Планирование горных работ на шахтах. Учебное пособие

41

можность начать проведение нарезных выработок.

Ккатегории подготовленных относятся также межкамерные целики, в которых пройдены блоковые восстающие, предназначенные для выемки, как камер, так и этих целиков.

Готовые к выемке – запасы полезного ископаемого в блоке или в части блока (камера, панель), в которых пройдены все нарезные выработки и устранены различные причины, которые могут задержать начало отработки блока.

В отраслевых инструкциях приводится конкретный перечень подготовительных и нарезных выработок, которые должны быть пройдены при всех системах и их вариантах разработки для отнесения запасов блоков или их частей к категории подготовленных или готовых к выемке.

При текущем учете промышленных запасов действующего рудника (шахты) они подразделяются еще и по степени возможности вовлечения их в добычу на активные и неактивные запасы.

Кактивным относятся не только готовые к выемке запасы, но

ита часть промышленных запасов, которые готовы для перевода их в более высокие категории, например от вскрытых к подготовленным или от подготовленных к готовым к выемке запасам.

Кнеактивным запасам относят те части различных категорий промышленных запасов, которые в ближайшее время не могут быть вынутыми или подготовленными без выполнения специальных работ. К ним относятся запасы во временных целиках, временно затопленные и т. д.

Классификация запасов, виды потерь и разубоживания полезных ископаемых подробно изучаются дисциплиной «Рациональное использование и охрана недр».

3.6.Горно-геологические характеристики

кплану развития горных работ

Шахтная геология различает несколько характеристик мощности пласта.

Геологическая (общая) мощность mг – мощность всех пачек угля и всех породных прослоек, включенных в пласт.

Вынимаемая мощность mв – мощность разрабатываемой части пласта (слоя), включающая пачки угля и породные прослойки.

Эксплуатационная мощность mэ – мощность разрабатываемых

42

пачек угля и неотбираемых в забое прослоек породы.

Вынимаемая полезная мощность mвп – суммарная мощность разрабатываемых пачек угля.

Для годовых и квартальных планов мощность пласта или слоя определяют на основании следующих данных:

–замера мощности пласта по подготовительным выработкам, пройденным на площади, подлежащей очистной выемке в планируемом году не реже чем через 50 м;

–замеров мощности в выработках вышележащего горизонта;

–замеров мощности пласта по разведочным скважинам;

–замеров мощности пласта в выработках, проводимых с различной целью со сближенных пластов, разрабатываемых с опережением против планируемого к разработке пласта.

Результаты замеров должны быть нанесены на планы горных выработок. При этом должны быть учтены данные всех точек отбора проб для установления стандартов углей. При недостаточном числе имеющихся замеров мощности пласта на момент составления годового плана по пройденным ранее выработкам при составлении квартальных планов делают дополнительные замеры через 50 м. В случаях резко изменяющейся мощности пласта замеры производят не реже чем через 10 м.

Для месячных планов используют, кроме того, данные месячного замера мощности пласта (слоя), предшествующего планируемому. Замеры производятся не менее чем в трех точках каждого очистного забоя и не реже, чем через 20 м в откаточных и вентиляционных штреках, разрезных сбойках, бремсбергах и уклонах.

Еще одной важной характеристикой является объемный вес одного кубического метра угля в массиве.

Объемный вес угля и отбираемых в забое прослойков породы

впределах вынимаемой мощности γ, т/м3, устанавливают по данным пластово-дифференциальных проб, отобранных для установления стандарта угля в точках, ближайших к планируемой площади очистных работ угля и породы определяют в химической лаборатории, рассчитывают на рабочее топливо и определяют средневзвешенное (по площади) значение. Для планирования часто используют данные из таблиц геологических отчетов по данным участкам месторождения (МПИ).

Не менее важный показатель при планировании – произво-

43

дительность пласта. На основании данных о вынимаемой мощности пласта, и объемного веса угля в целике рассчитывается производительность 1 м2 пласта для всех точек, принятых к учету по годовым, квартальным или месячных планам, а также для каждого квартала и каждого месяца.

Производительность пласта – это количество угля, которое можно получить при разработке 1 м2 пласта. Производительность пласта зависит от вынимаемой мощности пласта и объемного веса угля в целике и устанавливается маркшейдером для каждого забоя. Основанием для установления производительности пласта является структура пласта по разведочным данным и по данным измерений мощности пласта в очистных и подготовительных забоях. Производительность отдельного пласта:

Пример определения производительности 1 м2 пласта, если он состоит из двух пачек угля мощностью 0,35 и 1,15 м и прослойки породы мощностью 0,14 м. Результаты расчета – в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Расчет производительности пласта

44

3.7. Основные горно-геометрические модели, используемые при планировании горных работ

Современное горное планирование не может быть реализовано, если предварительно не создана геологическая модель месторождения.

Вучебном пособии, главным образом, рассматривается процесс горного планирования, который осуществляется на действующих предприятиях. Однако ряд разделов посвящен перспективному планированию, с которым сталкиваются специалисты при освоении новых залежей или месторождений, а также при регулярной корректировке составленных ранее планов в случае изменения горнотехнических или внешних условий разработки минеральных ресурсов.

