ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
студентаспециальности ТПР
Попырко ИгоряАлексеевича
шифр 1-96-25
1999
Министерство образования Украины
Донецкий горно-экономическийтехникум
Специальность Технология подземнойразработки полезных ископаемых
К защите допущен
Зав. отделением ТПР
___________В. В. Елисеенко
___________
Рациональная отработка пласта k5в условиях
ГХК шахта “Краснолиманская”
Пояснительная записка
ДП 0309. 00. 00. 17. ПЗ
Руководитель проекта
___________Л. Р. Резниченко
___________
Консультант
___________И. И. Васильева
___________
Консультант
___________В. И. Жуков
___________
Выполнил
студент группы 2 ТПР-96
___________И. А. Попырко
17.05.99
1999
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Краткая характеристика шахты
1.1 Общие сведения о шахте
1.2 Краткаягеологическая характеристика месторождения
1.3 Вскрытие иподготовка шахтного поля
1.4 Системаразработки на проектируемом участке
1.5 Технологияведения очистных работ (базовый вариант)
2Технологическая часть
2.1 Анализсуществующей технологии очистных работ на шахте по данному пласту и задачдипломного проектирования
2.2 Исходныеданные
2.3 Способподготовки шахтного поля
2.4 Выборсистемы разработки
2.5 Выбортехнологии и оборудования
2.6 Креплениесопряжения лавы с прилегающими выработками
2.7 Выбордлины лавы
2.8Определение технических данных участка
2.9 Расчетрасхода воздуха для проветривания очистной выработки
3Электротехническая часть
3.1 Выборнапряжений
3.2 Расчетэлектрических нагрузок и выбор участковой трансформаторной подстанции
3.3 Расчеткабельной сети напряжением до 1 кВ
3.4 Выбораппаратуры защиты и управления
6
8
8
10
14
15
16
20
20
21
21
24
27
45
46
47
50
53
53
53
55
57
4 Правилатехники безопасности при ведении очистных работ, охрана труда, противопожарнаязащита
4.1 Правилатехники безопасности при ведении очистных работ
4.2 Охранатруда
4.3Противопожарная защита
5Организация и технология работ
5.1 Расчет исостав работ по процессам на цикл
5.2 Расчеткомплексной нормы выработки и расценки
5.3 Расчетчисленности суточной комплексной бригады ГРОЗ и рабочих лавы
5.4Составление графика выходов на сутки
5.5 Расчетпроизводительности труда
5.6 Расчетпродолжительности рабочих процессов. Составление планограммы работ на сутки
5.7 Технологиявыемки угля в лаве, крепление и управление кровлей
6Экономическая часть
6.1 Расчетсебестоимости одной тонны угля по элементу “Расходы на оплату труда”
6.2 Расчетсебестоимости одной тонны угля по элементу “Отчисления на государственноесоциальное страхование”
6.3 Расчетсебестоимости по элементу “Материальные затраты”
6.4 Расчетсебестоимости по элементу “Амортизация основных фондов”
6.5Калькуляция себестоимости одной тонны угля
6.6Сравнительная таблица технико-экономических показателей
6.7 Расчетпоказателей экономической эффективности
60
60
62
63
64
64
66
71
72
72
73
75
81
81
85
87
91
92
93
93
7Специальная часть
7.1 Шахтнаяпыль
7.2 Оценкавыемочного комбайна по пылевому фактору
7.3 Выборкомплекса мероприятий по борьбе с пылью
7.4Предварительное увлажнение угля в массиве
7.5 Орошениепри работе выемочного комбайна
7.6 Орошениена погрузочном пункте очистного забоя
7.7Обеспыливание вентиляционной струи
7.8 Расчетрасхода воды и смачивателя
8 Заключение
Списокиспользованных источников
95
95
95
96
98
99
101
101
103
104
105
Введение
Угольная промышленность Украины является основойтопливно-энергетического комплекса страны. Уголь используется втеплоэнергетике, металлургической и химической промышленностях и длякоммунальных нужд.
