Схеми розташування гірничих виробок

Додаток №2

Додаток №3

Контрольні питання

1. Чим різняться між собою підземні та відкриті виробки?

2. Написати класифікацію гірничих виробок за призначенням та положенням в просторі.

3. Які виробки бувають відносно пласта? В чому їх різниця?

4. Дати визначення термінам: «гирло виробки», «вибій виробки», «привибійний простір».

5. Яка різниця між розкриваючими, підготовчими та очисними виробками?

Практична робота №2____________________

Тема: Розрахунок запасів шахтного поля. Визначення виробничої потужності та строку служби шахти.

Мета: Придбання навичок визначення кількісних характеристик шахтного поля.

Література: 1. Килячков А.П. Вскрытие и системы разработки угольных месторождений – М.: Недра, 1975.

2. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. Сапицкий К.Ф. и др. – М.: Недра, 1987.

3. Єфименко Т.О. Методичні вказівки до виконання лабораторних та практичних робіт з дисципліни «Основи гірничого виробництва». – Павлоград, 2011.

Зміст роботи

1. Повторити теоретичні відомості про шахтне поле, його запаси та втрати вугілля.

2. Вибрати вихідні дані свого варіанта (див. додаток №1).

3. Виконати необхідні розрахунки для визначення виробничої потужності та строку служби шахти.

4. Відповісти на контрольні питання свого варіанта (див. додаток №2).

5. Написати висновок.

Основні теоретичні відомості

1. Підрахунок балансових та промислових запасів шахти.

Під запасами розуміють певну кількість корисних копалин в даному родовищі або окремих його частинах. За ступенем розвіданості та вивченості запаси поділяють на чотири категорії: А, В, С₁, С₂

За основною ознакою запаси бувають чотирьох видів: геологічні, балансові, забалансові, промислові.

На початку роботи визначаються балансові та промислові запаси шахти, а також коефіцієнт виймання вугілля при розробці запасів.

Балансові запаси шахтного поля розраховуються по формулі:

Z _бал = S*H* ∑р, тыс.т (1.1)

де: S – розмір шахтного поля по простяганню, м;

Н- розмір шахтного поля по падінню, м;

∑р – сумарна продуктивність пластів, т/м².

Сумарна продуктивність пластів визначається по формулі:

∑р= m_1*ɣ₁ +m_2*ɣ₂ +…+m_n*ɣ_n (1.2)

де: m_n – потужність пласта, м;

n – кількість робочих пластів

ɣ_n – щільність n-го пласта, т/м’¹.

Промисловими запасами називається та частина балансових запасів, яка підлягає вийманню з надр. Тобто це запаси, отримані шляхом вилучення з балансових запасів проектних втрат. Промислові запаси розраховуються по формулі:

Z_пр = Z_бал-Ʃq, тыс.т. (1.3)

де: Ʃq – проектні втрати вугілля, т

Ʃq = q_ц+ q_э (1.4)

де: q_ц — втрати в ціликах, т,

q_э – втрати експлуатаційні, т.

Втрати вугілля в охоронних бар’єрних ціликах розраховують згідно правил охорони споруд. Орієнтовно воші складають: для пологих пластів 0,5-2 %, для крутих пластів 1,5-4 % від балансових запасів.

Експлуатаційні втрати залежать від використаної системи розробки потужності пласта, який розробляється, способів охорони підготовчих виробок. Вони можуть бути розраховані по формулі:

q_э = (Z_бал – q_ц)*к (1.5)

де: к – коефіцієнт експлуатаційних втрат (при розробці тонких пластів к = 0,05- 0,10; при розробці пластів середньої потужності та потужних к = 0,10-0,15).

Відношення промислових, запасів шахтного поля до балансових запасів називається коефіцієнтом виймання вугілля:

(1.6)

Коефіцієнт виймання вугілля має важливе значення при проектуванні та розробці родовища. Він визначає рівень видобутку вугілля.

2. Річна виробнича потужність та строк служби шахти.

Після того, як підраховані запаси шахтного поля, визначають виробничу потужність та строк служби шахти.

Виробнича потужність шахти є одним з основних параметрів, які визначають як кількісні показники технологічного комплексу, так і техніко-економічну ефективність роботи шахти.

Розрахунок проектної потужності шахти можна виконувати по формулі професора П. З. Звягіна:

А_ш.р.= (1.7)

де: φ, С₁, К₁, К₂, К_пр —.розрахункові коефіцієнти, значення яких наведені в таблиці 1.1;

Ен – нормативний коефіцієнт галузі, Е_н = 0,15.

