Расчет технико-экономических показателей проходческого участка "Шахта "Усинская 2"

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Курсовой проект

по

Экономика и менеджмент в шахтном и подземном строительстве

на тему

Расчет технико-экономических показателей проходческого участка № 3 «Шахта „Усинская 2“»

студента

Махов Владимир Андреевич

Введение

крепление анкерный шахта выработка

Изменение технологии крепления горных выработок — это внедрение новых технологических процессов.

С техническим переоснащением угольного предприятия появляется возможность повысить производственную мощность и технический уровень шахты. В связи с этим становится актуальной, проблема выбора участков шахтопластов для подготовки высокопроизводительных лав.

В настоящее время для крепления горных выработок в основном используют металлическую арочную крепь. При этом остаются высокими затраты ручного труда, а ее надежность часто приводит к аварийным ситуациям. Для решения проблемы крепления была разработана новая технология — анкерование. Основными достоинствами новой технологии проведения и крепления является следующее:

— повышение надежности крепи;

— повышение темпов проходки;

— снижение трудоемкости;

— уменьшение аэродинамического сопротивления.

Анкерная крепь, являясь прогрессивной и экономически выгодной для крепления подземных сооружений, применяется в широком диапазоне горнотехнических условий.

Сталеполимерная анкерная крепь отличается от обычных видов крепи тем, что устойчивость пород вокруг выработки обеспечивается путем возведения поддерживающих конструкций внутри выработки, а за счет увеличения несущей способности к выработке пород путем скрепления отдельных слоев и зон анкерами, закрепляемыми тем или иным способом в специально пробуренных скважинах.

1. Общие сведения о шахте

Шахта «Усинская2» — действующее предприятие по добыче угля, является перспективной шахтой Печорского угольного бассейна.

Шахта «Усинская2» находится на юго-западе Воркутского месторождения. Поле шахты «Усинская2» граничит на севере с полем шахты «Комсомольская», на востоке с полем шахты «Воркутинская».

Шахта «Заполярная» была сдана в эксплуатацию в 1949 году. На шахте ведется строительство последних горизонтов, она имеет значительные запасы угля. Глубина ведения работ на шахте достигает отметки -700 м.

Шахтное поле вскрыто вертикальными стволами (клетевым и скиповым) и капитальными квершлагами. Для целей вентиляции пройдены 4 вентиляционных ствола. Главный скиповой ствол, вспомогательный клетевой и вентиляционный ствол № 1 пройдены до третьего откаточного горизонта -345м. Капитальные квершлага пройдены на горизонтах -95 м (второй горизонт) и -345м (третий горизонт). Вентиляционный ствол № 2 пройден до отметки -96 м, вентиляционный ствол № 3 до отметки +30 м. Площадь шахтного поля делится на три блока:

блок № 1 -- соответствует северному тектоническому блоку между северной границей шахты и нарушением «Ж4»;

блок № 2 -- центральному тектоническому блоку между нарушениями «Ж4» и «3-К»; блок № 3 -- южному тектоническому блоку между нарушениями «3-К» и «3».

Часть запасов IV горизонта вскрыты и отрабатываются по проекту временных схем. В настоящее время горные работы сосредоточены в блоках № 1 и № 2. Запасы блока № 3 ниже второго горизонта отрабатываются совместно с четвертым горизонтом.

В настоящее время на шахте действует 6 стволов:

-- главный скиповой ствол до отметки III горизонта -559 м;

-- вспомогательный клетевой ствол до отметки III горизонта -505 м; -- вентиляционный ствол № 1 -476 м;

— вентиляционный ствол № 2 -226 м;

— вентиляционный ствол № 3 -156 м;

-- вентиляционный ствол № 4 -775 м.

Скиповой ствол, пройденный до третьего откаточного горизонта и предназначенный для выдачи угля и породы, оборудован двумя подъемными установками. Ствол оборудован двумя 16 м3 скипами для выдачи угля и породным скипом емкостью 4,6 м3. Оба подъема работают с горизонта -345 м.

