Организация выемки угля

ВВЕДЕНИЕ

 

Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране, характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений бурых и каменных углей расположенных в различных природно-климатических зонах. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом создания необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспортирование полезного ископаемого и грузов, на проветривание и создание удовлетворительных условий труда горнорабочих.

Республика Казахстан - государство  с огромными запасами различного минерального сырья.В топливном  балансе Республики Казахстан основное значение наряду с нефтью и природным  газом имеет ископаемый уголь. Его  доля в выработки электроэнергии составляет 90%, в коммунально-бытовом  секторе до 50%.

Подземный способ разработки продолжает увеличивать добычу как коксующихся, так и энергетических углей. Повышение темпов добычи углей подземным способом невозможно без обеспечения достаточного уровня горноподготовительных работ, улучшение организации проведения горных выработок, снижение себестоимости, внедрение новых добычных машин и механизмов, совершенствование способов крепления и последующее поддерживания их в рабочем состоянии, обеспечения мероприятий по безопасности и комфортабельности труда горнорабочих.

Технический прогресс в угольной промышленности при подземном способе добычи осуществляется на основе широкого внедрения  прогрессивной технологии, расширения комплексной механизации очистных работ.

Большое значение имеет автоматизация  процессов добычи угля. В настоящее время на шахтах «АрселорМиттал» идет внедрение новых, зарубежных технологий крепления горных выработок, использование новых добычных комбайнов SL-300, SL-500, обновленных и измененных для наших условий добычных комплексов.

На шахтах получает дальнейшее развитие движения бригад, работающих с нагрузкой 2000 тонн в сутки и более на один очистной забой. Это наиболее рациональная и прогрессивная технология ведения  очистных работ с применением  нового оборудования, позволяющего существенно  увеличить нагрузку на очистной забой  и, таким образом, снизить себестоимость  угля.Данный курсовой проект выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения задач проектирования и организации работ в очистном забое.

Задачами проекта являются: выбор  рациональной схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, выбор системы разработки и расчет некоторых ее параметров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШАХТЕ

Поле шахты расположено в  юго-восточной части Тентекского  района, являющегося западной окраиной Карагандинского угольного бассейна. Из принятых к отработке пластов  Тентекской и Долинской свит в  настоящее время шахтой разрабатываются  пласты Д₁₁, Д₆ и имеются на балансе запасы пластов – Т₁, Т₃, Д₁₀, Д₉, Д₆, Д₅, Д₄, Д₃, Д₁-164535000 т. В стадии монтажа лавы 314 Д₆-1-В, 314 Д₆-2-В относительное газовыделение 38м³/т.

Поле шахты «Ленина» находится на территории Мичуринского района Карагандинской области, в восточной части Тентекского  угленосного района Карагандинского бассейна, в 50 км к западу от города Караганды на территории Шахтинского городского района Карагандинской области Республики Казахстан. Ближайший населённый пункт город Шахтинск расположен в 7 км на юго-восток от участка разведки;

Областной центр город Караганда 50 км на северо-восток, железнодорожная  станция Карабас МПС находится  в 35 км на юго-восток.

Участок расположен в районе, хорошо освоенном промышленностью в  радиусе до 15 км от него находится 3 действующие шахты (Казахстанская, Тентекская,  Шахтинская). На северо-востоке поле шахты «Ленина» граничит с полем шахты Казахстанская, а на юго-западе Тентекской.

Численность и квалификационный состав трудящихся по шахте следующий:

рабочие, всего - 1756 человек; в том числе:

подземные - 1461 человек;

на поверхности -416 человек;

ИРТ и горных мастеров - 277 человек.

Площадь поля шахты составляет 18,5 км². Шахты между собой, а также с городами Караганда, Шахтинск, Сарань, Абай, рабочими посёлками Шахан, Новодолинский соединены шоссейными дорогами. Кроме профилирующей для района угледобывающей промышленности, имеются завод синтетических моющих средств, завод НОММ и ряд мелких предприятий народного хозяйства. В качестве бутового и строительного камня используются альбитофары и порфириты Байжанского и Карабаского месторождений.

Естественных водоёмов в районе нет. Река Тентек, протекавшая ранее  с юга на север по восточной  окраине мульды перегорожена у истоков, в районе озера Сасык-Куль земляной дамбой.

Основными потребителями углей  района являются Карагандинский металлургический комбинат и в прошлом заводы Урала.

Климат района резко континентальный. Ветры частые и сильные, причём в  зимний период преобладают ветры  юго-западного направления.