Вказана в таблиці 1.1 місячна продуктивність вибою А_{виб.міс.} розраховується по формулі:

А_{виб.міс.} = l_л*V_доб*n_доб*m_ср*ɣ*C*10^-3 (1.8)

де: l_л — довжина вибою, м;

V_доб – добове посування очисного вибою, м/доб;

n_доб – кількість робочих днів в місяці (25 або 30 діб),

т_ср — середня потужність пластів, що розробляються, м;

ɣ - середня щільність вугілля, т/м³;

С — коефіцієнт виймання вугілля в очисному вибої, С = 0,95 0,98.

Таблиця 1.1 – Значення розрахункових коефіцієнтів

Отримане значення А_шр корегується до найближчого значення типового параметричного ряду виробничих потужностей:

0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 3,0; 3,6; 4,5; 6,0 млн. т в рік.

Повний строк існування шахти визначається по формулі:

Т_п = Т_р + t_о + t_з. (1.9)

де: Т_р – розрахунковий строк служби шахти, років;

Т_р= (1.10)

t_о — строк освоєння річної проектної потужності шахти, згідно норм технологічного проектування (НТП) встановлюється:

при А_шр від 0,6 до 1,2 млн. т не більше 2-х років, при А_шр від 1,2 до 3 млн. т не більше 3-х років.

T_з – строк затухання видобутку до кінця відпрацювання пластів: при доопрацюванні пологих пластів t_з = 2-3 роки, кругих – 1-2 роки.

Приклад виконання розрахунків.

Підрахувати запаси шахтного поля, виробничу потужність та строк служби шахти для наступних гірничо-геологічних та гірничо-технологічних умов: розмір шахтного поля по простяганню — 6500 м; розмір шахтного поля по падінню — 2800 м; кут падіння – 5°,

кількість пластів в шахтному полі – 2;

потужність пластів: т_; = 1,0 м; т₂ = 0,9 м,

щільність вугілля: ɣ₁ — 1,33 т/м³; ɣ₂ = 1,35 т/м³,

довжина лави – 185 м;

добове посування лави – 3,5 м;

кількість днів з видобутку вугілля в місяць – 29.

Рішення.

1. Знайдемо балансові запаси шахтного поля за формулою (1.1):

Z_БАЛ = S*H*Sр, т

∑р= 1*1,33+0,9*1,35 = 2,55

Zбал.=6500*2800*2,55=46337200 т

2. Промислові запаси знаходяться за формулою: Z_ПРОМ = Z_БАЛ – Σq_п,

де: Σq_п – проектні втрати вугілля, т

Σq = q_ц + q_е, т

де: q_ц – втрати в ціликах, т; приймаємо q_ц = 1% от Z_бал

q_ц = 46337200*1% = 46337200*0,01 = 463372 т

q_є = (Z_БАЛ – q_ц)*к, т

q_є = (46337200 – 463372)*0,1 = 4587382,8 т

S q_п = 463372+4587382,8=5050754,8 т

Z_пром.= 46337200 – 5050754,8 = 41286445,2 т.

Знайдемо коефіцієнт виймання вугілля за формулою (1.6):

3. Продуктивність лави за місяць визначаємо за формулою (1.8):

А_{виб.міс.} = 185*3,5*29*0,95*1,34*0,89*10^-3= 21,27 тис.т.

4. Визначимо виробничу потужність шахти за формулою(1.7):

А_ш.р.= тис.т.

5. Приймаємо типову виробничу потужність шахти: А_ш.р.= 1,5 млн.т.

6. По формулі (1.10) визначаємо розрахунковий термін служби шахти:

Т_р =

7. Повний термін служби шахти складає: Т_п = 27+2+2 = 31 рік.

Контрольні питання

1. Види запасів шахтного поля. Описати їх.

2. Класифікація втрат корисної копалини. Описати їх.

3. Дати визначення терміну «виробнича потужність шахтного поля». Від чого вона залежить?

4. Дати визначення терміну «коефіцієнт виймання вугілля» та його величина.

5. Що таке «продуктивність пласта»?

6. проектна потужність шахти від виробничої?

7. Чим відрізняється повний термін служби шахти від розрахункового?

Додаток №1.

Таблиця 1.1 - Вихідні дані для індивідуального завдання.

Продовження таблиці 1.1.

Додаток №2.

Таблиця 1.2. Контрольні питання по варіантах.

Продовження таблиці 1.2.

