книги из ГПНТБ / Квон С.С. Вскрытие угольных пластов пологого падения
.pdfКак видно из таблицы, несмотря на то, что шахта № 2, вскры тая наклонными стволами, имеет годовую производительность в 2,7 раза меньшую, чем шахта № 3 с вертикальными стволами, показатели у нее значительно лучше. Так, удельные капитало вложения на 1 т годовой добычи на шахте № 3 на 18% выше,
чем на шахте № 2, себестоимость 1 т угля выше на 2,5%. Срок строительства шахты с наклонными стволами 1,1 года, а с вер тикальными— 4,7 года.
Таким образом, шахта № 2 может быть быстрее построена,
затраты на нее меньше и в период эксплуатации она даст более дешевый уголь, чем шахта с вертикальными стволами. В преде
лах поля шахты № 3 можно построить 4—5 шахт с наклонными стволами типа № 2 общей суммарной мощностью 1800— 2250 тыс. т/год. Если эти шахты построить с объединенной по верхностью, то, очевидно, их технико-экономические показатели будут еще лучше, чем по шахте № 2.
Правда, в современных условиях, когда угольная промышлен
ность располагает мощными конвейерами, выгоднее строить круп
ные шахты с наклонными стволами, чем средние или .мелкие.
б) Технико-экономические показатели шахт № 5 и 1 и их анализ
Основные технико-экономические показатели по шахтам № 5
(с вертикальными стволами) |
и № 1 (с |
наклонными |
стволами) |
|||
приведены в табл. 39. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 39 |
|
|
|
|
|
Шахты |
|
|
|
Показатели |
|
|
|
|
% шахты № 3 |
|
|
|
№ 5 |
№ 1 |
к шахте № 1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
Годовая производительность, тыс. |
m . ... |
600 |
450 |
133,3 |
||
Строительный объем горных выработок на |
213,0 |
100,0 |
213,0 |
|||
1000 m годовой добычи, м3.......................... |
|
|||||
Капитальные вложения на |
промышленное |
220 |
126 |
174,5 |
||
строительство на 1 m годовой |
добычи, руб. |
|||||
В том числе: |
|
|
110,2 |
43,2 |
255,0 |
|
горные |
работы . . ............................... |
|||||
здания |
и сооружения.................................. |
|
|
36,2 |
25,1 |
144,0 |
оборудование и монтаж .............................. |
|
|
39,5 |
25.3 |
156,1 |
|
Себестоимость 1 m угля, руб............................ |
|
|
52,34 |
53,02 |
98,6 |
|
Срок строительства шахты, лет....................... |
|
3.5 |
1,1 |
318,0 |
||
Срок службы шахты, лет ............................... |
млн. |
руб . . |
55 |
26 |
— |
|
Общие капитальные затраты, |
132 |
56,7 |
233,0 |
|||
Как видно, шахта с наклонными стволами № 1 по капиталь ным затратам на 1 т годовой добычи и по сроку строительства значительно выгоднее, чем шахта с вертикальными стволами № 5, хотя при эксплуатации последней себестоимость 1 т угля ниже на 1,5%.
59
По капитальным затратам вместо одной шахты с вертикаль ными стволами производительностью 600 тыс. т!год можно по строить две шахты с наклонными стволами производительностью
по 450 тыс. т каждая.
Рассмотрим, какой общий доход получит народное хозяйство при строительстве двух шахт с наклонными стволами и одной шахты с вертикальными стволами. Сравнение вариантов произ
ведем по методике, изложенной в § 10 (формулы 7, 8, 9). Для сравнения принимаем а = 80 руб.; А = 0,05.
