Планирование горных работ на шахтах. Учебное пособие

51

(4.6)

где псм.р и псм.р.рез – число смен работы в сутки по добыче угля соответственно действующих и резервно-действующих лав;

пл.об и пл.рез – соответственно общее число лав по шахте и число ре- зервно-действующих лав.

Согласно регламенту правил технической эксплуатации о резервных забоях, при благоприятных горно-геологических условиях разработки пластов и трех сменах по добыче угля в сутки rꞌд = 0,92–0,94, при неблагоприятных горно-геологических условиях rꞌд =0,86–0,90.

Годовое подвигание действующей линии очистных забоев по шахте определяется по формуле

где N – число рабочих дней в году; r – ширина вынимаемой полосы угля за один цикл; пц – количество циклов в забое за сутки; k – коэффициент, учитывающий влияние горно-геологических условий на ритмичность работы лавы (k = 0,85–0,95).

Если шахта разрабатывает одновременно несколько пластов с различными скоростями подвигания забоев по пластам, необходимо принимать средневзвешеное подвигание линии очистных забоев по шахте:

(4.8)

где vд1, ... vдn – годовое подвигание линии действующих очистных забоев по одновременно разрабатываемым пластам мощностью соответственно m1… mn.

52

По мощности, можно применять коэффициент извлечения угля в очистных забоях с, в пределах с = 0,95–0,97.

Действующая линия очистных забоев по шахте:

где ппл – число одновременно разрабатываемых пластов.

Общее число действующих лав по шахте при средней длине лавы lд:

(4.10)

Согласно правилам технической эксплуатации принимают

число резервно-действующих забоев по шахте Ʃ пл.рез.

Суммарная длина резервно-действующей линии очистных за-

боев:

(4.11)

Общее число лав по шахте:

(4.12)

Длина общей линии очистных забоев по шахте

(4.13)

Средняя производительность пласта в группе одновременно разрабатываемых пластов:

(4.14)

53

Суточная нагрузка на очистной забой при выполнении принятого графика работы по пластам:

(4.15)

Добыча за цикл Дц определяется по формуле:

(4.16)

где mэ – эксплуатационная мощность пласта (слоя); γ – плотность угля и прослойков в целике; ci – коэффициент, учитывающий потери отбитого угля в забое.

Максимально возможная суточная добыча шахты при условии одновременной работы всех действующих и резервно-действующих лав в полное число рабочих смен:

(4.17)

Коэффициент резерва производственной мощности шахты по очистным работам:

(4.18)

Среднегодовое подвигание общей линии очистных забоев по шахте:

(4.19)

Данное подвигание линии очистных забоев, принимают при составлении календарных планов разработки пластов.

Для шахт с высокой степенью газоносности порядок расчета линии очистных забоев заключается в следующем:

По условиям проветривания забоя и производительности выемочной техники по каждому из принятых к одновременной разра-

54

ботке пластов определяют максимальную суточную нагрузку на очистной забой Алi и принимают нормативную или определяют аналитическим способом оптимальную длину лавы lл i по каждому пласту. При этом, если расстояния между пластами небольшие и возможны варианты групповой разработки, необходимо стремиться по возможности устанавливать одинаковую длину лавы для всех пластов группы. При значительных расстояниях, а также при выемке по восстанию (падению) длина лав может быть неодинаковой в зависимости от горно-геологических и горнотехнических факторов. Затем рассчитывают суточное подвигание действующих лав по пластам.

Если длина лав по всем одновременно разрабатываемым пластам одинакова, то дальнейший расчет ведут в такой последовательности: определяют линию действующих забоев hд по пластам,

по шахте Ʃhд, общее число действующих лав по шахте нимают число резервных забоев по шахте и т. д.

В случаях, когда длина лав по пластам разная, определяют, прежде всего, нагрузки на каждый из одновременно разрабатываемых пластов по формуле

(4.20)

В более сложных случаях, например, при резком различии пластов по зольности или по содержанию в них серы, расчет добычи по пластам Апл.ri производят из условия обеспечения задаваемого потребителем допустимого содержания золы или серы в отгружаемом шахтой угле. После установления объема годовой добычи по пластам определяют отдельно по каждому из них действующую линию очистных забоев, число действующих лав по пластам и по шахте и решают вопрос о числе резервно-действующих забоев, которые необходимо располагать на пластах с более благоприятными условиями разработки. Далее расчет ведут по изложенной выше методике. Производят размещение лав по шахте в пределах этажа, яруса или горизонта (при выемке лавами по восстанию или падению), определив их общее число с учетом особенностей вскрытия, подготовки и системы разработки пластов в каждом конкретном случае:

55

(4.21)

где пл – число лав в этаже или ярусе, расположенных друг под дру-

гом по линии падения; Ʃhц – суммарная высота целиков по линии падения, оставляемых в этаже или ярусе над откаточными или под вентиляционными штреками, а также между этажами и подэтажами

или ярусами и подъярусами; Ʃhш – суммарная ширина штреков и просеков в этаже или ярусе в плоскости пласта.

