Организация работы на шахте "Северная"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

Отчет по учебно-производственной практике

Выполнил: студент группы

ТПП-02-1 /Токарев Е.А./

Руководитель практики: ассистент

кафедры РМПИ /Димчина В.Л./

Санкт-Петербург 2004

Шахта «Северная»

Общие сведения

Шахта “Северная” ОАО “Воркутауголь” расположена в северо-восточной части Воркутинского каменноугольного месторождения Печорского угольного бассейна, в 12 км к северу от г. Воркуты.

Шахта построена по проекту института “Гипрошахт” на базе объединения двух шахт № 5 и № 7 с увеличением мощности шахты до 2100 тыс. тонн рядового угля в год, а при вводе в эксплуатацию III горизонта шахты - до 2750 тыс. тонн и сдана в эксплуатацию 31 декабря 1969 года.

Границами шахтного поля являются:

-по восстанию: отметка - 435 м по всей длине простирания поля шахты, отметка - 565 м на длине простирания бывшей ш.” Юр-Шор”, отметки - 700 м на длине простирания бывшей ш. “Центральная”;

-по падению: вертикальная плоскость, проходящая на отметке -745 м пласта n₁₁ (Четвертого);

- по простиранию: - на юге - дизьюнктивное нарушение “Л”, являющееся естественной границей с полем ш. “Воркутинская” и условная линия, проходящая через скважины №№ 1324 - 1323 - 517 - 1897 - 1366 от границы с шахтой “Комсомольская” до нарушения “Л”;

- на севере - техническая граница с полем бывшей шахты “Юр - Шор”;

- на западе - существующие технические границы с действующей шахтой “Комсомольская” и бывшей шахтой “Центральная”;

В принятых границах размеры шахтного поля составляют:

- по простиранию: на отметке - 565 м - 9200 м, на отметке - 745 м - 4100 м;

- по падению: по нижележащему пласту n₇ (Пятому) - 4000 - 1700 м (с северо-запада на юг); по вышележащему пласту n_14+13+12 (Тройному) - 3300 - 1400 м.

В геологическом строении шахтного поля принимают участие пермские (воркутинская и печорская серии) и четвертичные отложения.

Отложения воркутинской серии разделены на две свиты: лекворкутскую (P_1-2lv) и интинскую (Р_2in) и представлены переслаиванием аргиллитов, алевролитов, песчаников с редкими маломощными слоями гравелитов и конгломератов. Эти породы являются вмещающими для угольных пластов и пропластков. Вскрытый разрез Воркутской серии составляет 1500 м.

На коренных пермских породах с размывами залегают четвертичные отложения, представленные переслаиванием глин, суглинков с включением гравия, супесями, песками. Валунно-галечные отложения встречаются в воде линз.

Мощность четвертичных отложений зависит от рельефа коренных пород и дневной поверхности и составляет 13 - 95 м.

Описание угленосной толщи шахтного поля

Породы, слагающие вскрываемый разрез, представлены пермскими угленосными отложениями и рыхлыми образованиями кайнозойского возраста. Вскрытая мощность разреза составляет порядка 1500 м. Пермские отложения представлены верхним и нижним отделами, которые сложены переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов с пластами и пропластками углей и углистых аргиллитов, а также маломощными прослоями конгломератов, гравелитов и линзами железисто-карбонатных конкреций.

Угленосная толща оцениваемой площади связана с отложениями рудницкой подсвиты, интинской свиты и печорской серии.

Промышленная угленосность поля шахты “Северная” приурочена к разрезу рудницкой подсвиты. Здесь расположены пласты коксующегося угля (n_14+13+12+11) Мощный, который расщепляется на два пласта: (n_14+13+12) Тройной и (n₁₁) Четвертый, и нижележащий пласт (n₇) Пятый.

Суммарная мощность отрабатываемых угольных пластов 5,01 м. Суммарная мощность пород рудницкой подсвиты - 280 м. Рабочая угленосность составляет - 1,79 %. Общая угленосность примерно 3,6 %.

На осадках рудницкой подсвиты залегают отложения интинской свиты и печорской серии. В пределах площади поля шахты “Северная” для нужд энергетики отрабатываются отдельные пласты интинской свиты самостоятельной шахтой “Аяч - Яга”, промплощадка которой расположена в непосредственной близости от промплощадки шахты “Северная”.

Условия залегания рабочих угольных пластов

Углы падения пород в пределах шахтного поля изменяются как по простиранию, так и по падению. В южной части I-го горизонта шахты, углы падения составляют в среднем 15 - 17 градусов, в центральной части 9 - 10 градусов, а в северной не превышают 5 - 7 градусов. Элементы залегания по шахтному полю изменяются в широких пределах от 20 - 25 градусов до 70 - 75 градусов. Изменение простирания происходит плавно, за исключением северной части поля. В этой части поля происходит резкое изменение простирания пластов с меридионального на широтное. Шахтное поле характеризуется простой тектоникой, без наличия крупных геологический нарушений. Единственное крупное нарушение сбросового характера имеется в южной части поля. Установлено наличие ряда мелкоамплитудных нарушений и мелкой складчатости. По сложности геологического строения шахтное поле относится к I группе.

