромонитора на очистных работах при указанных параметрах струи

47

Г л а в а III

СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОДОБЫЧЕ УГЛЯ

§ 1. ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИХ ВЫБОР

Системой разработки называется определенный порядок веде­ ния подготовительных (нарезных) и очистных работ в пределах выемочного участка, увязанный во времени и пространстве.

При гидродобыче, так же как и при любых способах разра­ ботки месторождений, системы разработки должны обеспечивать безопасность и гигиенические условия ведения работ, их эконо­ мичность, экономически оправданный уровень эксплуатационных потерь полезного ископаемого.

Системы разработки, применяемые при гидромеханизации, имеют характерные особенности, обусловленные спецификой гид­ равлического способа угледобычи:

при гидродобыче люди и механизмы в очистном забое отсут­ ствуют, выработанное пространство в подавляющем большинстве случаев не крепится;

технология гидродобычи позволяет транспортировать уголь са­ мотеком при угле падения пластов от 3° и более;

размер очистного забоя (глубина заходки) при гидроотбойке без предварительного ослабления угольного массива не превышает эффективной длины струи гидромонитора, поэтому очистные ра­ боты ведутся короткими забоями (заходками). Вследствие этого при гидродобыче имеет место большой объем нарезных работ.

На выбор системы разработки влияет большое число факторов, основными из которых являются: мощность и угол падения пла­ стов; крепость угля и трещиноватость угольного массива; строение пласта; свойства боковых пород; газоносность месторождения; склонность угля к самовозгоранию.

Мощность пласта при гидродобыче оказывает большее влияние на выбор системы разработки, чем при других способах разра­ ботки. С уменьшением мощности пласта условия проведения под­