Источниками питьевого водоснабжения  для города и шахты является Котурское  месторождение, расположенное в  юго-западной части Чурубай-Нуринской  синклинали.

Снабжение предприятий  города и  шахты электроэнергией осуществляется от Шахтинской ТЭЦ через высоковольтную линию электропередач от подстанций Топарской ГРЭС-2.

2. КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТНОГО ПОЛЯ

 

Промышленная угленосность поля шахты  им. «Ленина» связана с отложениями долинской и тентекской свит среднего карбона. Долинская свита общей мощностью 530-560 м заключает 11 угольных пластов (Д₁-Д₁₁).В отложениях тентекской свиты мощностью 500-540 м установлено 17 пластов и пропластков угля, из которых в пределах поля шахты «Ленина» имеют распространение только пласты Т₁ и Т₃.

Угольные пласты долинской свиты  залегают в разрезе отчетливо  выделяющимися группами более или  менее сближенных пластов, из которых  нижняя подсвита включает пласты Д₁-Д₅, средняя Д₆-Д₈и верхняя Д₉-Д₁₁.

Нижняя подсвита включает пласты Д₁, Д₂, Д₃, Д₄ и Д₅, залегающие в интервале разреза мощностью 70-80 м. В целом по бассейну мощность их колеблется от 0,8 до 1,4 м, редко превышая 1,5-2 м. Наиболее устойчивым пластом нижней подсвиты является пласт Д₁, остальные пласты в целом по бассейну неустойчивые. Строение пластов простое, состоящее из двух, реже трех угольных пачек, разделенных прослоями аргиллитов и углистых аргиллитов мощностью 0,05-0,2 м.

Пласт Д₁-простого строения, с одним-двумя прослойками мощностью 0,2-0,3 м. Общая мощность пласта 0,8-1,9 м, относительно выдержан.

Пласт Д₃ - простого строения, тонкий, мощностью 0,52-1,08 м, к югу мощность меняется до 0,05-0,2 м, относительно выдержан.

Пласт Д₄- тонкий, мощностью от 0,61 до 1,23 м. Две пачки угля мощностью 0,1-0,3 м. Вынимаемая мощность принята 0,7 м. Площадь с кондиционной мощность составляет 45%.

Пласт Д₅ - простого строения, тонкий, мощностью 0,58-0,97 м. В кровле и почве пласта отмечается от одного до двух прослойков угля, удаленных от основной пачки до 0,2-0,5 м. Вынимаемая мощность 0,6 м. Площадь с кондиционной мощностью составляет 70% от всей площади пласта.

Средняя подсвита включает пласты Д₆, Д₇ и Д₈, из которых пласт Д₆ является наиболее мощным и устойчивым. Строение пластов относительно простое. В пласте Д₆ присутствуют от двух до пяти прослоев аргиллита, верхняя пачка угля мощностью порядка 1 м отделена прослоем аргиллита или слабоуглистого аргиллита мощностью 0,15-0,2 м; на отдельных участках его мощность увеличивается до 0,8 м или уменьшается до 0,05м. Мощность других породных прослоев незначительна и в основном составляет 0,02-0,05 м.

 Пласт Д₆– самый мощный пласт на поле шахты. Мощность пласта на участке отработки пласта варьирует от 5м у монтажной камеры до 6,5м у границы остановки лавы.  Средняя мощность составляет 5,8м.

Уголь пласта самовозгорающийся.  Непосредственная кровля пласта представлена аргиллитами и алевролитами. Аргиллиты  представлены серыми разностями с трещинами диагенеза.  Основная кровля пласта представлена преимущественно алевролитами,  подчинённое значение имеют песчаники. Мощность аргиллитов непосредственной кровли меняется от 0,3м до 1,5-Зм.  Алевролит основной кровли представлен серыми разностями, участками аргиллитоподобный, с линзами и включениями сидерита,  а также маломощными прослоями песчаника   (г=4),  с редкими штрихами угля,   труднообрушаемый.  Мощность алевролитов основной кровли варьирует от 5 до 30м.

Пласт Д₆ имеет сложное строение,  в нём отмечается до 8 пропластков аргиллита и углистого аргиллита мощностью от 0,01 до 0,14м.  Наиболее чётко выражен прослой в верхней части пласта мощностью от 0,09 до 0,14м,  представленный слабоуглистым аргиллитом. Остальные прослои имеют изменчивую мощность и способность к выклиниванию.