Инженерно-геологические условия

Площадь шахтного поля находится в зоне преимущественно прерывистого развития многолетней мерзлоты. Массивы мерзлых пород чередуются с таликовыми площадями, суммарная площадь которых не превышает 10 - 15 % от общей площади. Вследствие незначительного количества таликов и наличия достаточной мощности толщи мерзлоты инфильтрация атмосферных осадков затруднена.

На площади шахтного поля выделяются два водоносных комплекса: подземные воды в над-меж-подмерзлотных таликах четвертичных отложений и в трещиноватых песчаниках, крупнозернистых алевролитах, конгломератах пакетов D, Е печорской серии и пакетов F, G интинской свиты.

Особенностью водоносности коренных пород является ее уменьшение с глубиной. Зона свободного водообмена распространена до глубины, примерно 300 м от поверхности земли. Ниже абсолютных отметок (-50) - (-100) м породы в естественных, ненарушенных эксплуатацией, условиях практически не обводнены. Они становятся водопроводящими в результате возникновения искусственной трещиноватости под действием процессов сдвижения горных пород при отработке угольных пластов.

Гидродинамические параметры водоносных горизонтов (водопроводимость, пьезопроводность, водоотдача, удельные дебиты) характеризуются невысокими значениями.

В условиях нарушенного режима подземных вод на территории поля шахты формирование их естественных ресурсов осуществляется за счет поверхностного стока и инфильтрации атмосферных осадков.

Общешахтный водоприток составляет 175 м³/ч, коэффициент водообильности - 2,8. На площади шахтного поля воды слабо минерализированные. Воды не агрессивны по отношению к бетону.

Шахта относится к сверхкатегорной по метану. Все угольные пласты, разрабатываемые на шахте, опасны по взрыву пыли.

Мощность зоны газового выветривания угольных пластов: центр и юг - 30 - 50 м; западное крыло - 50 - 100 м; северное крыло - 100 - 200 м; восточное крыло - 50 - 100 м.

Характеристика кровли и почвы рабочих угольных пластов представлена в таблице 1.1 и рисунках П.1.1 и П.1.2.

В составе газов угольных пластов установлены: СН₄; Н₂; N₂. В микроконцентрациях присутствуют редкие газы. Содержание N₂ - 0,4-0,6 %; СН₄ - 57,3-98,9 %; Н₂ - 0,7-2,1 %.

Средняя метаноносность в зависимости от глубины:

- 100 м - от 2 до 33 м³/т;

- 200 м - от 8 до 45 м³/т;

- 300 м - от 11 до 60 м³/т;

- 400 м - от 15 до 60 м³/т;

- 500 м - от 19 до 78 м³/т.

Таблица 1.1

Характеристика кровли и почвы рабочих угольных пластов

Наименование пласта	Кровля, почва	Состав	Мощность, м.	Устойчивость
Мощный n14+13+12+11	основная	алевролиты	3,0 - 12,0	Среднеобрушаемая
	непосредственная	аргиллиты алевролиты	1,0 - 4,2	Среднеустойчивая
	ложная	аргиллиты	0,1 - 0,4	Неустойчивая
	почва	аргиллиты песчаник	0,4 -5,0	Среднеустойчивая
Тройной n14+13+12	основная	алевролиты	3,0 - 13,0	Среднеобрушаемая
	непосредственная	аргиллиты алевролиты	1,0 - 4,2	Среднеустойчивая
	ложная	аргиллиты	0,1 - 0,4	Неустойчивая
	почва	аргиллиты	0,5 - 5,0	Среднеустойчивая
Четвертый n11	основная	песчаник	3,0 - 16,0	Труднообрушаемая
	непосредственная	аргиллиты алевролиты	0,2 - 0,3	Среднеустойчивая
	ложная	аргиллиты	0,1 - 0,3	Весьма неустойчивая
	почва	аргиллиты песчаник	0,5 - 5,0	среднеустойчивая
Пятый n7	основная	алевролиты песчаник	5,0 - 9,0	легко обрушаемая
	непосредственная	алевролиты аргиллиты	0,4 - 3,2	среднеустойчивая
	ложная	аргиллиты	0,1 - 0,3	весьма неустойчивая
	почва	аргиллиты песчаник	1,5 - 4,0	среднеустойчивая

На площади шахты “Северная” пласт n_14+13+12+11 Мощный отнесен к опасным по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа. Опасность пластов по внезапным выбросам угля и газа возрастает с понижением отметки ведения горных работ. Пласты n_14+13+12 Тройной и n₁₁ Четвертый ниже горизонта - 345 м отнесены к угрожаемым по горным ударам и опасным по внезапным выбросам. С горизонта - 750 м пласт n₇ Пятый отнесен к угрожаемым по горным ударам.

Физико-механические свойства вмещающих пород и угля представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Физико - механические свойства пород и угля

Наименование	Объёмная масса т/м3.	Влажность, %	Пористость, %	Водопоглощение, %	Коэф. крепости, (Прододьяконова)	Предел прочности, МПа
						на сжатие	на растяжение
Аргиллиты	2,57	0,91	5,9	7,35	3,1	30,8	5,3
Алевролиты	2,6	0,7	4,6	1,8	5,0	43,1	5,2
Песчаник	2,6	0,6	5,2	1,84	8,7	87,3	10,4
Уголь	1,35	4	9,2	5,2	1,0-1,5	14,8	1,0

Пласты расцениваются как несамовозгораемые.