Клетевой ствол пройден до третьего горизонта и служит для спуска-подъема людей, вспомогательных грузов и подачи свежего воздуха в шахту. Ствол оборудован двухклетевым подъемом и лестничным отделением. Крепление — бетонное, диаметр в свету — 6,0 м.

Вентиляционный ствол № 3 служит для выдачи исходящей струи блока № 1, пройден до пересечения с центральными уклонами 12-с пласта Тройного до отметки -30 м. Ствол оборудован двухклетевым подъемом (аварийно-ремонтным) и лестничным отделением. Крепление ствола бетонное, диаметр в свету — 5,5 м.

Вентиляционный ствол № 4 в настоящее время пройден до отметки -620 м и производится сооружение околоствольного двора на отметке -550 м. В настоящее время ствол не оборудован двухклетевым подъемом (аварийно-ремонтным) и одноклетевым инспекторским и служит только для подачи свежего воздуха в шахту. Крепление ствола бетонное, диаметр в свету 6,0 м.

Подготовка шахтного поля панельная, отработка запасов предусматривается двусторонними панелями.

Подготовка и отработка запасов III горизонта произведена двусторонними панелями. Исходя из принятых решений по вскрытию и сложившегося состояния горных работ на шахте, подготовка на IV горизонте принята:

1) в блоке № 1 -- односторонней панелью, с отработкой длинными столбами по простиранию. С северной стороны граница блока ограничивается вентиляционными уклонами, проходящими по границе с шахтой «Комсомольской» по каждому из рабочих пластов и служащими для организации прямоточного проветривания выемочных участков. Южная граница блока проходит по нарушению «Ж4». Запасы между групповыми уклонами и нарушением «Ж4» отрабатываются при погашении шахты длинными столбами по падению из-за необходимости поддержания квершлага (горизонт -620м). Групповые уклоны проводятся до горизонта -620м: два уклона по пласту Четвертому (рельсовый и конвейерный) и рельсовый по пласту Тройному. На горизонте -620 м строится промежуточная приемная площадка для перецепки вагонов и соединения квершлагом гор. -620 м с вентстволом № 4;

2) подготовка в блоке № 2 -- двухсторонней панелью с отработкой столбами по простиранию на групповые уклоны или их продолжение (в нижней части блока), групповые штреки, проводимые в центре блока. Рельсовые штреки по обоим пластам проводятся с уклоном, что позволяет использовать электровозную откатку. Вдоль южной и северной границ блока проводятся фланговые вентиляционные уклоны по каждому рабочему пласту для обеспечения прямоточного проветривания;

3) подготовка блока № 3 ведется длинными столбами с отработкой по падению. Часть блока отрабатывается в сторону откаточных штреков III горизонта. Запасы пласта «Четвертого» ниже горизонта -345 м. Отрабатываются в сторону нижней технической границы. Пласт вскрывается квершлагом по нижней технической границе со стороны блока № 2 через нарушение «3-К» и групповым конвейерным штреком по технической границе.

При отработке пластов до нижней технической границы сохраняется принятая система разработки, характерная для других Воркутинских шахт с аналогичными горно-геологическими условиями -- длинные столбы с выемкой по простиранию и управлению кровлей полным обрушением.

Характерным для принимаемой системы разработки является нарезка лав одинарными выработками с поддержанием их на границе массив-выработанное пространство (бесцеликовая охрана выработок) и прямоточная схема проветривания выемочного участка с обособленным разбавлением метана по источникам выделения.

В блоке № 3 пласт Четвертый отрабатывается длинными столбами по падению в сторону откаточного штрека III горизонта (-345м). Ниже III горизонта отрабатываются запасы пласта Четвертого длинными столбами по падению в сторону нижней технической границы.

Гидрогеологические условия поля шахты оцениваются как простые.