Практична робота №3___________________

Тема: Вивчення систем розробки по схемах.

Мета: Засвоїти сутність суцільних та стовпових систем розробки, їх переваги та недоліки.

Література: 1. Бурчаков А.С., Гринько Н.Г., Технология подземной разработки пластових месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1978.

2. Килячков А.П. Вскрытие и системы разработки угольных месторождений. – М.: Недра, 1976.

3. Дорохов Д.В., Сивохин В.И., Подтыкалов А.С. Технология подземной разработки пластових месторождений полезных ископаемых. - Донецк: ДонГТУ, 2002.

4. Єфименко Т.О. Методичні вказівки до виконання лабораторних та практичних робіт з дисципліни «Основи гірничого виробництва». – Павлоград, 2011.

Зміст роботи

1. Ознайомитись з теоретичними відомостями, розібратись з запропонованими схемами систем розробки.

2. Записати в звіт визначення систем розробки, переваги та недоліки суцільної та стовпової систем розробки.

3. Дати відповіді на контрольні питання (див. додаток №1).

Основні теоретичні відомості

Системою розробки пласта називається встановлений для даних умов порядок ведення очисних і підготовчих робіт у часі і просторі.

Систему розробки можна також визначати як комплекс очисних і підготовчих виробок, що проводяться в певній послідовності у часі і просторі.

Характерною особливістю ведення очисних робіт є постійне переміщення очисного вибою в просторі, внаслідок чого особливого значення набуває своєчасне проведення виробок, що обслуговують цей забій. В одному випадку виробки можуть проводитися до початку ведення очисних робіт, в іншому - одночасно з очисними роботами, у третьому - частина виробок проводиться до початку відпрацювання ділянки, а решта - під час ведення очисних робіт.

Суцільні системи розробки характеризуються тим, що очисні та підготовчі роботи на ділянці ведуться одночасно, взаємопов'язані між собою і рухаються, як правило, в одному напрямку - від бремсберга, похила або квершлага до меж шахтного поля, панелі або блоку.

Суцільні системи розробки можуть застосовуватись при будь-якому способі підготовки шахтного поля.

Розрізняють наступні різновиди суцільних систем розробки:

- при виїмці лавами по простяганню:

а) лава-поверх (ярус);

б) лава-поверх (ярус) з середнім вентиляційним штреком;

в) зі спареними лавами в поверсі (ярусі);

г) з поділом поверху (ярусу) на підповерхи (підяруси);

- при виїмці лавами по повстанню (падінню):

д) з виїмкою одинарними лавами;

е) з виїмкою спареними лавами.

Всі різновиди суцільної системи розробки зображені на мал.. 3.1.

Загальними перевагами суцільних систем розробки є:

- швидке введення очисних вибоїв в роботу;

- невеликі початкові витрати на підготовку ділянки;

- відсутність великої довжини тупикових виробок, що важливо для їх провітрювання, особливо на газоносних пластах;

- можливість застосування різних способів охорони виїмкових виробок при слабких бокових породах пласта (особливо ґрунту).

Загальні недоліки суцільних систем розробки:

- незадовільні умови підтримання виїмкових виробок, схильних до впливу очисних робіт, і в цьому зв'язку - великі витрати на їх ремонт;

- відсутність попередньої розвідки пласта підготовчими виробками, а звідси небезпека несподіваної зустрічі геологічних порушень, що не прогнозувались, і виходу ділянки з ладу;

- очисні та підготовчі роботи не розділені в часі і просторі, що призводить до взаємних організаційних перешкод;

- обмеження навантаження на вибій за газовим фактором, хоча в аналогічних умовах вона вище, ніж у стовпових систем розробки, однак значно нижче, ніж у комбінованих систем з підсвіженням вихідного струменя повітря.

Мал. 3.1 - Різновиди суцільної системи розробки:

а - лава-поверх (ярус); б - лава-поверх (ярус) з середнім вентиляційним штреком; в - зі спареними лавами в поверсі (ярусі); г - з поділом поверху (ярусу) на підповерхи (підяруси); д - з виїмкою по повстанню одинарними лавами; е - з виїмкою по повстанню спареними лавами.

Область застосування суцільних систем розробки: пласти над категорійні по газу та схильні до раптових викидів вугілля і газу; пласти з породами підошви, що пучать, і з породами покрівлі, які дозволяють проводити та підтримувати виробки в зоні впливу відпрацьованого простору.