Для шахтного поля характерно повышенное содержание свободной двуокиси кремния, изменяющееся от 21 до 33 %. В связи с этим все породные забои силикозоопасные. Максимальная температура горных пород на глубине 1000 м - +18С.

Аномалий естественной радиоактивности в пределах шахтного поля не обнаружено.

Балансовые и промышленные запасы

В пределах поля шахты «Северная» оценка запасов угля произведена по 9 пластам (снизу-вверх): 6 пластов - n₁, n₆, n₇, n₁₁, n_14+13+12, n_14+13+12+11 пакета N, 2 пласта - m₂ и m₉ пакета M рудницкой подсвиты лекворкутской свиты и один пласт l₁ пакета L интинской свиты воркутской серии пермского возраста. Из девяти оцененных пластов угля рабочими являются только 4 устойчивых пласта: n_14+13+12+11 (Мощный), n_14+13+12 (Тройной), n₁₁ (Четвертый), n₇ (Пятый). Запасы остальных пластов отнесены к забалансовым. В принятых границах балансовые запасы по категориям А+B+C₁ составляют - 129263 тыс.т. Из них по категориям А+В - 110896 тыс.тонн, а по категории С₁ - 18367 тыс.тонн, что соответственно составляет 85,8 % и 14,2 % от общего объема балансовых запасов. По своему производственно - экономическому потенциалу шахта “Северная” одна из самых перспективных в Печорском угольном бассейне.

Состояние балансовых и промышленных запасов на 1.01.2001 г. приведено в таблице П.1.2. Расчёт промышленных запасов приведен в таблице П.1.3. Для условий Печорского бассейна разработаны “Указания по нормированию, планированию и экономической оценке потерь угля в недрах на шахтах...” С.-Петербург, 1992 г. где, приводятся эксплуатационные потери, зависящие от применяемых систем разработок, принятой технологии и условий залегания пластов.

Отработку пластов II - III-горизонта подразделяем на следующие системы разработки по горизонтам:

*при доработке южной части II горизонта - система разработки длинными столбами по падению;

*при отработке западной части III горизонта - система разработки длинными столбами по простиранию;

*при отработке южной части III горизонта - система разработки длинными столбами по простиранию;

Нормативы эксплуатационных потерь угля по выемочным полям берем из таблицы 1 [13]

Расчёт потерь приведён в таблице П.1.4. По пласту Пятому на III горизонте эксплуатационные потери рассчитаны только для отрабатываемого, западного крыла. В целом запасы по этому пласту остаются на балансе шахты.

Режим работы шахты

В соответствии с нормами и заданием на проектирование и принятыми проектными решениями режим работы шахты следующий:

* число рабочих дней в году - 300;

* пятидневная рабочая неделя для трудящихся с одним общим выходным и одним выходным по скользящему графику;

* продолжительность рабочей смены: в шахте - 6 часов, на поверхности -8 часов;

* количество рабочих смен в очистных забоях - три добычных и одна ремонтно-подготовительная;

* количество рабочих смен в подготовительных забоях - три смены непосредственно по проходке и одна - ремонтно-подготовительная.

Проектная мощность шахты

Относительно благоприятные горно-геологические и горнотехнические условия позволили коллективу шахты, используя нормативные резервы пропускной способности основных технологических звеньев, в сочетании с увеличением количества рабочих дней в году, обеспечить уровень добычи по шахте, превышающий проектную мощность.

В 1977 году приказом МУП СССР № 230 от 17.06.77., а также письмом МУП СССР № 2-35-17/6 от 4.01.91. производственная мощность шахты была установлена 2700 тыс. тонн рядового угля в год. На эту мощность был разработан проект вскрытия II горизонта.

Проектом, утвержденным в 1975 году, был предусмотрен ряд мероприятий по обеспечению проектной мощности шахты:

* уменьшение глубины подъема на 180 м путем строительства нового загрузочного комплекса скипового ствола на отметке вентиляционного горизонта - 435 м с передачей на него угля по наклонному конвейерному квершлагу с откаточного горизонта -565 м. Это решение позволяло увеличить расчетную загрузку скипа за счет уменьшения веса канатов и обеспечивало увеличение производительности угольного подъема на 30 %;

* строительство комплекса воздухоподающего вентствола № 2 в центре запасов шахтного поля с организацией выдачи по нему шахтной породы и переоборудование существующего воздухоподающего ствола №1 в воздуховыдающий со строительством при нем мощной вентиляторной установки из двух вентиляторов типа ВЦД-47 “Север”;

* перевод шахты на полную конвейеризацию транспорта угля;

* частичная замена оборудования обогатительной фабрики по отдельному проекту, выполненному в 1975 году;

* внедрение наиболее совершенного, для рассматриваемых условий, очистного и проходческого оборудования.

Указанные решения позволяли увеличить проектную мощность шахты до 2700 тыс. тонн в год рядового угля. Это, по расчетам, соответствовало 3100 тыс. тонн горной массы с зольностью 34,1%. При этом необходимо отметить, что зольность горной массы жестко связана с мощностью шахты по рядовому углю, так как производительность угольного подъема с горизонта - 435м ограничена 3100 тыс. тонн горной массы в год.