Подземные воды, за счет которых обводняются горные выработки и формируются шахтные водопритоки, приурочены к четвертичным отложениям и углевмещающим пермским породам. По величине общешахтного водопритока шахта «Заполярная» относится к группе слабообводненных. Водопроявление горных выработок показывает, что обводнено в основном отработанное пространство пластов угля n14+13+12 и n11, подготовительные выработки практически не обводнены. Средний минимальный водоприток составляет 110 м3/час. Характерной особенностью водоносности всего месторождения, и в частности шахтного поля шахты «Заполярная», является ее уменьшение с глубиной разработки. Установлено, что наибольшая водообильность отмечается до глубины 100−150 м, ниже, но разрезу — уменьшается.

Шахта «Заполярная» является сверхкатегорийной по газу и взрывоопасной по пыли. На шахте «Заполярная» ведется отработка пластов «Тройного» и «Четвертого», глубина ведения работ «Тройного» до 700 метров, «Четвертого «пласта — 625 метров.

Средняя мощность пласта «Четвертого «1,46 метров, пласт опасен по пыли, по горным ударам. Основная кровля представлена песчаниками, по устойчивости породы устойчивы.

Пласт «Тройной» имеет следующие характеристики: средняя мощность пласта 3,00 м, марка угля-1Ж, зольность- 19,3%, содержание серы-0,57%. Пласт «Тройной» опасен по внезапным выбросам и горным ударам, уголь пласта полублестящий.

Пласт «Четвертый» имеет следующие характеристики: марка угля 1Ж, зольность 12,1%, сера 0,66%.

Промышленные запасы на начало 01. 01. 2002 г. составили 63,014 тыс. тонн. Годовая мощность шахты на 01. 01. 2002 г. 1750 тыс. тонн, остаточный срок службы шахты составляет 46,5 лет.

Проектная мощность шахты обеспечивается работой трех очистных забоев и достигает 5100 т в сутки.

Суммарная длина линии очистных забоев L = 608 м.

Среднемесячное подвигание линии очистных забоев L=177 м/мес.

Для выемки угля используются механизированные очистные комплексы:

— для пласта Тройного 20КП-70 -- с очистным комбайном 2ГШ-68Б и скребковым конвейером «Анжера 30». Конструкция комбайнов и скребковых конвейеров позволяет производить выемку угля без устройства ниш. Транспортировка угля из очистных забоев по промежуточным штрекам производится с помощью ленточных конвейеров типа 2ЛТ-80У по пласту Четвертому и типа 1JIT-100 -- по пласту Тройному.

Непосредственно под лавой на промежуточном штреке устанавливается скребковый конвейер типа СП-202, передвижка которого производится без разборки лебедкой типа ДМ-71 через 80−100 м подвигания лавы с соответствующим сокращением ленточного конвейера. Доставка вспомогательных грузов и оборудования осуществляется напочвенными накатными дорогами по вентиляционным конвейерным штрекам, на которых устанавливаются предохранительные лебедки типа ЗДП для удержания очистного комбайна и для извлечения крепи при приготовлении вентштреков.

Околоствольный двор (гор. -345 м) выполнен применительно к вагонеткам с разгрузкой через дно, с поточным их движением и расположением разгрузочных ям для угля и для породы на отдельных ветвях.

Схема околоствольного двора — петлевая, с односторонним поступлением составов. Околоствольный двор закреплен бетоном и частично тюбингами. В околоствольном дворе имеются следующие камеры: насосная, электроподстанция, депо противопожарного поезда, камера противопожарных дверей, ожидания, разгрузочно-загрузочного комплекса для угля и породы и др.

Подготовка выемочных столбов осуществляется проведением промежуточных штреков от групповых уклонов и монтажных камер. В качестве вентиляционного штрека используется поддерживаемый штрек предыдущей лавы. Сечения промежуточных штреков приняты SCB 12,8 м2 по обоим пластам, исходя из условия размещения оборудования (ленточного конвейера 1ЛT-100 или 2ЛТ-80У и напочвенной дороги ДКН-2) при нормативном минимальном зазоре. Для проведения капитальных выработок по пласту и промежуточным штрекам по всем пластам приняты проходческие комбайны типа ПП-110, ГПКС и 4ПП-2М, предназначенные для проведения выработок с крепостью вмещающих пород до f= 8.