4.4. Суточный норматив нагрузки на очистной забой

Норматив нагрузки на забой – это минимальная суточная добыча угля из очистного забоя, которая должна быть достигнута в конкретных условиях, при эффективном использовании забойного оборудования и эффективной организации труда и производства.

Расчет суточной нагрузки на комплексно-механизированый забой производится с использованием методик и заключается в рас-

чете базовой (исходной) нагрузки, характеризующей принятую технологию выемки и возможности механизированного комплекса при работе в нормальных условиях, в котором учитываются:

–тип механизации очистного забоя (очистного комплекса);

–вынимаемая мощность пласта угля с учетом породных про-

слоев;

–физико-механические свойства угля и вмещающих пород;

–расположение выемочного столба по простиранию или падению пласта;

–угол наклона пласта;

–расчетный коэффициент машинного времени;

–число добычных смен в сутки и их продолжительность. Базовая (исходная) нагрузка (Абн) рассчитывается в следующей

последовательности:

1)определение технически возможной скорости крепления очистного забоя лавы механизированной крепью;

2)определение технически возможной скорости подачи очистного комбайна при отбойке угля;

3)расчет коэффициента машинного времени работы очистного комплекса по выемке угля.

56

4.5. Расчет плановой скорости подвигания очистных забоев

Скорость подвигания очистных забоев зависит от различных факторов, одним из которых является скорость крепления забоя.

Технически возможную скорость крепления очистного забоя лавы с механизированной крепью можно определить следующим образом. Фланговая скорость крепления забоя лавы с механизиро-

ванной крепью vкр.ф (по его длине) определяется по формуле

(4.22)

где l – шаг установки секций крепи по длине лавы; n – количество секций крепи, передвинутых в течение минуты; Kо.м – коэффициент ограничения скорости крепления забоя лавы механизированной крепью, обусловленный мощностью пластов (1,0 – для пластов средней мощности; 0,75 – для тонких пластов; 0,875 – для мощных пластов.

Значение n зависит от технического уровня механизированной крепи: n ≥ 3 – при автоматизированном электрогидравлическом управлении; n = 2,5 – при дистанционном (ручном) управлении с разделенными функциями; n = 2 – при управлении с совмещенными функциями командно-исполнительной системы.

Фланговая скорость корректируется с учетом угла падения пласта по формуле

где Kу.п. – коэффициент снижения скорости крепления с увеличением угла падения пласта.

При работе комплексов по простиранию:

57

Производительность очистного механизированного комплекса по скорости крепления забоя лавы (по его длине) механизированной крепью определяется по формуле

(4.24)

где mв – средняя вынимаемая мощность пласта (с учетом мощности породных прослоек и присечки боковых пород); γ – плотность добываемой горной массы; l – номинальный шаг передвижки секций крепи, тождественный ширине захвата выемочной машины.

Скорость подачи выемочного комбайна при отбойке угля vп определяется по формуле

(4.25)

где N – мощность электродвигателя рабочего органа, кВт; hр – КПД редуктора исполнительного органа (для очистных комбайнов принимается равным 0,93); п1л – количество резцов в одной линии резания (в зависимости от конструкции шнека 2, 3 или 4); Кп – коэффициент, учитывающий затраты мощности на перемещение комбайна (если комбайн перемещается двигателем, вращающим шнеки: Кп = 0,90–0,95, в противном случае Кп = 1); А – средневзвешенная сопротивляемость пласта угля резанию, кН/м; Дш – диаметр шнеков комбайна; п3 – количество резцов, разрушающих забой одновременно; Кот – коэффициент отжима, учитывающий уменьшение сил резания из-за горного давления.

Средневзвешенная сопротивляемость пласта угля резанию определяется по формуле

(4.26)

где Ау – сопротивляемость резанию угольных пачек пласта; Апр – сопротивляемость резанию породных прослоев пласта; mу – суммарная мощность чистых угольных пачек по пласту; mпр – суммарная мощность породных прослоев.