Охорона підготовчих виробок від шкідливого впливу опорного тиску здійснюється способами, основаними на зведенні бутових смуг з породи, отриманої при проведенні виробок, або залишають циліки вугілля.

Стовпові системи розробки характеризуються тим, що до початку ведення очисних робіт по пласту проводять підготовчі виробки, якими в пласті оконтурюють окремі ділянки, звані стовпами, і лише після цього приступають до очисної виїмки.

Відмінними ознаками стовпових систем розробки є:

- очисні та підготовчі роботи розділені у часі та просторі;

- виїмкові виробки підтримуються в незайманому масиві вугілля або в зоні встановленого гірського тиску і, як правило, погашаються в міру посування очисного вибою;

- напрямок транспортування вугілля по виробках, що примикають до лави, і напрямок руху відпрацьованого струменя повітря по ним завжди збігаються з напрямком руху самої лави.

Стовпові системи розробки можуть застосовуватись при будь-яких способах підготовки шахтного поля, але в частіше на пологих пластах при панельній підготовці, а на пластах з кутами падіння до 10° - при погоризонтній.

Розрізняють наступні різновиди стовпових систем розробки, геометрична інтерпритація яких подана на мал. 3.2:

- при виїмці лавами по простяганню:

а) лава-ярус (поверх);

б) зі спареними лавами в ярусі (поверсі);

в) з поділом поверху на підповерхи.

- при виїмці лавами по повстанню або падінню:

г) з виїмкою одинарними лавами;

д) з виїмкою спареними лавами.

Загальними перевагами стовпових систем розробки є:

- гарний стан транспортних виїмкових виробок, розташованих у масиві вугілля, і малі витрати на їх підтримання;

- виключення взаємних перешкод у роботі з проведення виїмкових виробок і очисній виїмці, що дозволяє ефективно використовувати високопродуктивну техніку для очисних і підготовчих вибоїв;

- детальна розвідка пласта в період підготовки стовпів про умови його залягання і можливості своєчасного виявлення геологічних порушень і вжиття необхідних заходів щодо їх переходу очисними вибоями або підготовки нового забою за порушенням;

- погашення виїмкових виробок виконують по мірі посування очисного вибою, що дозволяє регулярно і повно витягувати металеве кріплення;

- відсутні витоки повітря через вироблений простір, що забезпечує нормальне провітрювання лави і попереджає можливість самозаймання вугілля у виробленому просторі, а в разі виникнення пожежі його можна легко ізолювати шляхом встановлення герметичних перемичок у виїмкових виробках, пройти нову розрізну піч і продовжити очисні роботи без тривалих перерв.

Загальні недоліки стовпових систем розробки:

- великий обсяг проведення підготовчих виробок до початку ведення очисних робіт, що подовжує терміни введення лав в експлуатацію, а при новому будівництві шахт або підготовці нових горизонтів викликає значні капітальні витрати;

- складність провітрювання підготовчих виробок великої протяжності в період їх проведення;

- обмеження навантаження на очисний вибій за газовим фактором, особливо на дуже газоносних пластах;

- підготовчі виробки підтримуються як в період їх проведення, так і під час виробництва очисних робіт. При пучащих ґрунтах це призводить до додаткових витрат на їх підтримання. При стійких породах цей недолік відсутній.

Мал. 3.2 - Різновиди стовпових систем розробки:

а, б, в - при виїмці лавами по простяганню відповідно лава-ярус (поверх), зі спареними лавами в ярусі (поверсі), з поділом поверху на підповерхи; г - одинарними лавами по повстанню; д - те ж по падінню; е - з виїмкою спареними лавами по повстанню; ж - те ж по падінню.

Комбінованими називаються системи, що містять у собі комбінації елементів і ознак декількох систем розробки, наприклад суцільною і стовпової. Метою такої комбінації є намагання використовувати переваги як суцільних, так і стовпових систем розробки і усунути або згладити деякі з властивих їм недоліків.

Слід розрізняти два види комбінацій довгозабійних систем розробки: суцільних з стовповими і стовпових з суцільними. Критерієм віднесення до того чи іншого виду систем служить ознака розташування та підтримання виїмкових виробок, причому, визначальною є транспортна виробка.

Якщо транспортна виробка проводиться одночасно з очисними роботами, підтримується у виробленому просторі і знаходиться під впливом очисних робіт (ознаки суцільної системи), а вентиляційна виробка проведена завчасно до початку очисної виїмки або ж використовується вдруге, перебуваючи в масиві вугілля або в зоні встановленого гірського тиску (ознаки стовпової системи), то це комбінація суцільної системи зі стовповою (див. мал..3.3).