В условиях перехода страны к рыночной экономике требуетсястабильность работы угольной промышленности и наращивания угледобычи. Этомубудет способствовать улучшение условийтруда шахтеров, оплаты труда, повышения производительности труда и снижениесебестоимости готовой продукции, а также улучшение качества угля и увеличениеобъема его обогащения.
Основным угледобывающим регионом страны является Донбасс. Всвязи со значительной глубиной горных работ в бассейне, добыча углясопровождается сложными горно-геологическими условиями, что вызывает высокуютрудоемкость работ при низкой производительности труда.
В настоящее время возрастает потребность в увеличении уровнядобычи угля при снижении его себестоимости.
Важнейшей задачей угольной промышленности являетсядальнейшее техническое перевооружение и реконструкция шахт Донбасса на базепередовой техники и технологии добычи угля и проведения горных выработок, атакже внедрение новых прогрессивных типов и видов крепи и новых способовподдержания кровли. Для этих целейнеобходимо перевооружение угольных шахт; разработка и освоение производства машин для комплексной механизацииочистных работ и проведения горныхвыработок, в том числе комплексов оборудования для выемки тонких угольных пластов и пластов со сложными горно-геологическими условиями, проходческих комбайнов и комплексов для проведения выработок по более крепким породам; внедрение очистных агрегатов для ведения работ без постоянногоприсутствия людей в забоях; обеспечениеприроста объема добычи в основном за счет повышения производительности труда.
Высокий уровень механизации, интенсификации и концентрациигорных работ, применение все более производительной и дорогостоящей техники,необходимость оперативного принятия управленческих решений для обеспечения достаточнойорганизационной надежности функционирования производственного процесса, требуютрешения ряда сложных задач, связанных собоснованием экономически целесообразного резервирования производственныхмощностей, разработки новых методов и принципов организации труда ипроизводства с учетом передового опыта.
Целью дипломного проектирования является на основе анализасуществующей технологии и организации производства внедрить ряд мероприятий,которые позволят улучшить технико-экономические показатели и сделатьэкономическую оценку предложенного варианта.1 краткая характеристика шахты1.1
Шахта «Краснолиманская» построена на пластах l7 и l3 и сдана вэксплуатацию в 1950 году с рабочим горизонтом 210 м ипроектной мощностью 1200000 м тонн в год.
Поле шахты “Краснолиманская” расположено в центральной частиКрасноармейского горнопромышленного района.
По административному делению эта площадь входит вКрасноармейский район Донецкой области Украины.
Поле шахты занимает выгодное геолого-географическоеположение. Вблизи располагаются крупные действующие шахты района: шахта им. А.И. Стаханова, шахта “Родинская”, шахта “Центральная”. В непосредственнойблизости расположены рабочие поселки шахт и села: Красное, Федоровка,Родинское, Димитров. В 15 км северо-западнее расположен город Доброполье, а в10 км южнее – город Красноармейск.Недрашахты подчинены ПО «Красноармейскуголь».
Границы оцениваемой площади, принятые в соответствии спротоколом технического совещания производственного объединения “Красноармейскуголь”,следующие:
на северо-западе – по всем пластам линия сечения пластовЦентральным надвигом;
на востоке (нижняя граница) – по пластам m26, m24, m04, l8, l18, l6, l5, l2, l1, kн8, k7 – изогипса –650;
по пластам l7,l4, l3, kв5 –изогипса – 825;
на западе (верхняя граница) – по пластам m26,m24, m04 – линия сечения пластовГлубокоярским сбросом до пересечения на юге с изогипсой – 650 м;
по пластам l18,l8, l7, l6, l5, l4, l3, l2, l1, kв8 –выхода пластов на поверхность карбона;
по пласту k7– изогипсе – 300 м;
по пласту k5– нижняя граница шахты “Родинская”;
на юге – общая граница с шахтой “Центральная”.