Транспортировка угля и породы из подготовительных выработок осуществляется по схеме: погрузка комбайном на ленточный перегружатель УПЛ2М, скребковый конвейер СР-70М, ленточный конвейер 2ЛТ-80У-01 и далее по конвейерной цепочке к стволу. Для борьбы с пучением почвы как на откаточных, так и в промштреках предусматриваются машины фирмы «Хаусхер» типа «Унизенк». Основные полевые выработки проходятся буровзрывным способом погрузочной машиной типа 2ПНБ-2, МПК-2, оснащенной буровым оборудованием, крепление металлической трехзвенной арочной крепью с конструктивной податливостью — 300 мм. Одновременно в работе принимается один подготовительный забой на каждую лаву и два забоя для проведения основных подготовительных забоев.

На шахте принимается способ поддержания промштрека после прохода лавы с помощью искусственных ограждений (органный ряд) и временного усиления крепи. Органный ряд устанавливается из бруса и деревянных стоек по краю лавы со стороны выработанного пространства. Впереди лавы на расстоянии 20 м от сопряжения устанавливается временно усиливающая крепь из металлических стоек типа Т13. За лавой на расстоянии 100 метров возводится усиливающая крепь -- две нитки бруса и деревянные стойки под каждую раму. На расстоянии 100 м от лавы промштрек восстанавливается, извлекается временная крепь, зачищается почва выработки, настилается рельсовый путь. Принятый способ поддержания позволяет обеспечить выемку опасных по динамическим явлениям пластов без оставления целиков в выработанном пространстве. В таблице 1.1 приведены данные, характеризующие объем выполнения плана по проведению горных выработок в анализируемом периоде.

Таблица. 1.1 Выполнение плана проведения горных выработок и их механизация

Показатели

Ед. изм.

2008 г

2009 г

план

факт

+, —

%

Проведение горн, выработок, в т. ч. :

п. м

3580

4700

3898

-802

82,9

-вскрыв. и подготавлив.

п. м

2391

3415

3028

-387

88,7

Проходка на 1000 т добычи

п. м

2,5

2,7

3,5

0,8

129,6

Механизиров. проходка

п. м

3162

3979

3523

-456

88,6

Уровень мех. проходки

%

88,3

84,7

90,4

5,7

106,7

Проходка комбайнами

п. м

3162

3979

3523

-456

88,5

Уровень комбайновой проходки

%

88,3

84,7

90,4

5,7

106,7

Кол-во комбайнов в работе

шт

2,6

3,4

3,2

-0,2

94,11

Производительность комбайнов

п. м

101

97

92

-5

94,8

Численность рабочих на подготовительных работах

чел

266

264

262

-2

99,2

Производительность труда на подготовительных выработках

п. м

13,45

17,8

14,87

-2,93

83,5

В таблице 1.2. представлены данные о выполнении плана добычи из подготовительных выработок

Таблица. 1.2 Выполнение плана добычи из подготовительных выработок

Показатели

Усл. обозн.

Ед. изм.

2009 г

План

Факт

+/-

%

добыча из подготовительных забоев

т

58 167

51 330

-6837

88,23

Проходка горных выработок, в т. ч. :

п. м

4700

3898

-802

82,93

— эксплуатационных

п. м

4700

3898

-802

82,94

— горно-капитальных

-

-

-

-

Проходка вскрывающих и подготавливающих выработок, в т. ч. :

п. м

3415

3028

-387

88,67

— уклоны

м

1080

683

-397

63,24

— штреки

м

2335

2345

10

100, 4

Ком. проходка в угольных и смешанных забоях

L

м

3704

3291

-413

88,85

Выход угля с 1п. м

B

т /м

12,38

13,16

0,78

106,3

2. Расчет экономического эффекта от применения технологии сталеполимерного анкерного крепления подготовительных горных выработок в условиях «Шахта „Усинская 2“»