На мировом компьютерном рынке в настоящее время предлагается свыше 10 интегрированных горных систем (ИС), которые предлагают примерно одинаковый набор функций:

– управление базами данных;

– интерактивная 3-мерная графика и картирование;

– статистическая и геостатистическая обработка информации;

– трехмерное моделирование геологических объектов и поверхностей;

– проектирование открытых и подземных горных работ;

– планирование развития участков месторождения угля и календарное планирование;

– маркшейдерские расчеты.

Всистемах разных компаний обычно предлагаются дополнения к стандартному набору, которые заметно расширяют возможности программного продукта. Большинство ИС работают с различными операционными системами (Windows, Unix и т. д.), на любых платформах, а также имеют интерфейсы для работы с практически любой периферией (плоттерами, дигитайзерами, сканерами, стримерами). Они предоставляют пользователю колоссальный набор инструментов и стоят достаточно дорого (10–70 тыс. долларов и более в зависимости от количества модулей и числа пользователей).

Большинство серьезных систем рассчитано на работу в многопользовательском режиме в сетях. Такая конфигурация позволяет очень быстро обрабатывать громадные объемы информации, одно-

45

временно запускать несколько программ, а также в полной мере использовать все возможности 3-х мерной динамической графики.

Кроме того, в последние годы компании, разрабатывающие такие системы, предлагают клиентам консультационные услуги, в т. ч. услуги по развитию на объектах клиентов информационных технологий и основанных на них комплексных решений, выходящих далеко за рамки проблем, охватываемых их программными продуктами.

Для геометризации месторождений используют три вида гор- но-геометрических моделей.

–графическая модель (изменение признака описывается системой изолиний);

–цифровая модель (вычисляется значения признака в узлах наброшенной на участок сетки правильной формы);

–аналитическая модель (значение признака описывается аналитической функцией).

Чаще всего строится и используется графическая модель. Для

еесоздания требуется выбрать методику построения, выбрать величину сечения изолиний и их конкретные имена.

Цифровые модели в работе маркшейдерской службы применяются реже. Их построение осуществляется на основании уже имеющихся графических моделей путем расчета значения признака в узлах интерполяцией между изолиниями. Наличие таких моделей позволяет непосредственно вводить их в базы данных систем автоматизированного проектирования и управления.

Аналитическое моделирование размещения признаков на современном этапе не перспективно. Не удается решить вопрос выбора аппроксимирующей функции. Это требует обязательного применения программных продуктов на мощных ПК. Модели с трудом поддаются корректировке, что очень важно для горных работ.

В настоящее время используется модель следующего вида

где Р – значение признака в любой точке пласта; b – среднее значение признака, полученное как среднеарифметическое из представленных и достоверных его определений.

Аналитические модели такого вида строятся как для всего

46

шахтного поля, так и для его части, и в этом случае можно говорить о блочной аналитической модели. Такой подход используется геологоразведочными организациями при подсчете запасов методом геологических блоков.

Модели, основанные на сглаживании исходных данных, редко применяются в процессе горно-геометрического обеспечения ведения горных работ угольных предприятий.

Информационные системы горно-геологической информатики можно разделить на средства ведения первичных данных и средства преобразования информации. Для ведения первичных данных должны использоваться системы управления базами данных.

Средства переработки информации зависят от их функционального назначения и подразделяются по используемым моделям на следующие блоки:

–модели и методы обработки геологической информации;

–модели и методы обработки маркшейдерской информации;

–модели и методы обработки горной технологической инфор-

мации;

–модели и методы обработки горной технической информа-

ции.

В зависимости от запросов потребителей данных зависит и сложность алгоритмов переработки информации. Над данными можно выполнять расчеты по формулам, накопление и подсчет средних значений по выборке, выполнение прогноза, горногеометрические расчеты и горно-геометрическое моделирование.

Все эти внешне разные методы обработки данных можно разделить на две группы:

1) методы статистической обработки данных;

2) моделирование.

Моделирование информационных процессов является наиболее сложным и важнейшим методом переработки горной информации. С его помощью изучается возможное поведение информационной системы в будущем.

По результатам моделирования специалистами принимаются решения по ведению горных работ. По назначению моделей и их функциональной направленности необходимо выделить:

–модели горной среды и его текущего положения;

–модели развития горных работ в шахте (карьере);

47

–модели технологических процессов;

–специальные модели анализа горных процессов.

В первую очередь нужно развивать модели, являющиеся обеспечивающими для остальных. Модели горной среды и текущего состояния горных работ воссоздают положение всего предприятия или его отдельных частей на текущее время.

На сегодняшний день на шахтах Кузбасса началось активное внедрение компьютерных программ, обеспечивающих работу с цифровой геолого-маркшейдерской документацией, что позволило расширить возможность моделирования состояния горной среды, развития горных работ в шахте и анализа горных процессов.

Подробнее создание горно-геометрических моделей для дальнейшего использования в процессе сопровождения горных работ осваивается при изучении дисциплины «Геометрия недр».