58

Коэффициент отжима, учитывающий уменьшение сил резания из-за горного давления, определяется по формуле

(4.27)

где Кот.о – коэффициент отжима на поверхности забоя, для углей

марок К, Ж, ОС, Т, А, Кот.о = 0,35, для других марок Кот.о = 0,45; mв – вынимаемая мощность пласта (по угольным пачкам); r – ширина за-

хвата исполнительного органа комбайна.

Производительность очистного механизированного комплекса по технически возможной скорости подачи очистного комбайна при отбойке угля определяется по формуле

(4.28)

где Кr – коэффициент использования захвата (для узкозахватных комбайнов, работающих в лавах по восстанию, принимается равным 0,93, в остальных случаях 1).

Расчет коэффициента машинного времени работы очистного комплекса по выемке угля производится исходя из сменного коэффициент машинного времени Км. Сменный коэффициент машинного времени Км определяется по формуле

(4.29)

где – коэффициент готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов (возникающих при работе комбайна).

Коэффициент готовности очистного забоя по группе последовательных перерывов определяется по формуле

59

(4.30)

где lл – длина лавы (очистного забоя); μк, μ1кр, μ1зк – коэффициенты готовности соответственно очистного комбайна, механизированной крепи и забойного конвейера; Ттехн – суммарные нормативные затраты времени на неперекрываемые технологические перерывы, рассчитываемы по формуле

(4.31)

где Qк.о – средняя продолжительность подготовки комбайна к выемке следующей, принимается равной 5 мин; Qзач. – затраты времени на зачистку очистного забоя комбайном, принимаемые при челноковой схеме работы равными 0 мин., а при односторонней схеме – lл/(0,85vн. max), мин.

Коэффициенты готовности устанавливаются исходя из технического уровня и состояния оборудования:

–новые отечественные (украинские) комбайны, механизированные крепи, конвейеры – 0,96 (Анжеромаш, Юрмаш и др.);

–новые комбайны, механизированные крепи, конвейеры производства Чехия, Польша – 0,98 (CzMT, Famur и др.);

–новые комбайны, механизированные крепи, конвейеры производства Германия, США, Англия 0,98-0,99 (DBT, JOY и др.).

Если оборудование уже находилось в эксплуатации, коэффициенты готовности корректируются на величину выработанного ресурса, корректировка производится после каждого перемонтажа оборудования. Коэффициент готовности с учетом выработанного ресурса предлагается определять по формуле

(4.32)

где К – выработанный ресурс оборудования на момент пуска лавы в эксплуатацию, %; μ1 – коэффициент готовности оборудования.

60

4.6. Расчет скорости проведения подготовительных забоев

Проведение подготовительных выработок должно осуществляться по технологическим графикам. Необходимая среднемесячная скорость проведения подготовительных выработок зависит от трех факторов: скорости подвигания очистных забоев, объема подготовительных выработок, необходимого для подготовки новой линии очистных забоев взамен выбывающей из-за окончания отработки выемочных участков, и принятого порядка проведения подготовительных выработок.

При планировании объема и скорости проведения подготовительных выработок в среднем в течение года должно быть подготовлено столько же новых выемочных участков, сколько их вырабатывается за год. При этом между окончанием подготовки отдельных выемочных участков и фактическим началом очистных работ на них должен быть предусмотрен резерв времени, равный 2–3 мес.

Объем подготовительных выработок, необходимый для подготовки новой линии очистных забоев взамен выбывающей, зависит от системы разработки. Например, при сплошной системе разработки этажный откаточный штрек должен подвигаться со скоростью подвигания очистного забоя, так как при этом надо подготовить такую длину части этажа по простиранию, которая будет вынута очистным забоем в следующем плановом периоде.

При столбовых системах разработки объем подготовительных выработок зависит от длины и числа очистных забоев в выемочном поле и должен быть специально рассчитан для каждой системы разработки и каждого выемочного поля в отдельности

При проведении подготовительных выработок в объеме, необходимом для подготовки новых выемочных участков, скорость проведения подготовительных выработок зависит от способа их проведения во времени – параллельного или последовательного. Если все подготовительные выработки в выемочном поле будут проводиться параллельно, т. е. в выемочном поле будет одновременно действовать большое число подготовительных забоев, скорости подвигания каждого забоя будут различаться.