Навпаки, якщо транспортна виробка має ознаки стовпової системи (тобто, пройдена завчасно до початку очисних робіт, підтримується в масиві або у зоні встановленого гірського тиску), а вентиляційна має ознаки суцільної системи (тобто підтримується у виробленому просторі і відчуває вплив очисних робіт), то це комбінація стовпової системи з суцільною (див.мал.3.4 і 3.5).

Мал. 3.3 - Комбінована система розробки суцільної зі стовповою:

а - з виїмкою по простяганню; б - з виїмкою по повстанню

1, 2 - відповідно транспортний і вентиляційний (колишній транспортний) ярусні штреки; 3 - польова вентиляційна сбойка; 4, 5 - відповідно транспортний і вентиляційний головні штреки; 6 - виїмковий бремсберґ; 7 - вентиляційний хідник.

Мал. 3.4 - Комбінована система розробки стовпової з суцільною з виїмкою лавами по простяганню:

а - лава-ярус (лава-поверх); б - спареними лавами.

Мал. 3.5 - Комбінована система розробки стовпової з суцільною:

а - з виїмкою по повстанню одинарними лавами; б - те ж спареними лавами; в - з виїмкою по падінню одинарними лавами; г - те ж спареними лавами.

Додаток №1

Контрольні питання

1. Порівняти переваги суцільної та стовпової систем розробки.

2. Які способи охорони підготовчих виробок використовують при суцільних системах розробки?

3. Коли краще використовувати суцільні системи розробки.

4. Порівняти недоліки суцільної та стовпової систем розробки.

5. Як можуть розташовуватись виймальні стовпи відносно елементів залягання пласта?

6. При якій системі розробки виконується більш детальна розвідка пласта в межах виймальної ділянки? Обґрунтувати відповідь.

7. Що є характерною особливістю комбінованих систем розробки? За яким параметром їх поділяють?

Практична робота №4___________________

Тема: Визначення величини гірського тиску в горизонтальних та похилих виробках.

Мета: Придбання навичок розрахунку величин гірського тиску для горизонтальних та похилих виробок.

Література: 1. Бурчаков А.С., Гринько Н.Г., Технология подземной разработки пластових месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1978.

1. Килячков А.П. Вскрытие и системы разработки угольных месторождений. – М.: Недра, 1976.

2. Дорохов Д.В., Сивохин В.И., Подтыкалов А.С. Технология подземной разработки пластових месторождений полезных ископаемых. - Донецк: ДонГТУ, 2002.

Зміст роботи

1. Ознайомитись з теоретичними відомостями, розібратись з запропонованими схемами на мал.. 4.1 та 4.2.

2. Зробити розрахунки відповідно до свого варіанту.

3. Дати відповіді на контрольні питання (див. додаток №1).

Основні теоретичні відомості

До проведення гірничої виробки в незайманому масиві гірських порід відсутні будь-які переміщення їх часток. У той же час породи, розташовані на деякій глибині від поверхні землі, відчувають вплив маси вище розміщених товщ порід. Отже, породи знаходяться в стані напруженої рівноваги.

При проведенні гірничої виробки рівновага, що існувала раніше, порушується. У породах, що оточують виробку, відбувається перерозподіл і зміна напруг.

В результаті концентрації напружень гірські породи навколо виробки деформуються, особливо на оголених поверхнях (покрівля, грунт, боки).

Кріплення перешкоджає розвитку деформацій в породах навколо виробки, беручи на себе тиск гірських порід.

Гірський тиск — це сили (напруги), що виникають у масиві порід, які знаходяться навколо гірничої виробки.

Гірський тиск у горизонтальних виробках. Існує кілька гіпотез дії гірничого тиску на кріплення виробок. Однією з них є гіпотеза склепіння обвалення проф. М. М. Протод`яконова. За цією гіпотезою в породах над горизонтальною виробкою утворюється склепіння природної рівноваги у формі параболи, яка сприймає тиск вищерозміщених порід, на кріплення чинить вплив лише порода, замкнута всередині зводу (мал.. 4.1, 4.2).

Мал. 4.2 –

Згідно з теорією проф.. Протод`яконова, висота зводу визначається за формулою:

де: а – напівпроліт зводу виробки, м;

f – коефіцієнт міцності порід покрівлі за класифікацією проф.. Протод`яконова.

Площа параболічного зводу визначається за формулою:

Величина

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: