Технология и комплексная механизация подземной разработки крутых пластов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра геотехнологии

Курсовой проект

по теме: «Технология и комплексная механизация подземной разработки крутых пластов»

Выполнил: ст.гр. ГП-14у

Шабаев А.Б.

Проверил:

доц., к.т.н. Коряга М. Г.

Новокузнецк 2016



Содержание

Введение

1. Выбор технологической схемы очистных работ

2. Расчет нагрузки на щитовой забой

3. Расчет нагрузки на забой с комбинированным гибким перекрытием

4. Расчет нагрузки на забой при отработке агрегатом по падению

5. Расчет нагрузки на забой при отработке мехкомплексом по простиранию

6. Расчет линии и числа очистных забоев

7. Расчет параметров локомотивной откатки

8. Расчет пропускной способности ОСД

Заключение

Список литературы



Введение

В ходе реструктуризации угольной промышленности России шахты, разрабатывающие крутые и круто-наклонные угольные пласты в Печорском, Кизеловском и Кузнецком бассейнах, а также на угольных месторождениях Сахалина, были закрыты из-за низких технико-экономических показателей. Это объясняется тем, что используемые технологии отработки подобных месторождений характеризуются многооперационностью и высокой трудоёмкостью, особенно на подготовительных и нарезных работах.

Именно поэтому в настоящее время крутые пласты каменных углей отрабатываются лишь на единичных шахтах России и Украины. Вместе с тем необходимо отметить, что только на крутых и круто-наклонных пластах была внедрена агрегатная выемка угля конвейеростругами, полосами по падению (агрегаты АЩ и АНЩ) и безлюдная выемка стругами-таранами, при подвигании забоя по простиранию [1, 2].

Создание механизированных комплексов для крутых угольных пластов позволит достигнуть высоких нагрузок на очистной забой, однако это связано с решением проблемы управления механизированной крепью в плоскости пласта [3]. Использование комплектных механизированных крепей позволит обеспечить управляемость секциями крепи, например, трёхсекционными комплектами, но не решит проблему вывода людей из очистного забоя [4].

В этой связи необходимо ускорить создание и внедрение автоматизированных угледобывающих агрегатов для наклонных, крутых и круто-наклонных пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое.

Целью курсового проекта является, сравнение различных технологий выемки угля, выбор рациональной для условий шахтного поля технологической схемы выемки угля, которая обеспечивает необходимую нагрузку на очистной забой, высокую производительность труда и безопасности труда при ведении горных работ.

При выполнении проекта решаются следующие задачи:

1. Выбор технологической схемы очистных работ;

2. Расчет нагрузки на щитовой забой;

3. Расчет нагрузки на забой с комбинированным гибким перекрытием;

4. Расчет нагрузки на забой при отработке агрегатом по падению;

5. Расчет нагрузки на забой при отработке мехкомплексом по простиранию;

6. Расчет линии и числа очистных забоев;

7. Расчет параметров локомотивной откатки;

8. Расчет пропускной способности ОСД;

технологический подземный забой производительность



1. Выбор технологической схемы очистных работ

Принимается способ вскрытия вертикальными стволами с этажными квершлагами.

Схема подготовки этажная, способ подготовки индивидуальный, пластовый с однокрылыми выемочными полями.

Проведение подготовительных выработок осуществляется комбайном Темп1-М.

Система разработки без деления на слои, выемка осуществляется агрегатом по падению ЩРПМ с локомотивной откаткой до ствола со скиповым подъемом.

2. Расчет нагрузки на щитовой забой

Пласт №1, m=3,8 м, =55°.

Предварительная оценка месячной нагрузки на забой, т/мес

, (1)

где - нормативный коэффициент нагрузки;

- коэффициент числа забойщиков;

- коэффициент перевыполнения нормы;

- количество забойщиков;

- число смен в сутках;

- число рабочих дней в месяце;

- вынимаемая мощность пласта, м;

- угол падения пласта, град.



т/мес

Детальный расчет суточной нагрузки на щитовой забой, т/сут:

1. Затраты времени на заряжание шпуров, , чел-мин/т

, (2)

чел-мин/т

2. Суммарные затраты времени на вспомогательные операции, чел-мин/т

, (3)

чел-мин/т

3. Расчет нагрузки на забой, т/сут

, (4)

где - коэффициент типа крепи печей;

- продолжительность смены, мин;

- длина секции щита, м;

- длина очистного забоя, м;

- число рабочих смен в сутки.

4. Расчет месячной добычи, т/мес

, (5)

т/мес

3. Расчет нагрузки на забой с комбинированным гибким перекрытием

Пласт №1, m=3,8м, =55°.

1. Предварительная оценка нагрузки на забой, т/сут

, (6)

где - количество забойщиков;

- число смен в сутках;

- продолжительность смены, мин.

2. Расчет месячной добычи, т/мес

, (7)

где - количество забойщиков;

- суточная добыча угля, т/сут.

3. Уточненная нагрузка на забой, т/мес

, (8)

где - нормативный коэффициент нагрузки;

- коэффициент числа забойщиков;

- коэффициент перевыполнения нормы;

- количество забойщиков;

- число смен в сутках.

т/мес

4. Расчет нагрузки на забой при отработке агрегатом по падению

Пласт №1, m=3,8м, =55°.

1. Длительность вспомогательных операций, мин/цикл

, (10)

где - время на посадку щита (агрегата) мин;

- время на передвижку конвейероструга, мин;

- время на погашение печи, мин;

- время на снятие угольного откоса, мин.

мин

2. Длительность ремонтно-подготовительных работ, мин/цикл

, (11)

где - коэффициент непредвиденных перерывов;

-шаг выемки угля, м;

-скорость вертикальной подачи, м/мин;

-скорость горизонтальной подачи, м/мин;

- вынимаемая мощность пласта, м;

-ширина начального вруба, м;

-число смен по выемке угля.

3. Длительность технологического цикла, мин/цикл

, (12)



4. Суточная добыча угля, т/сут

, (13)

где - длительность смены по добыче угля, мин;

- число смен по выемке угля;

- длина очистного забоя, м;

- плотность угля, т/м;

- коэффициент извлечения угля.

5. Расчет месячной добычи, т/мес

, (14)

где - число рабочих дней в месяце;

- суточная добыча угля, т/сут.

5. Расчет нагрузки на забой при отработке мехкомплексом по простиранию

Пласт №4, m=2,5м, =55°.

1. Расчет коэффициента отжима



, (15)

где - ширина захвата шнека (барабана), м;

- вынимаемая мощность пласта, м.

2. Расчет усилия на зубке исполнительного органа, кг

, (16)

где - длительная мощность электродвигателя(лей) режущей, Квт;

- коэффициент полезного действия (КПД) редуктора;

- скорость резания, м/с;

- число резцов в контакте с массивом.

3. Расчет толщины среза, см

, (17)

где - сопротивление резанию, Нм.

4. Допустимая скорость подачи по выемке (резанию) угля, м/мин

, (18)

5. Допустимая скорость подачи по тяговому усилию, м/мин

, (19)

где - составляющая усилия подачи в направлении резания;

- усилия подачи, т/с;

- масса комбайна, т;

- угол падения пласта, град.

6. Время на выполнение вспомогательных операций, мин/цикл

, (20)

где - длина машинной части лавы, м;

- время на передвижку секции, мин;

- длина секции, м.

7. Время на выполнение ремонтно-подготовительных работ, мин/цикл

, (21)

где - коэффициент совмещения выемки и крепления;

- число смен по выемке угля.

8. Коэффициент совмещения операций выемки и крепления

, (22)

9. Длительность очистного цикла, мин

, (23)

10. Суточная добыча угля, т/сут

, (24)

где - плотность угля, т/м.

11. Расчет месячной добычи, т/мес

, (25)

где - число рабочих дней в месяце (принимается =25,4);

- уточная добыча угля, т/сут.