Общий экономический результат при строительстве двух шахт с наклонными стволами (за 26 лет эксплуатации)
/72 Р2 = (k. - k2) (1 |
+ Д)”+'. + (а - а2) А (1^ |
- |
|||
|
|
|
|
д |
|
= (132 - 113,4) - (1 |
+ 0,05)26+1Д 4- (80 — 53,02) 0,9^---1 = |
||||
|
|
= 197,6 млн. |
руб. |
|
|
При строительстве одной шахты с вертикальными стволами |
|||||
общий экономический результат составит |
|
||||
|
п |
, |
ч л (1-4-— 1 |
|
|
|
Pj •- (а - аД-А-Т. |
I ------- = |
|
||
|
|
|
|
А |
|
,еп |
иъвпй |
(1 + 0.05)23’6 -1 |
, |
||
= (80 |
— 52,34) 0,6--------- Q |
---- --- 66,э млн. |
руб. |
||
Таким образом, при строительстве шахт с наклонными ство |
|||||
лами народное хозяйство получит доход на 131,1 млн. |
руб. боль |
||||
ший, чем при строительстве шахты с вертикальными стволами.
На основании анализа проектных материалов можно сделать
вывод, что в горногеологических условиях, идентичных Тентек-
скому участку (юго-восточная часть) Карагандинского бассейна, выгоднее строить шахты с наклонными стволами, так как они
требуют меньших капитальных вложений и времени, а в период эксплуатации они дают более дешевый уголь, чем шахты с верти кальными стволами.
Глава IV.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБОВ ВСКРЫТИЯ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ ВЕРТИКАЛЬНЫМИ
ИНАКЛОННЫМИ СТВОЛАМИ
§17. Общие сведения
Анализ основных технико-экономических показателей дейст
вующих шахт показывает (см. главу I), что шахты с наклонными стволами имеют ряд преимуществ по сравнению с шахтами с вер
тикальными стволами.
В настоящее время создаются высокопроизводительные лен точные конвейеры и горнопроходческое оборудование, которые позволят значительно расширить область применения способов вскрытия наклонными стволами.
В настоящей главе делается попытка установить область эф фективного применения способов вскрытия наклонными стволами
в зависимости от горногеологических условий эксплуатации ме сторождения. При сравнении вариантов способов вскрытия использован большой материал научно-исследовательских и про ектных институтов и отдельных авторов.
Стоимостные параметры приняты по данным Проектного ин
ститута Карагандагипрошахт в ценах 1950 г.
§18. Горнотехнические параметры способов вскрытия
иподготовки шахтных полей
При сравнении вариантов способов вскрытия для сокращения их количества и уменьшения объема работ весьма важное значе ние имеет установление оптимальных горнотехнических парамет
ров по вскрытию и подготовке шахтного поля.
При этом также должны быть приняты наиболее рациональ ные и прогрессивные технические решения по вариантам вскры тия и подготовки шдхтного поля.
В настоящей работе на основании многочисленных специаль-
61
них исследовательских работ научных и проектных институтов, отдельных авторов и практических данных приняты наиболее
оптимальные параметры.
а) Способы вскрытия шахтного поля и горнотехнические параметры
В настоящей работе рассматриваются наиболее типичные ва рианты способов вскрытия шахтного поля — наклонными ство лами и вертикальными стволами и капитальными квершлагами.
Способ вскрытия вертикальными стволами и этажными кверш
лагами на пологих |
пластах (при угле до 15—18°) применяют |
|
очень редко, поэтому этот вариант нами не рассматривается. |
||
Варианты способов вскрытия даны на рис. |
12, 13, 14, 15, 16, |
|
17, а параметры по |
вариантам вскрытия — в |
табл. 40. |
Размер бремсберговой части поля принят в пределах 0,40— 0,45 от общего размера шахтного поля по падению. По исследо ваниям инж. И. В. Плавельского [15] и канд. техн, наук
Н. К. Антоненко [22] этот размер колеблется в пределах 0,40—
0,50.
Высота этажа h или яруса во всех вариантах способов вскры тия принята 200 м из расчета средней длины лавы 170—180 м.
При вскрытии шахтного поля наклонными стволами преду сматриваются следующие подъемные установки:
по главному наклонному стволу — ленточные конвейеры для выдачи угля;
по вспомогательному наклонному стволу — одноконцевая ка натная откатка для выполнения вспомогательных операций;
по людскому ходку — одноконцевая канатная откатка для подъема и спуска людей.
При вскрытии шахтного поля вертикальными стволами пре
дусмотрены скиповые и клетевые подъемные установки. При про изводительности шахты 900 тыс. т/год и более предусматриваются три подъемных установки: двухскиповой подъем для выдачи
угля, скип с противовесом для выдачи породы и двухклетевой подъем для выполнения вспомогательных операций.