Размеры шахтного поля следующие:
по простиранию –6,0 км;
по падению – 9,6 км.
Площадь шахтного поля составляет 57,5 км.
Рельеф представляет собой слабохолменную равнину, изрезаннуюбалками и речками. Максимальные отметки рельефа +200 м, приурочены кводораздельным пространствам, минимальные +95 м к долине реки Казенный Торец.Общее понижение местности наблюдается в направлении уклона реки КазенныйТорец. С левого берега реки совпадают балки Осиноватая, Водяная, Дальний Яр,Глубокий Яр, а с правого балка Заячья и Чаплинская. Склоны балок от пологих докрутых 20-30.
Климат района умеренно — континентальный. Многолетняясредняя температура воздуха от +7 до +8. Максимальная глубина промерзанияпочвы 75-120 см. Преобладают ветры восточного направления.
Поле шахты занимает выгодное экономическое и промышленноеположение. Шахта и шахтные поселки связаны с железнодорожной магистральюРостов-Киев.
Водоснабжениешахты и городов осуществляется за счет водовода Карловка — Красноармейск, атакже артезианской скважины в селе Федоровка.
Источникомэнергоснабжения служит Кураховская ГРЭС. Основными потребителями углей являютсякоксохимзаводы и электростанции.
Промышленные запасы на 1 января 1999 года составили 87324000тонн.
Проектная мощность шахтыв 1958г по вводу в эксплуатацию была принята 1200 тысяч тонн в год.
Проектная производственная мощность шахты составляет2100000 тонн. Фактическая добыча 2456000 тонн.
Расчетный срок службы шахты – 41 год.
Режим работы предприятия следующий:
число рабочих дней в году – 357;
рабочая неделя шестидневная прерывная;
продолжительность смены для подземных рабочих – 6 часов, дляповерхностных – 8 часов.
Работы по добыче и проходке ведутся в три смены, четвертаясмена – ремонтно-подготовительная.
Шахта «Краснолиманская» относится ксверхкатегорийной по газу метану и опасной по пыли.1.2
Шахтное поле расположено в центральной частиКрасноармейского угленосного района Донбасса и сложено комплексом осадочныхпород среднего и частью верхнего карбона, относящихся к свитам ,
Дитологические отложения карбона представлены чередованиемслоев песчаников, алевролитов, аргиллитов, вмещающих маломощные слои углей иизвестняков.
Площадь шахтного поля расположена в висячем крыле крупногоЦентрального надвига. Залегание каменноугольных пород моноклинальное, спадением пластов на восток и северо-запад под углами 3-15°.
Характерной особенностью строения оцениваемой площадиявляется тот факт, что разрывные нарушения в основном развиты в зонахрасчленения Центрального надвига на 2-3 ветви, и в большинстве своемсопровождает его и Глубокоярский сброс. Кроме того, нарушения сгруппированы,взбросы сопровождают надвиг и сбросы.
В центральной и восточной частях участка, в зоне шириной0,8-1,6 км, прослеживается большая группа нарушений. Эта зона будет наименееблагоприятной для отработки запасов угля.
Более благоприятными в тектоническом отношении являютсяблоки на северо-востоке и юго-западе оцениваемой площади.
На отработанной площади ведение горных работ осложняетсявлиянием зон Центрального надвига, Краснолиманского и Родинского сбросов, атакже мелкоамплитудной нарушенности.
Северо-восточный блок наиболее благоприятный для веденияочистных и горных работ, так как наименее подвержен тектонической нарушенности.
В целом оцениваемую площадь можно отнести к типу среднейсложности тектонического строения.
Углевмещающие породы в пределах шахтного поля представленыаргиллитами, алевролитами, песчаниками и известняками.