Таблица - 1 Сводная по технологии отработки пластов месячной нагрузки на забой

	Щитовая	КГП	АНЩ	ОКМ
Пласт №1	25908	8491	24917,4
Пласт №2	4597,4	8054	17983,2
Пласт №3	10160	8367	22784	12382,5
Пласт №4	8742,5	8274	21590	18991,6
Пласт №5	4597,4	8054	17983,2



6. Расчет линии и числа очистных забоев

1. Средневзвешенная производительность пластов, т/м

, (26)

где - мощность i-ого отрабатываемого пласта ,м;

- плотность угля i-ого отрабатываемого пласта, т/м.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Таблица - 2 Расчет средневзвешенной производительности пластов

, м	3,8	1,5	3	2,5	1,5
, т/м	1,35
Средневзвешенная производительность, т/м	6,838

2. Средневзвешенная нагрузка на очистной забой, т/сут

, (27)

где - нагрузка на забой для i-ого отрабатываемого пласта, т/сут

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.



Таблица - 3 Расчет средневзвешенной нагрузки на очистной забой

, м	3,8	1,5	3	2,5	1,5
,т/сут	1020	708	897	850	708
Средневзвешенная нагрузка на забой, т/сут	706,5854

3. Средняя длина очистного забоя, м

, (28)

где - длина очистного забоя для i-ого отрабатываемого пласта, м.

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

Таблица - 4 Расчет средней длины очистного забоя

, м	3,8	1,5	3	2,5	1,5
, м	60
Средняя длинна очистного забоя, м	47,80488

4. Годовое подвигание линии очистных забоев, м

, (29)

где - коэффициент извлечения угля;

- число рабочих дней в году (330);

- коэффициент влияния горно-геологических условий (0,7-0,95).

5. Действующая линия очистных забоев, м

, (30)

где - годовая добыча угля, т;

- коэффициент добычи угля из очистных забоев;

- коэффициент добычи угля из действующих забоев.

6. Число действующих очистных забоев

, (31)

где - коэффициент запаса.



7. Расчет параметров локомотивной откатки

1. Время движении с грузом, мин

, (32)

где - расстояние транспортирования, км;

- скорость движения с грузом, км/ч.

2. Время движения порожняком, мин

, (33)

где - скорость движения без груза, км/ч.

3. Расчет продолжительности рейса, мин

, (34)

где - время нахождения в ОСД, мин;

- время загрузки состава, мин;

- длительность дополнительных операций, мин.

4. Производительность локомотивной откатки, т/сут

, (35)

где - число локомотиво-составов в работе, мин;

- длительность работы локомотивной откатки, мин;

- число вагонов в локомотиво-составе;

- грузоподъемность вагонетки, т;

- коэффициент использования подвижного состава (0,9).

8. Расчет пропускной способности ОСД

1. Коэффициент выхода угля

, (36)

где - грузопоток по углю, т/сут;

- грузопоток по породе, т/сут.



2. Производительность ОСД по технологии откатки, т/сут

, (37)

где - грузоподъемность состава по углю, т;

- длительность работы ОСД в течение суток, ч;

- длительность такта ОСД (2-4 мин);

- коэффициент неравномерности откатки (1,25-1,5).

т/сут

3. Производительность ОСД по условию разгрузки над ямой, т/сут

, (38)

где - грузоподъемность вагонетки, т;

- число одновременно разгружаемых вагонов;

- время разгрузки вагонетки (40-60 с);

т/сут

4. Итого по ОСД 1590 т/сут

5. Производительность скипового подъема

, (39)

где - длительность работы подъема в течение суток, ч/сут;

- грузоподъемность скипа, т;

- глубина ствола (высота подъема) м;

- пауза между циклами (10-12 с);

- расчетный коэффициент (3-3,5).

т/сут



Заключение

В ближайшие 10-15 лет структура промышленных запасов, эффективная разработка которых на сегодняшний день возможна только щитовой системой, сохранится, о чем можно судить по объему добычи угля на шахтах за последние годы с использованием щитовой системы.