Для вентиляции горных выработок при вскрытии шахтного поля наклонными стволами предусматривается проведение шур фов для проветривания горных выработок первого этажа и цен
трального вентиляционного ствола — для горных выработок уклонной части шахтного поля. Расстояние между шурфами в за висимости от мощности наносов принято оптимальным. При раз работке свиты пластов предусматривается проведение групповых вентиляционных штреков и промежуточных квершлагов.
При вскрытии шахтного поля вертикальными стволами также предусматривается проведение шурфов для проветривания бремс берговой части шахтного поля, а уклонная часть проветривается
через скиповой ствол.
62
Рис. 12Способ вскрытия одного пласта вертикальными стволами
Рис. 13. Способ вскрытия одного пласта наклонными стволами
Рис. 14. Способ вскрытия двух пластов вертикальными стволами
Рис. 15. Способ вскрытия двух пластов наклонными стволами
На шахтах с производительностью до 1000 т!сутки приме няются однотонные вагонетки на колею 600 мм, а при произво дительности более 1000 т!сутки— трехтонные вагонетки на колею
900 мм.
б) Способы подготовки шахтного поля и горнотехнические параметры
Все разновидности способов подготовки шахтного поля, наи более распространенные в практике разработки пологих пластов,
могут быть-разделены на две группы—на этажный и панельный.
Рис. 16. Способ вскрытия трех пластов вертикаль ными стволами
Этажный способ подготовки, в свою очередь, делится на два: лава-этаж и этажный с разделением этажа на подэтажи с участ ковыми бремсбергами.
Рис. 17. Способ вскрытия трех пластов наклонными стволами
Этажный способ подготовки применяют с полевыми и пласто выми штреками, с двойным фронтом работ, прямым и обратным порядком отработки шахтного поля.
Панельный способ подготовки, как правило, применяют с дву сторонними панелями.
При вскрытии шахтного поля наклонными стволами, как пра вило, применяют этажный способ подготовки. Применение панель ного способа подготовки в этом случае технически осуществимо,
однако при этом способе отпадает одно из основных достоинств
вскрытия наклонными стволами — постепенный ввод в эксплуа тацию этажей. Поэтому панельный способ подготовки при вскры-
64
Таблица 40
р
Количество вариантов
о
Показатели
Квэн
рис. 13 |
рис. 14 |
рис. 15 |
рис. 16 |
рис. 17 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность наносов Но, м |
|
20, 100, 200 |
20, |
100, |
200 |
20, 100, |
200 |
20, 100, |
200 |
20, |
100, |
200 |
20, |
100, |
200 |
||||||||
Угол падения пласта а,- |
|
5; |
15 |
|
5; |
15 |
5; |
15 |
5; |
15 |
|
5; |
15 |
|
|
5; |
15 |
|
|||||
град...................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Мощность пласта т, м . . |
j |
1,0; |
5,0 |
1,0; |
5,0 |
1,0; |
5,0 |
1,0; |
5,0 |
|
1,0 |
|
|
1,0 |
|
||||||||
Размеры шахтного поля S, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
м: |
|
|
3000, 4000, 6000 3000, 4000, 6000 3000, 4000, 6000 3000, 4000, 6000 3000, 4000, 6000 3000. 4000, 6000 |
||||||||||||||||||||
по простиранию |
.... |
||||||||||||||||||||||
по падению.................. |
|
|
1400, 1800, 2400 1400, |
1800, 2400 1400, 1800, 2400 1400, 1800, 2400 1400, |
1800,2400 1400, 1800, 2400 |
||||||||||||||||||
Размер бремсберговой ча |
|
|
|
600, |
800, |
1000 |
600, 800, |
1000 |
600, 800, |
1000 |
600, |
800, |
1000 |
600, |
800, |
1000 |
|||||||
сти поля УУбр, м...........600, 800, 1000 |
|||||||||||||||||||||||
Наклонная |
высота |
этажа |
|
200 |
|
200 |
|
200 |
|
200 |
|
|
200 |
|
|
200 |
|
||||||
Н, м ......... |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Мощность |
пород |
между |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пластами |
по нормали h0, |
|
— |
|
— |
|
20 |
|
|
20 |
|
|
|
20 |
|
|
|
20 |
|
||||
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность шахты |
|
при т=\ ,0— |
при т = 1,0 — |
при 171=1,0— |
при т — 1,0— |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
А, тыс. т/год............... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
200, |
400 |
200, |
|
400 |
400, |
|
800 |
400, |
800 |
600, |
1200 |
600, |
1200 |
||||||
|
|
|
|
при т=5— |
при т=5— |
при /п=5— |
при т = 5— |
||||||||||||||||
|
|
|
|
1000 , |
2000 |
1000, |
|
2000 |
1000, |
|
2000 |
2000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а
тии шахтного поля наклонными стволами на практике, как пра вило, не применяют.