2.1 Общие сведения о мероприятии и цели его внедрения

Анкерная крепь, являясь прогрессивной и экономически выгодной для крепления подземных сооружений, применяется в широком диапазоне горнотехнических условий. Она относится к крепям бесподпорного типа и по сравнению с обычными подпорными конструкциями имеет следующие преимущества: повышает безопасность ведения горных работ, так как лучше любой другой крепи противостоит взрывным работам и может устанавливаться в забое как временная; обладает потенциальными возможностями для полной механизации процесса крепления; требует меньшего расхода крепежных материалов и меньших затрат на их доставку; позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление (по сравнению с рамной крепью).

Анкерная крепь, состоящая из анкеров, устанавливаемых и закрепляемых в пробуренных в кровлю и бока выработок скважинах, опорных элементов для анкеров и межанкерной затяжки пород на контуре, в отличие от металлических рамных и других поддерживающих крепей, сразу же после установки осуществляется связывание и упрочнение массива в кровле и боках и активно противодействует развитию и их смещений и разрушения. Это преимущество позволяет при значительно меньшем расходе металла обеспечить повышение устойчивости и надежности поддержания выработок. Исходя из всего вышеизложенного, в данном проекте предлагается применить технологию сталеполимерного анкерного крепления в конвейерном штреке 514- с пласта Четвертого и разрезной печи 414- с пласта Четвертого.

1.2 Краткая горно-геологическая характеристика конвейерного штрека 514-с и разрезной печи 414 — с пласта «Четвертый»

Глубина проходимой выработки составляет 790 — 810 м, пласт «Тройной» подготавливаемый полем 514-с пласта «Четвертого» не отработан.

Протяженность конвейерного штрека -1860 м, разрезной печи- 180 м.

Угольный пласт простого строения, представлен полосчатым, полублестящим углем средней крепости. Средняя мощность пласта по геологии блока 1,43 м. «Ложная» кровля аргиллит углистый, тонкослойный, неустойчивый, мощность слоя — 0,11 м. Распространена по всему выемочному полю.

Непосредственная кровля представлена аргиллитами горизонтально- волнисто — слоистыми, ниже средней устойчивости с изменчивой мощностью от 0,5 м до 1,5 м (mср 1,0м), склонными к вывалам в местах перегиба и в зонах у геологического нарушения.

Основная кровля представлена: алевролитами крупно зернистыми склонными к выклиниванию и песчаники мелко зернистыми имеющими волнистое залегание с возможным приближением к пласту на 0,5 м. Песчаники удалены от пласта менее 3*m пласта.

Непосредственная почва — аргиллиты алевритовые плотные, скрыто слоистые, склонные к пучению. Сопротивляемость угля резанью 220 кгс/см2. Вмещающие породы пласта «Четвертого» является силикозоопасными. Уголь пласта «Четвертого» хрупкий, по самовозгоранию умеренно опасный. Гидрогеологическая обстановка участка спокойная с возможным водопритоком по почве до 0,5 м3/час. Угол наклона конвейерного штрека составляет 3 градуса. Сечение в проходке 12,8 м2.

Конвейерный штрек 514 — с пласта Четвертого проводится проходческим комбайном П-110.

Разрезная печь 414 — с пласта Четвертого проводится проходческим комбайном ГПКС.

Исходя из размеров проходческого комбайна и горно-геологических условий принимаем прямоугольную форму сечения выработки.

Размеры поперечного сечения выработки в свету определяется количеством воздуха пропускаемому по выработке, размером транспортных средств, применяемых для транспортирования полезного ископаемого, доставки материалов и оборудования, числа рельсовых путей, способа передвижения людей и величины зазоров, предусмотренных «Правилами безопасности в угольных шахтах». [1] Размеры выработок в проходке определяются с учетом площади выработки, занимаемой крепью. Поперечные сечения выработок должны соответствовать типовым сечениям.