Вместе с тем следует отметить, что зольность горной массы, определенная в соответствии с действующей “Методикой расчета норм показателей качества углей и продуктов их переработки”, принятая в проекте II горизонта, значительно отличается от фактических данных. Так, если в проекте зольность горной массы определена на уровне 34 - 35%, то фактическая в отдельные годы достигала 42,5%. Динамика изменения зольности горной массы, выдаваемой из шахты, за длительный период свидетельствует о ее неуклонном росте.

В результате сделан вывод о том, что основными причинами увеличения фактической зольности горной массы явились следующие:

* ухудшение горно-геологических условий с переходом горных работ на II горизонт;

* бесцеликовая технология поддержания выработок за лавой в сочетании с большой длиной выемочных столбов и большими сечениями примыкающих выработок;

* полная конвейеризация транспорта угля по шахте;

* нарушения технологической дисциплины;

* несовершенство применяемой очистной техники;

* отсутствие реальных технических и технологических способов удержания ложной кровли во время выемки пласта комбайном и некоторые другие.

В качестве мероприятий по снижению зольности предлагается:

* упрочнение неустойчивых пород непосредственной кровли;

* применение механизированных комплексов соответствующих горно-геологическим условиям;

* применение мероприятий по снижению пучения пород.

Снижение долевого участия пласта Пятого в добыче и выполнение части предложенных мероприятий позволили довести зольность горной массы в 2000 году до 39,5%. Сохранение на практике подъема с горизонта -565 м, обеспечивает его производительность 2500 тыс. горной массы в год с коэффициентом неравномерности работы подъёма - 1,5. Это соответствует мощности шахты по этому фактору 1900 тыс. тонн товарного угля в год. Следует отметить, что мощность шахты 2210 тыс. тонн товарного угля в год, может быть обеспечена при снижении коэффициента неравномерности работы подъёма до 1,3. Это допускается при наличии аккумулирующей емкости в околоствольном дворе. Необходимость в такой емкости диктуется, кроме того, большой удаленностью очистных забоев от скипового ствола. Вследствие этого, как показывает практика работы шахты, угольные подъёмы начинают работать с полной нагрузкой через 1,5 - 2,0 часа после начала рабочей смены. Предлагается строительство такой емкости, что позволит решить ряд проблем по обеспечению ритмичной работы шахты. Строительство может осуществляться в основном без остановки шахты.

Таким образом, проектная мощность шахты принимается 2210 тыс. тонн товарного угля в год после сдачи горизонта в эксплуатацию и может быть достигнута при выполнении следующих основных проектных решений:

* замена существующих подъемных машин угольного подъёма МК4 х 4, отработавших свой срок службы на ЦШ4 х 4;

* строительство аккумулирующего бункера в околоствольном дворе емкостью не менее 2000 м³;

* обеспечение лав высокопроизводительным добычным оборудованием;

* проведение новых и ремонт существующих выработок для проветривания шахты.

Такая проектная мощность шахты обеспечивается и по всем остальным звеньям технологической цепочки.

В состав предприятия входит обогатительная фабрика, действующая с 1971 года с глубиной обогащения до 13 мм и проектной мощностью 2100 т.т. по рядовому углю. В настоящее время фабрика находится в аварийном состоянии из-за коррозии строительных конструкций, неоднократной замены и установки дополнительного оборудования, что связано с ухудшением качества горной массы.

В 1994 году “Гипрошахт” выполнил ТЭО реконструкции фабрики, в котором рекомендовано строительство нового корпуса обогащения с доведением глубины обогащения до “0”. В настоящее время ОФ находится в реконструкции по отдельному проекту.

В 1975 году “Гипрошахт” выполнил проект “Вскрытия и подготовки II горизонта шахты”, в котором предусматривалось увеличение мощности шахты до 2250 тыс. тонн рядового угля. В связи со значительным отставанием строительства II горизонта от развития горных работ большая часть запасов II горизонта была отработана по временной схеме, что, в сочетании с нереализованными техническими решениями проекта и значительным ухудшением качества горной массы, привело к образованию “узких” мест в технологической цепи шахты по факторам:

* вентиляция;

* главный подъем;

* технологический комплекс поверхности;

* ограничения по развитию очистного фронта.

Гидрогеологические условия

На площади III горизонта водоносные горизонты, развитые в данном гидрогеологическом разрезе, характеризуются естественным или слабонарушенным эксплуатацией регионом, осуществляя подземный сток в горные выработки и отработанное пространство I и II горизонтов шахты.

Химический состав подземных вод соответствует общей гидрохимической зональности, установленной для Воркутского угольного месторождения. По отношению к бетону подземные воды являются неагрессивными, по отношению к металлоконструкциям (сталь) - слабо и среднеагрессивными.

Формирование обводнённости шахты определяется следующими основными факторами:

* отсутствие водоносныx горизонтов на глубинах отработки пластов;

* перетоки подземных вод из вышерасположенных выработанных пространств в действующие выработки;

* перепуск воды из погашенных и соседних шахт;

* потери технологической воды из противопожарных ставов, при орошении, обмывке выработок и т.д.