При вскрытии шахтного поля наклонными стволами приме няют следующие разновидности этажного способа подготовки и порядка отработки шахтного поля:
лава-этаж с пластовыми штреками при прямом порядке отра ботки шахтного поля;
лава-этаж с полевыми штреками при прямом порядке отра ботки шахтного поля;
лава-этаж с пластовыми штреками при обратном порядке
отработки шахтного поля; лава-этаж с двойным фронтом очистных работ при полевых
штреках; лава-этаж с двойным фронтом очистных работ при пластовых
штреках;
этажный с разделением этажа на подэтажи с участковыми бремсбергами.
Специальные исследования, произведенные в разное время различными авторами, проектными и научно-исследовательскими институтами [9, 13, 15, 20] показывают, что при мощности пласта до 2,0 м наиболее выгодными являются: лава-этаж с пластовыми штреками при обратном порядке отработки шахтного поля; лава-
этаж с полевыми штреками при прямом порядке отработки и лава-этаж с двойным фронтом очистных работ при полевых штре ках как при устойчивых, так и при неустойчивых породах. При мощности пласта более 2,0 м наиболее выгодными способами являются: лава-этаж с полевыми штреками при прямом порядке отработки и лава-этаж с двойным фронтом очистных работ.
Эти способы подготовки целесообразно применять как при
разработке одиночного пласта, так и при разработке свиты сбли женных пластов с групповыми штреками.
При вскрытии шахтного поля вертикальными стволами воз можно применение как этажного, так и панельного способов под готовки. Панельный способ выгоден только при разработке пластов мощностью до 2,0 ж. На мощных пластах наиболее вы годной является подготовка лавой-этажом с полевыми штреками.
Из всех возможных разновидностей способов подготовки шахтного поля нами рассматриваются наиболее выгодные:
1)лава-этаж с полевыми штреками при прямом порядке отработки шахтного поля для всех мощностей пластов;
2)лава-этаж с пластовыми штреками при обратном порядке
отработки шахтного поля при мощности пластов до 2,0 м;
3)лава-этаж с двойным фронтом очистных работ при поле
вых штреках для всех мощностей пластов;
4)панельный при мощности пластов до 2,0 м.
При разработке свиты пластов предусматривается проведение
групповых откаточных и |
вентиляционных штреков, капитальных |
и панельных бремсбергов. |
Расстояние между панельными бремс- |
66
бергами принято оптимальным— 1000—1200 м. Длина лавы вд всех случаях принята 180—170 м и среднее годовое подвигание
ее— 400 м.
Всоответствии со способом подготовки шахтного поля, мощ ностью и количеством одновременно разрабатываемых пластов определены производительность (табл. 41) и срок службы шахт
(табл. 42).
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 41 |
|
|
|
|
Производительность шахт, тыс. т}год в зависимости |
||||||
|
|
|
|
от способа подготовки шахтного поля |
|||||
Мощность |
Количество |
|
|
|
лава-этаж |
|
|||
пластов, м |
|
пластов |
|
|
лава-этаж |
|
|||
|
|
лава-этаж |
с |
двойным |
панельный |
||||
|
|
с |
полевыми |
с пластовыми |
|
фронтом |
|||
|
|
|
штреками |
штреками |
|
работ |
|
||
1,0 |
|
1 |
|
200 |
200 |
|
400 |
400 |
|
|
2 |
|
400 |
400 |
|
800 |
800 |
||
|
|
3 |
|
600 |
600 |
|
1200 |
1200 |
|
5,0 |
|
1 |
|
10С0 |
|
|
2000 |
__ |
|
|
2 |
|
2000 |
— |
|
— |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 42 |
|
Размер шахтного поля, м |
|
Расчетный срок службы шахт, |
лет (по одновременно |
||||||
|
разрабатываемым пластам) |
в зависимости от |
|||||||
|
|
|
|
|
способа подготовки шахтного поля |
||||
по простиранию |
по падению |
лава-этаж с полевыми |
|
панельный и лава-этаж |
|||||
и пластовыми штреками |
с двойным фронтом работ |
||||||||
3000 |
|
1400 |
|
|
26 |
|
|
|
13 |
|
1800 |
|
|
34 |
|
|
|
17 |
|
|
|
2400 |
|
|
45 |
|
|
|
22 |
4000 |
|
1400 |
|
|
35 |
|
|
|
18 |
|
1800 |
|
|
45 |
|
|
|
23 |
|
|
|
2400 |
|
|
60 |
|
|
|
30 |
6000 |
|
1400 |
|
|
53 |
|
|
|
26 |
|
1800 |
|
|
63 |
|
|
|
32 |
|
|
|
2400 |
|
|
90 |
|
|
|
45 |
Расстояние между пластами по нормали принято 20 м.
§ 19. Первоначальные капитальные затраты
а) По вскрытию шахтного поля
Как известно, первоначальные капитальные затраты по вскры
тию шахтного поля (табл. 43, 44) |
зависят в основном от произ- |
5* |
67 |
водительности шахты, способа вскрытия, мощности наносов, угла падения, мощности пластов и размера шахтного поля по падению и не зависят от размеров шахтного поля по простиранию.
Первоначальные капитальные затраты по вскрытию шахтного
поля вертикальными стволами и капитальными квершлагами при
ведены |
в табл. 43, |
а по вскрытию наклонными стволами |
в табл. |
44. |
|
Затраты по проведению капитальных бремсбергов и около- |
||
бремсберговых дворов |
включены в подготовку шахтного поля. |
|
На основании анализа первоначальных капитальных затрат по вскрытию шахтного поля вертикальными стволами (табл.43) можно сделать следующие основные выводы:
а) первоначальные капитальные затраты по вскрытию шахт
ного поля в основном зависят от производительности шахты, глу
бины залегания, угла падения пластов и размера шахтного поля по падению;
б) с увеличением глубины залегания и угла падения пластов первоначальные капитальные затраты возрастают, причем при
увеличении глубины залегания |
пластов от |
20 до |
200 м, т. е. |
в 10 раз, капитальные затраты |
возрастают |
всего |
на 10—15%, |
апри увеличении угла падения пласта с 5 до 15°—на 5—10%. Анализ первоначальных капитальных затрат по вскрытию
шахтного поля наклонными стволами показывает, что:
а) первоначальные капитальные затраты по вскрытию зави сят в основном от производительности шахты и глубины залега ния пластов;
б) с увеличением глубины залегания пластов первоначальные капитальные затраты возрастают, причем с увеличением глубины залегания пластов с 20 до 200 м, т. е. в 10 раз, капитальные затраты возрастают на 10—35%.
Как видно из табл. 43, 44, по первоначальным капитальным
затратам наиболее выгодным является способ вскрытия наклон ными стволами.
б) По подготовке шахтного поля
В эту статью включены расходы по проведению выработок по
подготовке шахтного поля и линии очистных забоев. Сюда же включены расходы по проведению капитальных бремсбергов и околобремсберговых дворов и капитальных и этажных вентиля ционных шурфов, сбоек. При этом суммарная линия очистных
забоев предусмотрена на полное освоение проектной мощности при проектной скорости подвигания лав.
Первоначальные капитальные затраты (в млн. руб.) по ва риантам способов подготовки шахтного поля приведены в табл. 45.
Из данных таблицы следует, что при вскрытии шахтного поля наклонными стволами первоначальные капитальные затраты по
68