Для выбора поперечного сечения горизонтальной выработки в свету определяют минимальную ширину В. Высота выработки определяется транспортными средствами, формой поперечного сечения выработки и интенсивностью движения по ним людей. Определение ширины выработки производится на высоте 1,8 м от почвы выработки.

B=An + p + Ак + m + n, (2. 1)

где An — ширина подвижного состава, 1350 мм;

n — ширина необходимая для прохода людей между вагонеткой и крепью, 700 мм; р — ширина между подвижным составом и конвейером 2JIT100, 400 мм;

Ак — ширина конвейера 2ЛТ100, 1400 мм;

m — ширина зазора между конвейером и крепыо, 400 мм.

В = 1350 + 400+1400+ 400+700=4250 мм

Принимаем типовое сечение выработки согласно «Унифицированные типовые сечения горных выработок» том 3, лист 91, стр. 123:

— сечение в свету Scв= 12,8 м2;

— сечение в проходке Sпp= 12,8 м2;

— ширина — 5000 мм;

— высота — 2560 мм.

Проверяем площадь поперечного сечения по минимальной и максимальной скорости движения воздуха. Согласно П Б скорость движения воздуха по выработке должна быть не менее 0,20 м/с и не более 4 м/с.

V=Qb /(Sob*60) (2. 2)

V=162/12,8*60 = 0,21м/с.

Требование ПБ соблюдено. Исходя из вышеперечисленного принимаем типовое сечение Scв =12,8 м2.

1.3 Выбор и обоснование материала и вида крепи

Расчет прочностных характеристик крепи

Для крепления горных выработок применяют преимущественно углеродистую сталь. Металл является одним из наиболее совершенных крепежных материалов, так как он обладает следующими качествами: высокой прочностью; долговечностью; огнестойкостью; значительной деформируемостью без потери несущей способности; хорошими конструктивными возможностями; хорошо поддается обработке (резке, сверлению, ковке, гнутью и т. д.).

Крепи изготавливаемые из металла, имеют высокие эксплуатационные качества.

Анкерная крепь отличается от обычных видов крепи тем, что устойчивость пород вокруг выработки обеспечивается не путем возведения поддерживающих конструкций внутри выработки, а за счет увеличения несущей способности прилегающих к выработке пород путем скрепления отдельных слоев и зон анкерами, закрепляемыми тем или иным способом в специально пробуренных скважинах.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что крепление конвейерного штрека 514-с пласта Четвертого и разрезной печи 414 -с пласта Четвертого предпочтительнее анкерной крепью.

Для бурения шпуров и для установки анкерного крепления выбирают буровую машину «Wombat». Буровая машина для установки анкерной крепи Вомбат — это модернизированная, непревзойденная по маневренности, продолжительности срока службы и безопасности оборудование. Данная машина обеспечивает наивысшую скорость бурения, которая составляет 4,88 м/мин для твердых пород и увеличивается до 6 м/мин при бурении мягких пород и угля. Данные технической характеристики представлены в таблице 2. 1

Таблица 2.1 Техническая характеристика «Wombat»

Наименование

Ед. изм.

Показатели

Рабочее давление

Бар

6,2

Потребление воздуха

м3 / мин

3,6

Выходная величина крутящего момента

Н/ м

200

Подача воды

КПа л/мин

1030−2746 9−18

Скорость свободного хода патрона

об/мин

600

Усилие подачи опоры:

Стадия 1

Стадия 2

Стадия 3

кНкНкН

8,25 6,33 4,73

Минимальная высота

мм

1270

Максимальная высота

мм

4025

Размер патрона

мм

19

Вес машины

кг

40

В качестве поддерживающих элементов анкерной крепи применяется металлический подхват, предназначенный для передачи усилия натяжения на анкеруемые породы и предотвращения их расслоения и обрушения. В зависимости от характера залегания анкеруемых пород, расположения в них трещин подхваты устанавливают поперек или вдоль выработки. Отверстия в металлических подхватах просверливаются эллиптической формы (длиной в 2−3 раза больше ширины) с целью уплотнения забуривания и предотвращения деформации наружных концов анкеров при смещении пород. Затяжка применяется металлическая решетчатая.