В последние годы объем откачиваемой из шахты воды составляет 260 - 330 м³/час (без учета КПД насосных установок). Баланс обводненности складывается следующим образом:

* I горизонт 45-65 м³/час

* II горизонт 55-80 м³/час

* Стволы 19-22 м³/час

* погашенные шахты № 5, № 6, № 7 40-60 м³/час

* перепуск воды с ш. “Юр-Шор” 50 м³/час

* потери технологической воды 40-85 м³/час

В течение 5 лет (1996 - 2000 гг.) приток собственно подземных вод в шахту составил 142 - 197 м³/час, в среднем 175 м³/час. Поскольку сезонные колебания водопритоков не очень велики, указанные значения могут быть приняты за близкие к максимальным.

При отработке III горизонта заметного увеличения обводненности шахты не ожидается. Подработка расположенных на 700 - 900 м выше горных работ как водоносных горизонтов в пакетах D, Е, F печорской серии и интинской свиты, так и поверхностных водоемов и водотоков не приведет к непосредственному проникновению этих вод в выработки III горизонта.

Гидрогеологические условия в разрезе на площади III горизонта говорят о том, что формирование здесь водопритоков в дальнейшем будет происходить за счет перераспределения динамических ресурсов подземного стока из отложений пакетов D, Е, F в отработанное пространство I и II горизонтов, которое уже и сейчас частично происходит в результате влияния депрессионной воронки от горных работ шахты.

После начала очистной выемки угля на III горизонте шахты он будет обводняться за счет поступления воды в отработанное пространство из вышележащих площадей. При этом погоризонтный водоприток будет составлять не более 50% от нормального общешахтного значения, или около 90 м³/час с учетом технологической воды. В определенной степени величина этого водопритока будет зависеть от величины и целостности межгоризонтного целика между II и III горизонтами.

Ожидаемый приток воды к водоотливным установкам II горизонта составит 150 м³/час.

Общий объем откачиваемой из шахты воды с учетом перепуска воды из шахты “Юр-Шор” и потерь технологической воды не должен превышать максимально достигнутого уровня водопритока - 330 м³/час.

В целом гидрогеологические условия площади III горизонта как и поля шахты, характеризуется как простые.

3.5. Качество угля

Качество угля изучалось по данным кернового опробования, материалам отдела технического контроля шахты и института “ПечорНИИпроект”.

По выходу летучих, пластометрии, показателю отражения витринита угли относятся к марке Ж, группе 1Ж и являются ценным технологическим сырьем (коксование, полукоксование). Угли всех рабочих пластов малосернистые, малофосфористые, обладают высокой коксуемостью. Степень обогатимости пластов n₇, n₁₁, n_14+13+12+11 оценивается как средняя, пласта n_14+13+12 - легкая.

Ожидаемая зольность, рассчитанная институтом “ПечорНИИпроект” и рекомендованная для выполнения расчётов при проектировании вскрытия III горизонта, - 38,7%.

Качественная характеристика углей рабочих пластов приведена в таблице 3.2.

шахта пласт угольный залегание

Таблица 3.2

Характеристика углей рабочих пластов

Показатели качества	Ед. изм.	Наименование пласта
		n14+13+12+11 (Мощный)	n14+13+12 (Тройной)	n11 (Четвертый)	n7 (Пятый)
Влага аналитическая ()	%	0,9	0,9	0,9	0,9
Влага рабочая ()	%		4,3	4,0	4,3
Зольность угольных пачек()	%	13,6	14,6	13,1	16,3
Зольность пласта ()	%	17,7	15,4	13,1	16,4
Выход летучих ()	%	32,4	32,2	32,1	32,0
Сера общая ()	%	0,5	0,8	0,8	0,6
Фосфор	%	0,019	0,010	0,010	0,009
Пластометрия: Х	мм	26	25	24	23
Y	мм	21	22	22	22
Теплота сгорания по бомбе ()	МДж	35,4	35,2	35,5	35,5
низшая ()	МДж		27,3	28,9	28,9

Характеристика пластов

Пласт	Опасность по горным ударам	Опасность по внезапным выбросам
	категория опасности	абсолютная отметка, м	категория опасности	абсолютная отметка, м
n14+13+12+11 (Мощный)	опасный	-590	опасный	-400
n14+13+12 (Тройной)	угрожаемый	-345	опасный	-400
n11 (Четвертый)	угрожаемый в сложных условиях опасный	345	неопасный
n7 (Пятый)	угрожаемый	-150	неопасный

Опасность по пыли. Шахтное поле и площадь III горизонта относятся к опасным по взрывчатости угольной пыли.

Силикозоопасность. На площади III горизонта содержание свободной двуокиси кремния во вмещающих породах составляет 21 - 33 %, поэтому все породные забои являются силикозоопасными.

Волнистая гипсометрия. Волнистая гипсометрия пластов отрицательно сказывается на ведении горных работ. В подготовительных выработках и очистных забоях образуются пониженные участки (мульды), которые при определенных условиях могут подтапливаться водой. На отдельных участках в очистных забоях, оборудованных механизированными комплексами, возникает необходимость подрубки пород кровли или почвы.

Сближенность пластов. Рабочие пласты поля шахты ”Северная” являются сближенными, поэтому при отработке одного из них выработки на соседних пластах могут испытывать влияние подработки или надработки и повышенного горного давления.