Угли верхнего слоя пласта Д₆,  являющиеся объектом лавы 4.01Д₆-1-3 сухие, широкополосчатые,  полублестящие и полуматовые. В нижней части пласта залегает пачка угля землистой структуры, мягкая,  с примесью глинистого материала мощностью от 0,1 до 1м повышенной газоносности.

Почва пласта Д₆ не повсеместно образована аргиллитами серыми, 
склонными к пучению  (г=2,7) от нескольких сантиметров до 1,0м 
мощностью. Частично непосредственной почвой служит алевролит серый 
средней крепости, с включениями конкреций сидерита (г = 3,5-4) 
мощностью от 6-8м, слаборазмокаемый и несклонен к пучению.

В тектоническом отношении  участок относительно спокоен. В  гидрогеологическом отношении участок  будет относительно сухим,  так  как возможен приток технической  воды в количестве до 1,5м³/сутки из завала выше отработанных лав.

Пласт Д₈ -сложного строения, общей мощностью 0,7-1,8 м. Мощность породного прослоя составляет от 0,05-0,2 до 1-2 м. Вынимаемая мощность пласта 1,3 м. К отработке принимаются только подготовленные запасы 4%.

Верхняя подсвита включает в себя пласты Д₉, Д₁₀ и Д₁₁, из которых наиболее выдержанным является пласт Д₁₀. Для пласта Д₉  характерно простое строение, но на отдельных участках в нем появляется прослой аргиллита или углистого аргиллита мощностью 0,05-0,2 м. Строение пластов Д₁₀ и Д₁₁ относительно простое; пласт Д₁₀ состоит из двух пачек угля, разделенных прослоем аргиллита мощностью 0,1-0,3 м , пласт Д₁₁ состоит из двух угольных пачек, причем разделяющий их прослой аргиллитов мощностью 0,05-0,25 м располагается в верхней части пласта.

Пласт Д₉ - невыдержанный, сложного строения, мощностью с севера на юг от 0,05 до 0,3 м. Общая мощность колеблется от 0,7 до 1,66 м. Вынимаемая мощность принята 1,3 м.

Пласт Д₁₀ -относительно выдержанный, сложного строения, мощностью 0,53-1,4 м.

Пласт Д₁₁ - относительно простого строения, мощностью 0,6-1,6 м. Средняя подсчетная мощность 1,06 м. Мощность прослоя достигает 0,15-0,2 м. Вынимаемая мощность на горизонте принята 1,3 м.

Неустойчивость мощности и строения пластов обусловлена замещением угля, расщеплением и выклиниванием  пластов, а так же наличию размывов.

3. ГРАНИЦЫ  И ЗАПАСЫ ШАХТНОГО ПОЛЯ

3.1Границы и запасы шахтного поля. Оставшиеся размеры шахтного поля

Технические границы поля шахты  «Ленина» следующие:

- на севере и востоке –  выход угольных пластов  Т₃ – Д₁ или линия среза Чурубайнуринским и Шаханским взбросами;

- на юге – вертикальная плоскость,  проходящая в 175 м севернее  разведочной линии 22; граница  общая с полем шахты «Казахстанская»;

- на  северо – западе – взбросы  № 65-в, 7, 7-а и далее скважины  № 12592, 2171, 3269; граница общая с  полем шахты 7/9 «Тентекская»;

- на  западе – нижняя техническая граница по угольным пластам  т₃ – д₁  по изогипсе с отметкой -340 м.

Размеры шахтного поля составляют:

- по простиранию - 8400 – 9400 м;

- по падению - 2400 – 3800 м;

- общая площадь шахтного поля  – 21.0 км².

При расчете промышленных запасов  балансовые запасы, расположенные в  предохранительных целиках под  объектами на поверхности, под горными  выработками, в барьерных целиках  и прилегающие к целикам в  количестве 39394 тыс.т. в связи с  необходимостью их сохранения в течение всего периода эксплуатации шахты из расчета исключены.

Проектные эксплуатационные потери по шахте составляют 1874 тыс.т. или 10.1 %. Промышленные запасы по пластам угольных пачек составляют 183928 тыс.т., рядового угля с учетами 100 % засорения внутрипластовыми прослоями на вынимаемую мощность пласта – 211516 тыс.т.

3.2Определение  оставшихся балансовых и промышленных  запасов угля в шахтном поле  и срока службы шахты

Оставшиеся балансовые запасы угля в шахтном поле определяются по формуле:

                                                       (3.1)

 

где S – оставшаяся часть шахтного поля по простиранию, м;

Н – оставшаяся часть шахтного поля по падению, м;