Вопросы для самоконтроля по главе 3

3.1.Что такое производственный план (программа); основные показатели плана производства горного предприятия в натуральном измерении?

3.2.Что является исходной базой для разработки производственной программы на плановый период?

3.3.Что предусматривает годовой план развития горных ра-

бот?

3.4.Критерии исследования рынка и планирование сбыта.

3.5.Принципы планирования цены на продукцию горных предприятий.

3.6.Виды потерь, их классификация.

3.8.Дать определения понятиям: вынимаемая мощность пласта

ипроизводительность пласта.

48

ГЛАВА 4. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ К ПЛАНУ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ

4.1. Формирование линии очистных забоев

При подземном способе добычи к очистным забоям относят за-

бои лав, уступов, полос, заходок, коротких столбов, камер, щитовые забои и забои горизонтальных и поперечно-наклонных слоев, а при открытом способе добычи – забои уступов по полезному ископаемому.

Кподготовительным забоям при подземном способе добычи относят забои выработок, проводимых по углю и по углю с подрывкой породы: забои бремсбергов, уклонов, скатов, штреков, ходков, просеков, разрезных и вентиляционных печей, гезенков, а также забои раскосок штреков, бремсбергов и других подготовительных выработок.

Длина очистного забоя при подземном способе добычи – это расстояние вдоль забоя между выработками или целиками, оконтуривающими забой.

Для достижения запланированного уровня добычи угля и обеспечения устойчивой и ритмичной работы шахты необходимо иметь определенную линию очистных забоев, которая согласно существующим положениям должна состоять из действующих и ре-

зервно-действующих забоев.

Кдействующим относят забои, оборудованные механизмами, снабженные энергией, удовлетворяющие требования правил безопасности и технической эксплуатации и систематически находящиеся в работе.

Резервно-действующие очистные забои предназначаются для замены действующих очистных забоев в случае их временной остановки, а также при непредвиденном выходе их из строя и непригодности для дальнейшей работы по горно-геологическим условиям.

Крезервно-действующим очистным забоям относят забои, полностью оборудованные для очистной выемки угля, удовлетворяющие Правилам технической эксплуатации угольных шахт и расположенные вблизи основных транспортных магистралей.

Для обеспечения равномерной добычи и высокой надежности работы предприятия на шахтах создается экономически обоснован-

49

ная оборудованная линия запасных очистных забоев. Для поддержания добычи на необходимом уровне очистные забои, выбывающие из-за отработки промышленных запасов, компенсируют новыми очистными забоями. Последние подготавливают заблаговременно, за (1,5–2) мес. до ввода их в эксплуатацию.

Длина действующего очистного забоя в течение планируемого периода (год, квартал, месяц) может изменяться. Поэтому для планирования добычи из забоя принимается средняя расчетная длина забоя hp на планируемый период. Ее устанавливают по плану горных выработок как среднее из длины очистного забоя на начало hн и конец hк планируемого периода:

(4.1)

При выдержанном залегании пласта длина очистного забоя может оставаться постоянной в течение всего планового периода.

Если на момент составления годового плана на площади, подлежащей очистной выемке в текущем году, подготовительные выработки уже пройдены, то длину очистного забоя для этих кварталов и месяцев определяют по фактической длине лав. Если подготовительные выработки еще не пройдены, то длину очистных забоев определяют по плану горных выработок, на котором нанесены запроектированные подготовительные выработки, с максимально возможным учетом всех изменений залегания пласта по простиранию и падению. Среднюю расчетную длину очистных забоев на каждый планируемый месяц уточняют. Количество добычи из забоя определяется не только физической длиной забоя, но и планируемой продолжительностью работы. Для того чтобы учесть изменение физической длины забоя и времени его работы в течение планового периода, определяют среднедействующую длину забоя :

(4.2)

где tож – ожидаемое (планируемое) число дней работы забоя в плановом периоде; tпл – число рабочих дней в плановом периоде.

50

4.2. Среднедействующее число забоев

Ввиду того что в течение планового периода одни очистные забои выбывают, а другие вступают в работу, число действующих и запасных забоев изменяется. Для того чтобы получить представление о возможных изменениях, определяют плановый показатель – среднедействующее число забоев:

(4.3)

4.3. Определение линии очистных забоев

Действующую линию очистных забоев по каждому из принятых к одновременной разработке пластов в шахтном поле определяют по формуле

(4.4)

где Ашг – годовая производственная мощность шахты; rоч – коэффициент, учитывающий добычу угля из очистных забоев.

Для тонких и средней мощности пластов, разрабатываемых длинными очистными забоями с проведением подготовительных выработок узким забоем, rоч = 1, широким забоем rоч = 0,9.

При разработке короткими лавами необходимо производить расчет по формуле

(4.5)

где lл – длина лавы; ∑hш – суммарная ширина штреков, примыкающих к лаве в плоскости пласта; rꞌД – коэффициент добычи угля из действующих очистных забоев в общешахтной добыче, определяемый по формуле