Расщепление пласта n_14+13+12+11 (Мощного). Отработка пластов n_14+13+12+11 (Мощного), n_14+13+12 (Тройного) и n₁₁ (Четвертого) в зоне расщепления при мощности междупластия от 0,4 до 9,0 м при очень сложной конфигурации линии расщепления сопряжена с большими трудностями по факторам под- и надработанности, выбросо- и удароопасности, газоносности, технологичности перехода линии расщепления очистными работами и т.д. Поэтому представляется целесообразным раскройку площади III горизонта и подготовку запасов производить таким образом, чтобы зона расщепления оказалась в общешахтных целиках: межгоризонтных противопожарных, для охраны капитальных выработок и пр.

Другие горно-геологические условия:

температурные условия не вызовут осложнений, так как на глубине 1000 м температура пород не превышает 18°С;

угли рабочих пластов не склонны к самовозгоранию;

аномалий естественной радиоактивности на площади III горизонта на обнаружено.

Порядок отработки пластов в блоках

В пределax III горизонта проектируется отработка пластов “Мощного”, “Тройного”, “Четвертого” и “Пятого”. Три последних отрабатываются в настоящее время на площади первого и второго горизонтов шахты. Все перечисленные пласты потенциально опасны по проявлению горных ударов, так как склонны к упругим деформациям и хрупким формам разрушения под нагрузкой. Наиболее опасными по динамическим формам проявления горного давления являются пласты “Тройной” и “Мощный”. В соответствии с п.1.8 [14] в качестве комплексного регионального мероприятия по предотвращению как горных ударов, так и внезапных выбросов угля и газа, на пластах “Тройном” и “Мощном” при отработке III горизонта проектом предусматривается восходящий порядок отработки пластов в блоках с первоочередной выемкой пластов “Четвертого” и “Пятого”, не проявляющих в пределах поля шахты “Северная” высокой динамической активности и согласно “Перспективным геомеханическим схемам регионального управления выбросо- и удароопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов на шахтах Печорского бассейна”, являющихся защитными по отношению к пластам “Тройному” (южный блок) и “Мощному” (северный блок) соответственно. Эффективность защитной подработки пласта “Тройного” пластом “Четвертым” подтверждена опытом работы не только шахты “Северная”, но и шахт “Воркутинская”, “Комсомольская”, “Заполярная”.

Проектируемая система разработки - длинные столбы по простиранию, подготовка очистных забоев - одинарными выработками по бесцеликовой схеме.

Пласты “Четвертый” и “Пятый” подготавливаются и отрабатываются с прогнозом удароопасности и выполнением локальных профилактических мероприятий, разрабатываемых в соответствии с “Инструкцией…”.[14]

Календарным планом развития горных работ предусматривается планомерная отработка запасов всех пластов по площади без углов, выступов и целиков при общем направлении отработки от выработанного пространства на массив. Вскрытие пластов “Мощного” и “Тройного” предусматривается в защищенной зоне полевыми выработками, пройденными с защитных пластов.

Выемка защитных пластов (как и остальных пластов) предусмотрена уз-козахватными комбайнами на полную мощность с управлением кровлей полным обрушением без оставления целиков в выработанном пространстве, с бесцеликовой схемой охраны промежуточных штреков и прямоточной схемой проветривания выемочных участков.

Рациональное соотношение горных работ на защитных и защищаемых пластах предусматривает учет фактора времени защитного действия по п.3.5 “Инструкции... по горным ударам” и величины максимально допустимого опережения работ по защитным пластам. [14]

Календарный план отработки пластов должен составляться с учетом того, что лавы пластов “Тройного” и “Мощного” будут отрабатываться в пределах защищенных зон не более, чем через пять лет после отработки защитных пластов “Четвертый” и “Пятый”.. Это позволит вести отработку и подготовку пластов “Мощного” и “Тройного” без профилактических мероприятий по предотвращению горных ударов.

Пространственное расположение очистных работ на смежных пластах регламентируется п. 15 приложения 5 “Инструкции...” и в случае, если ширина выработанного пространства по защитным пластам превысит величину L₁, равную для условий III горизонта 170 м, под серединой выработанного пространства на защищаемых пластах нагрузки восстанавливаются до опасных пределов и защитное действие, следовательно, исчезает. Опережение работ защитного пласта по отношению к защищаемому в этом случае определяется с учетом мощности междупластья и величины угла давления и составляет 185,3 м и 180,2 м для смежных пар пластов “Мощный” - “Пятый” и “Тройной” - “Четвертый” соответственно.

Согласно рекомендаций ВНИМИ максимальное опережение очистных забот по защитным пластам “Четвертому” и “Пятому” также ограничивается из условия восстановления опасных нагрузок и не должно превышать 450 м. В выработках защищаемых пластов, располагающихся в зонах восстановления опасных напряжений (при величине опережения более 170 м) должен выполняться локальный прогноз степени удароопасности по п. 5 “Инструкции...” или получено заключение ВНИМИ об эффективности защитного действия подработки по п. 3.5 “Инструкции...”.

Схема подготовки площади Ш горизонта

Площадь III горизонта представляет двухстороннюю панель с отработкой по простиранию от границ к центру. Порядок отработки пластов:

* в северном крыле панели - “Пятый” - первоочередной, далее “Мощный” после защитной подработки;

* в южном крыле панели первоочередной пласт “Четвертый”, далее “Тройной".

Направление отработки ярусов в северном и южном крыле панели традиционное - от горизонта -748м до границ шахтного поля.