Аргиллитсерого, темно-серого цвета, горизонтально- и тонкослоистый, с включениемсидеритовых конкреций, пирита в виде стяжений неправильной формы, иногдапереслоение углистым материалом, с отпечатками обуглившейся флоры, среднейкрепости, от среднеустойчивого до весьма неустойчивого.
Алевролит серого, реже – темно-серого цвета,горизонтально-слоистый или с неясно выраженной слоистостью; характерно наличиеслюдистого или углистого материала по плоскостям отдельных слоев, а такжеотпечатков растительности, иногда комковатой текстуры с включением сидеритовыхконкреций, малой или средней крепости, от среднеустойчивого до весьманеустойчивого.
Песчаник серого или светло-серого цвета,кварцево-полевошпатовый, на кварцевом или глинистом цементе, слюдистый, иногда стонкими прослойками алевролита; в основном мелкозернистый, реже среднезернистыйи тонкозернистый, слоистый, средней крепости и крепкий, от среднеустойчивого доустойчивого.
Известняк темно-серого, реже серого цвета,скрытокристаллический, массивный, трещиноватый (трещины заполнены кальцитом),характерно наличие углистого материала, крепкий, устойчивый.
Продуктивная толща указанных свит содержит до 60 угольныхпластов и прослоев, из которых 13 пластов имеют мощность свыше 0,45 м: , , l8,l7, l5, l4, l3, , l1,, k7,k5. Краткаяхарактеристика пластов приведена в таблице №1.
Пласт k5отрабатывается шахтой «Краснолиманская» с 1985 года, выше по падениюшахтой “Родинская”.
На оцениваемой площади угольный пласт имеет сложноедвухпачечное строение. В центральной части к подсчету приняты обе пачки (
Непосредственная кровля пласта k5 представлена аргиллитом(95%), реже – алевролитом (2,5%), песчаником (2,5%).
Аргиллит с растительным детритом плохой сохранности,трещиноват, контакт с углем резкий.
По опыту ведения горных работ шахтами«Краснолиманская» и “Родинская” породы непосредственной кровлинеустойчивы и малоустойчивы, трещиноваты, с включениями карбонатных конкреций ввиде желваков и линз. Выделение воды из вышележащих песчаников способствуетинтенсивному расслоению аргиллита и обрушению его на всю мощность до контакта спесчаником.
На основании приведенных данных аргиллит ожидаетсямалоустойчивым, при мощности слоя менее 1,5 м и резком контакте с вышележащимслоем – неустойчивым, а в зоне повышенной трещиноватости и при мощности слояменее 0,6 м – весьма неустойчивым, склонным к обрушению.
Алевролит трещиноватый, с отпечатками фауны и флоры,сцепление между слойками слабое, контакт с углем отчетливый, среднеустойчивый,при водонасыщении и в зонах повышенной трещиноватости – неустойчивый.
Песчаник с небольшим количеством растительного детрита,трещиноват, контакт с углем резкий.
Иногда песчаник отделяется от угольного пласта слоемаргиллита или алевролита мощностью до 0,6 м, которые из-за отсутствия сцепленияи резкого контакта с песчаником являются “ложной” кровлей. Песчаник в нижнейчасти слоя среднеустойчивый. Мощные слои песчаника являются непосредственной иосновной кровлей – устойчивые.
На основании имеющихся данных песчаник на неотработаннойплощади прогнозируется от средне- до устойчивого. Основная кровля пласта набольшей части площади представлена переслаиванием слоев алевролита, песчаника иаргиллита, аналогичными вышеописанным.
По опыту горных работ шахты “Краснолиманская” основнаякровля пласта отнесена к среднеобрушаемой, за исключением центральной частишахтного поля, где она представлена мощным песчаником (>7 м) –труднообрушаемой.
Непосредственная почва пласта k5 сложена алевролитом (65%),а за линией расщепления – аргиллитом (30%). В центральной части шахтного поля впочве пласта залегает песчаник (5%).