В основу совершенствования технологии щитовой выемки угля на шахтах должны быть положены направления по обеспечению механизированной выемки угля и его доставки вдоль очистного забоя, а также технические направления, которые могли бы устранить негативные последствия проявления повышенного горного давления, т.е. обеспечить разгрузку пластов от горного давления и устранить перепуск обрушенных пород с верхних горизонтов.

Произведённое сравнение нагрузок по расчётным технологиям по пласту №4 дали значения: щитовая т/мес, КГП т/мес, АНЩ т/мес, но большая нагрузка обеспечивается ОКМ т/мес.

В процессе анализа работы агрегатов ЩРПМ установлено:

1 Применение механизированной выемки угля обеспечило более высокую культуру и безопасность работ.

2 Раздельная передвижка крепи агрегата по почве и кровле пласта позволяет осуществлять постоянную опору на целик, что исключает произвольную самопередвижку крепи по падению пласта и уменьшает вероятность прорыва породы в призабойное пространство.

3 Выявлена высокая приспособляемость крепи агрегата к почве пласта и к линии очистного забоя.

4 Возможность проведения буровзрывных работ в подкровельной пачке расширяет диапазон применения типоразмера агрегата по мощности пласта, позволяет проходить сбросы и другие нарушения.

5 Высокий процент унификации (85%) снижает затраты на изготовление и разработку, позволяет в сжатые сроки наладить серийное производство.

6 Демонтаж секции крепи агрегата ведется под защитой собственных деревянного накатника перекрытий одноразового использования.

7 Низкая металлоемкость (0,6 т/м2 отрабатываемой площади очистного забоя) в сравнении с существующими агрегатами (2АНЩ -1,65 т/м2).

Таким образом, испытания агрегатов ЩРПМ доказали их высокую работоспособность и приспособляемость к сложным горно-геологическим условиям, высокую надежность и полноту выемки угля по мощности пласта, удобство обслуживания их в эксплуатации, более высокую культуру и безопасность ведения очистных работ.

Суточная нагрузка на очистной забой при отработке пласта №1 м=3,8м агрегатом по падению составила 24917,4 т/мес.

Для выемки угля проектом было принято использование щитового агрегата ЩРПМ.

Для транспортировки угля, по этажному квершлагу была принята локомотивная откатка до скипового ствола. Также доставка оборудования и материалов осуществляется локомотивной откаткой.

Откатка обеспечивает нагрузку 169113 т/мес, производительность скипового подъёма составляет 65938 т/мес, что позволяет принять выбранную технологию.



Список литературы

1. Домрачев А.Н. Технология и механизация разработки крутонаклонных и крутых пластов: метод. реком. / А.Н. Домрачев, М.Г. Коряга; СибГИУ. - Новокузнецк, 2011. - 98 с.

2. Направления комплексной механизации разработки крутых и наклонных пластов. Под редакцией Л.Е. Графова. - М.: Недра, 1974. 208 с.

3. Машины и оборудование для угольных шахт. Справочник. Под редакцией Герасимова В.П. М.: Недра, 1979. 316 с.

4. Ивко В.И. Ориентирование механизированных крепей в плоскости пласта. М.: Недра. 1971. 85 с.

5. Шаровар И.И. Исследование влияния горно (геологических и горнотехнических факторов на управление механизированной крепью на наклонных пластах средней мощности. Специальность 05.15.02 - «Подземная разработка и эксплуатация угольных, рудных и нерудных месторождений». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МГИ, 1975. -14 с.

6. Документированная процедура ДП СМК 4.2.3-3.0-2009. Система менеджмента качества. Управление документацией. Оформление выпускных квалификационных работ,отчетов по практике, курсовых проектов и работ. Новокузнецк: СибГИУ, 2009. - 50 с.

7. Бурчаков А.с., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. - М.: Недра, 1982. - 423 с.

8. Шаровар И.И. Перспективные технологии агрегатной выемки крутых угольных пластов / И.И. Шаровар, В.Г Виткалов / Журнал "Горная Промышленность" - 2009 - №1. - С. 60.

Размещено на Allbest.ru