Двусторонняя панель подготавливается четырьмя штреками III горизонта:

* откаточным и конвейерным, проводимыми по пластам “Пятому” и “Восьмому” для отработки пласта “Пятого”;

* откаточным и конвейерным, проходимыми по пластам “Четвертому” и n₁₀ - для отработки пластов “Мощного”, “Тройного” и “Четвертого”.

Пласт “Тройной” вскрывается с откаточного штрека горизонта - 748м квершлагами, проходимыми в зону, защищенную подработкой пластом “Четвертым”. В этой зоне проходится и углубляется по мере необходимости откаточный штрек по пласту “Тройному”.

Штреки III горизонта проходятся к сдаче горизонта по пласту “Пятому” на длину 880 м, по пласту “Восьмому” на длину 520 м. Откаточный и конвейерный штреки по пластам “Четвертому” и n_IO - на длину, соответственно 530 и 500 м. По мере отработки запасов эти выработки будут углубляться. После того как выработки по пластам “Пятому” и “Восьмому” будут пройдены до нижней технической границы, строится водоотливный комплекс III горизонта.

Назначение откаточных штреков - доставка материалов, оборудования и людей, подача свежей струи воздуха к очистным и подготовительным работам; конвейерных штреков - транспорт горной массы и выдача исходящей струи воздуха от подготовительных работ.

Проектный профиль откаточных штреков III горизонта (уклон до 0,05) позволяет применять электровозную откатку, конвейерные штреки оборудуются конвейерами 2Л100У, 1Л120, напочвенными дорогами типа ДКН4-3.

В верхней части штреков на пересечении с магистральными выработками горизонта -748 м устраивается верхняя приемная площадка.

Штреки проходятся в 300 - 500м южнее линии расщепления пласта “Мощного”, что обусловлено следующими положениями:

* полная подработка пластом “Пятым” наиболее опасной, с точки зрения динамических проявлений, зоны расщепления пласта “Мощного”. Это позволяет проходить выработки по пласту “Мощному” (промштреки, заезды на промштреки и т.д.) в зоне расщепления, после подработки, без каких-либо мероприятий по предупреждению внезапных выбросов;

* выемка запасов пласта “Мощного” с минимальными потерями.

При проектном положении штреков остается неотработанная полоса угля по пласту “Тройному” и “Четвёртому” между линией расщепления и целиком под штреки. Однако этот недостаток может быть сведен до минимума следующей отработкой запасов при погашении штреков совместно с целиком под штреки.

На южном крыле, у границы с шахтой “Воркутинская”, ниже горизонта -748 м проходятся фланговые сбойки для вывода исходящей струи от очистных работ.

Фланговые сбойки проходятся по пласту “Четвёртому” и примыкают к магистральным выработкам горизонта -748 м. Для исходящей струи с пласта “Тройного” проходятся квершлаги с фланговой сбойки пласта “Четвёртого”. Вариант проведения фланговой вентиляционной сбойки по пласту “Тройному” в защищённой зоне не рекомендуется т.к. ведёт к большим потерям запасов в целиках.

На горизонте -748 м существующий полевой откаточный штрек проходится до границы шахтного поля. После выхода почвы штрека на почву пласта “Четвёртого”, выработка проходится по горизонту. Магистральный конвейерный штрек, пройденный по пласту “Пятому”, удлиняется до верхней приемной площадки и будет являться основной магистралью для транспорта горной массы с III горизонта. Удлиняется до границы и существующий конвейерный штрек по пласту “Четвёртому”. Полевой откаточный штрек используется для подачи свежего воздуха, вспомогательного транспорта и доставки людей, конвейерный штрек пласта “Четвёртого” для транспорта горной массы от очистных и подготовительных работ, которые будут вестись на II горизонте одновременно с работами на III горизонте. После полного перехода очистных и подготовительных работ на III горизонт, конвейерный штрек по пласту “Четвёртому” будет использоваться для исходящей струи с III горизонта.

Между горизонтами -748 м и -565 м на границе с шахтой “Воркутинская” проходятся две вентиляционные сбойки для вывода исходящей струи воздуха от горных работ на III горизонте и дегазационных ставов. Сбойки проходятся по пластам “Четвертому” и n₁₀. По пласту “Тройному” в качестве фланговой вентиляционной сбойки сохраняется последний выемочный бремсберг. Сохранение этой выработки необходимо для вывода людей в аварийной ситуации. Конвейерный штрек пласта “Тройного” и фланговая сбойка проветриваются свежей струёй.

Фланговые выработки для пластов “Пятый” и “Мощный” проходятся вдоль границы с бывшей шахтой “Юр-шор” и обеспечивают вывод исходящей струи.

Строительный объем горных выработок в свету приведен в таблице П.2.3.

Система разработки, механизация очистных работ

В соответствии с горно-геологическими условиями залегания пластов и вышеописанными схемами подготовки принимается система разработки длинными столбами с управлением кровлей полным обрушением.

Нарезка лав производится одинарными выработками при бесцеликовой охране промежуточных выработок и прямоточной схемой проветривания выемочного участка с обособленным разбавлением метана по источникам его выделения. Подача свежего воздуха производится по обеим промежуточным выработкам. Выдача исходящей струи - по конвейерной выработке, поддерживаемой позади лавы на границе “массив - выработанное пространство”.