Алевролит в верхней части слоя комковатой текстуры(«кучерявчик») мощностью до 0,5 м, ниже – волнистослоистый, состатками детрита, контакт с углем отчетливый.
В горных выработках алевролит среднеустойчивый, кроме слоя«кучерявчика» мощностью до 0,5 м, где он неустойчив.
На оцениваемой площади устойчивость алевролитапрогнозируется аналогичной.
Аргиллит в верхней части слоя комковатой текстуры(«кучерявчик») до 0,4 м, ниже – с неясно выраженной слоистостью, стонкими линзами угля и углистого вещества до 0,1-0,2 см, контакт с углемчеткий.
В горных выработках среднеустойчивый, кроме слоя
Таблица 1 — Характеристика пластов
Синонимика (индекс) пласта
Характеристика пласта
Марка угля
Кровля
Почва
мощность, м
угол падения, градус
объемная масса, т/м3
газообильность м3/т
Непосредственная
Основная
тип породы
объемная масса, т/м3
крепость
тип породы
мощность, м
крепость
объемная масса, т/м3
тип породы
мощность, м
объемная масса, т/м3
26
0,56-0,86
3-15
1,30
7,8-23,6
ГII
аргиллит
алевролит
5-9
6-8
1,8-3,5
4-6
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
3,5-4,5
3-5
5-9
2,5
2,5
2,5
аргиллит
алевролит
2,5
2,5
2-3
2-3
m24
1,05-1,82
2-8
1,25
7,8-23,6
ГII
Аргиллит
Алевролит
Известняк
1,5-2,0
3,0
1,5-2
1,8-4
5-6
9-10
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
Известняк
3-4
7-9
8-10
0,2-0,5
2,5
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2,5
2,5
2,5
2-3
2-4
4-7
l7
2,0-3,5
2-13
1,35
7,3-29,1
ГII
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
0,7-2,0
3-5
4-5
2-3
4-6
7-9
2,5
2,5
2,5
Алевролит
Аргиллит
Песчаник
4-7
1-2
5-7
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2,5
2,5
2,5
2-3
3-5
5-7
l5
0,18-0,95
9-18
1,30
7,3-29,1
ГII
аргиллит
алевролит
3-4,5
4,5
2-4
5-6
2,5
2,5
Алевролит
Аргиллит
Песчаник
2-3
4-6
4-7
2,5
2,5
2,5
аргиллит
алевролит
2,5
2,5
2-3
2-5
l4
0,65-1,35
4-12
1,31
7,3-29,1
ГII
Аргиллит
Песчаник
Известняк
2-3
17-20
0,4-0,8
2-4
7-9
10
2,5
2,5
2,5
Алевролит
Аргиллит
Песчаник
3-6
5-7
13-17
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2,5
2,5
2,5
2-3
2-5
3-5
l3
1,95-2,26
6-12
1,34
7,3-29,1
ГII
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
3-5
3,5-6
2-17
2-4
5-6
7-8
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
Известняк
1,5-3
4,5-6
2,5-7
0,15-0,3
2,5
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2,5
2,5
2,5
2-3
2-4
5-7
kн8
0,5-0,65
4-17
1,30
9,0-26,8
ГЖII
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2-6
3-5
15
2-4
5-6
7-9
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
4-6
2-4
15-20
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2,5
2,5
2,5
2-4
2-5
5-7
k7
0,25-0,68
3-13
1,27
9,0-26,8
ГЖII
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2-3
6
5-6
2-4
5-6
7-9
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
1,5-4,5
4-6
3-8
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
2,5
2,5
2-3
2-4
k5
1,15-1,22
7-17
1,28
9,0-26,8
ГЖII
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2-3
2-3
20
1,8-4
4-6
7-8
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2-3
3-5
4-8
2,5
2,5
2,5
Аргиллит
Алевролит
Песчаник
2,5
2,5
2,5
2-3
2-4
5-7
«кучерявчика», где он неустойчив.