Эта система, успешно применяемая на шахтах ОАО “Воркутауголь” и шахте “Северная”, позволяет обеспечить по газовому фактору высокие нагрузки на очистные забои, характеризуется минимальными потерями и объемами проходки. К недостатку её следует отнести значительный объем работ по поддержанию выработок за лавой с подрывкой почвы. Порода от подрывки, как правило, грузится на конвейерную линию лавы, что увеличивает зольность горной массы.

Длина выемочного столба при отработке III горизонта составит до 2 км.

В настоящее время шахтой отрабатываются столбы длиной до 2 км. Увеличение сечения промежуточных выработок с учетом ожидаемых смещений вмещающих пород, применение механизированных комплексов нового технического уровня, повышенной надежности и увеличенным межремонтным сроком службы позволит успешно отрабатывать выемочные столбы проектной длины.

Исходя из горно-геологических условий, рекомендуются следующие механизированные комплексы:

* пласт “Мощный” - типа КМ - 142 - 2 типоразмер, предназначенный для выемки пологих пластов мощностью 2,7-5,0 м с непосредственной кровлей до неустойчивой, основной - до труднообрушаемой. Удельное давление на почву не более 2,5 МПа;

* пласт “Тройной” - типа КМ - 142 - 1 типоразмер, предназначенный для выемки пологих пластов мощностью 2-3,5 м и с теми же характеристиками кровли и почвы, что и 2 типоразмер;

* пласт “Четвертый” - типа КМ - 138 (КМ - 138А), 1 типоразмер, предназначенный для выемки пологих пластов мощностью 1,2-1,65 м и с теми же характеристиками кровли и почвы, что и КМ - 142;

* пласт “Пятый” - типа КД - 90, КАМ 1 типоразмер, предназначенный для выемки пологих пластов мощностью 0,6-1,5 м, с непосредственной кровлей до неустойчивой включительно. Необходимо отметить, что перечисленные комплексы, кроме KM - 138, на шахте не эксплуатировались.

В качестве очистных комбайнов предлагается использование модернизированных комбайнов типа К85 для тонких пластов, К500 для пластов средней мощности и новых комбайнов типов К300 и К800П.

Переход на комплексы нового технического уровня - одна из основных задач шахты, решение которой позволит уменьшить количество лав, увеличить нагрузку и перевести шахту в категорию устойчиво прибыльных предприятий.

Замена комплексов будет осуществляться постепенно, поэтому в ближайшей перспективе будет продолжена эксплуатация и существующего оборудования: 2ОКП - 70, КД - 80. Окончательно типы комплексов уточняются в процессе эксплуатации в зависимости от фактических технико-экономических результатов работы механизированных комплексов нового поколения, производство которых только осваивается.

Длина очистных забоев - от 170 до 260 м, окончательно уточняется в процессе эксплуатации в зависимости от фактических горно-геологических, технических факторов и в соответствии с технической характеристикой очистного оборудования, эксплуатирующегося в каждом конкретном очистном забое.

Настоящим проектом нагрузки на лавы приняты на уровне ТЭО с учётом фактически достигнутых на шахте и возможностей вентиляционной сети. Как показывают расчёты, нагрузки на лавы по пластам “Мощному” и “Тройному” определяются только возможностями выемочной техники и при надёжной её работе, могут быть увеличены. Это позволит перейти на работу тремя очистными забоями, что улучшит экономическиe показатели. Для расчётов вентиляции, дегазации и противопожарной защиты проектом принимаются четыре лавы в постоянной работе, как вариант более тяжёлый по этим факторам. Переход на работу тремя очистными забоями перечисленные позиции только облегчает.

Показатели по системе разработки на максимальное развитие работ на Ш горизонте приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5

Наименование показателей	Показатели по пластам
	Мощный	Тройной	Четвертый	Пятый
Средняя полезная мощность пласта, м	3,97	2,37	1,43	0,88
Угол падения пласта, град.	2-5	2-5	2-5	2-5
Дпина очистного забоя, м	170	250	250	170
Механизация очистных забоев	KM-142 (2УКП)	KM-142 (ОКП70)	KM-138 (КМ138А)	КАМ (КД80)
Полезная ширина захвата выемочного механизма, м	0,63	0,63	0,63	0,8
Количество очистных забоев на III горизонте	1	1	1	1
Среднесуточная нагрузка на очистной забой, т/сут.(товарный уголь)	3500	2100	1200	700
Суточное подвигаение линии очистных забоев, м	3,8	2,6	2,5	3,4
Годовое подвигание линии очистных забоев, м/год	1140	780	750	1039

Для обеспечения постоянного опережения в отработке защитных пластов, календарные планы должны составляться из условия поочерёдной работы одной из лав по производительным пластам в режиме резервной. Отработка пластов “Пятого” и “Мощного” у нижней границы шахтного поля, на площади с короткими столбами должна осуществляться по специальному проекту. Технология отработки этого участка шахтного поля может быть нетрадиционной (разворот комплексов, камерно-столбовые системы и т.д.) и должна быть уточнена с учётом возможностей, сложившихся к началу его отработки.

Добыча угля по годам в значительной степени зависит от освоения высоких нагрузок на лавы по пластам “Мощному” и “Тройному”.

Размещено на Allbest.ru