Песчаник в нижней части слоя на отдельных участкахконгломератовидный, контакт с углем четкий, горными работами не вскрывался,прогнозируется устойчивым.
В соответствии с перечисленными факторамигорно-геологические условия разработки пласта k5 следует классифицироватькак сложные.1.3 Вскрытие и подготовка шахтного поля
Шахтное поле вскрыто вертикальными стволами (вентиляционным,новым скиповым, южным вентиляционным, северным воздухоподающим, клетьевым) икапитальным квершлагом горизонта 545 м.
Вскрытие запасов резервного блока и засбросовой частиосуществляется воздухоподающим стволом №1 и капитальным квершлагом на горизонтах545 м (на пласт m4)и 845 м (на пласты l4и l3).Воздухоподающий ствол №1 на глубину 986 м, диаметром 8,0 м крепление ствола — монолитный бетон марки 200 до глубины 761 м толщиной — 400 мм, а ниже — 500 мм.Ствол предназначен для спуска, подъема людей, материалов, оборудования, подачи электроэнергии, струивоздуха в шахту. Краткая характеристикавскрывающих выработок приведена в таблице 2.
Таблица 2 — Характеристика вскрывающихвыработок
Наименование выработки
Глубина, м
Сечение в свету, м2
Форма выработки
Материал крепления
Краткие сведения о расположении
Воздухоподающий ствол №1
Новый скиповый
Клетьевой
Южный квершлаг
986
545
545
545
8,0
8,0
8,0
15,5
круглая
круглая
круглая
арочная
бетон
бетон
бетон
КМП-А3 + бетон
пос. Суворово
территория шахты
территория шахты
Для обеспечения нормальной работы вентиляции при эксплуатационныхработах шахты между горизонтами 845 м и 986 м сооружен вентиляционный гезенк,оборудованный лестничным отделением.
Для отработкибремсберговой части пласта m4 в воздухоподающем стволе №1 предусмотрено сопряжение на горизонте 337м.
В стволе размещаются трубопроводы сжатого воздуха,пожарно-оросительные, водоотливные, для перепуска воды между горизонтами,подачи эмульсии, а также силовые, сигнальные и телефонные кабели.
Охрана выработок предусматривается предохранительнымиохранными целиками, исключающими вредное влияние от воздействия очистныхработ. При погашении выработок целики отрабатываются.
Принятая схема вскрытияпласта l3 и резервных запасов шахты является наиболее приемлемой,т.к. позволяет без остановки действующей шахты и реконструкции подъемныхустановок обеспечить стабильную и устойчивую работу подготовительных и очистныхзабоев на весь срок службы шахты, а также вскрытия новых глубоких участков.
Способ подготовкишахтного поля – панельный. Размеры панелей по простиранию 1,5-3 км, по падению1-1,5 км. Порядок отработки пластов, горизонтов и панелей – нисходящий.
По падению шахтное поледелится на три горизонта: 210, 545, 845 метров. Порядок отработки ярусов впанели обратный, от границ панели к уклонам, бремсбергам. Учитывая опыт работышахты и наличие выбросоопасных песчаников проектом принята пластовая подготовкагорных работ.
Охрана капитальныхвыработок осуществляется целиками угля. Ширина угольных целиков в зависимостиот глубины расположения выработок и сопротивлению пород сжатию составит:
горизонт 545 м — 60-85м;
горизонт 845 м — 80-105м.
Отработка целиков осуществляется припогашении выработок. Принятая проектом схема подготовки в условиях шахтыпозволяет осуществить полную конвейерную доставку угля и выдачу его насуществующую площадку, добиться максимальной концентрации горных работ иобеспечить достижение оптимальных нагрузок на очистные забои.1.4 Система разработки на проектируемом участке
На разрабатываемыхшахтой пл