Расчет плотности крепи производится согласно «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России». [2]

Сечение конвейерного штрека 514-с пл. Четвертого составляет 12,8 м2 и разрезной печи 414-с составляет 13,5 м2

Исходные данные для расчета прочностных характеристик крепи представлены в таблице 2. 2

Таблица 2.2 Исходные для расчета крепи

Вмещающие породы. Названия

Условные обознач.

Мощность

Крепость

Проч-ность на сжатие

1

2

3

4

5

М

m, м

f

д МПа

Пласт

Четвертый

Мощность пласта

1,43

Глубина

810

Крепость угля

1,5

Кровля пласта:

Песчаник

m1

14

7−9

88

Алевролит

m2

0,5

5−6

56

Аргиллит

m3

0,5

3−4

24

Почва пласта:

Аргиллит

m1

0,5

3−4

33

Алевролит

m2

2,0

4−6

56

Песчаник

m3

2,0

7−9

80

Алевролит

m4

2,5

4−6

41

Сопротивления пород кровли сжатию (Rc). следует определить как усредненное для всех слоев на высоту (m) равную ширине выработки (В).

m=m1+m2+m3, (2. 3)

m3=map = 0,5 м, (2. 4)

m2=maг = 0,5 м, (2. 5)

m1=B-m2-m3, (2. 6)

m1=5−0,5−0,5=4м,

При коэффициенте нарушенности Кс =0,9 составят:

Rc = (Rc1 m1 + Rc2 m2 + Rc3 m3) * Kc / B (2. 7)

Rc = (88*4 — 56*0,5 + 24*0,5) * 0,9 /5 = 70,5 МПа.

H/Rcp = 810/70,5 = 11,5 < 25, т. е. по этому фактору условия соответствуют области применения «Инструкции… «[2]

2.3.1 Расчет смещений кровли и параметров анкерной крепи

В выработках, проводимых в массиве и поддерживаемых в продолжение всего срока службы вне влияния очистных работ, величина расчетных смещений кровли UM определяется по формуле:

UM = Um *- Кбшвa (2. 8)

где: Um — типовые смещения кровли, определяемые в зависимости от глубины Н и расчетного сопротивления пород в кровле сжатию Rс.к. , при Н = 810 м, Rc. кp. = 70,5 МПа.

Кб — коэффициент, учитывающий расположение выработок, принимаемый равным -1 для штреков.

Кш — коэффициент, учитывающий отличие расчетной ширины выработок от В = 5 м, принимаемый равным:

Кш = 0,25 (5−1) =1 (2. 9)

Кв — коэффициент, учитывающий влияние других смежных выработок на расстоянии 1 > 15 м, принимаемым равным 1.

Кa — коэффициент, учитывающий степень связывания и упрочнения пород различными конструкциями анкеров, для сталеполимерных анкеров — 0,5.

Um = 35 * 1*1 * 1 * 0,5 = 17,5 мм. (2. 10)

В условиях небольшого горного давления при расчетных смещениях кровли UM до 50 мм для II типа кровли сопротивление анкерной крепи Ра и длину анкеров lа, устанавливаемых в проходческом забое, следует принимать по табл. 3: [2]

Ра = 55 кН/м2; 1а = 2,3 м.

Расчет параметров крепления выработки в зоне влияния очистных работ на участке перед лавой протяженностью 0,1 Н (81 м) производится на основании расчета величины смещений Un:

Un = UM + Uл + Кш + Кв + Кк + Ка = 17,5 мм. (2. 11)

где: Кк — коэффициент, учитывающий обрушаемость основной кровли, принимаемый равным — 1,2, для II типа кровли.

Uл — расчетные смещения кровли в период влияния опорного давления на протяжении 0,1 Н от погашающей лавы, при Н = 810 м, Rc. кp. = 70,5 МПа, Uл = 140 мм.

Un =17,5 + 140* 1*1*1,2*0,5= 101,5 мм.

Для штрека, проводимого в массиве, паспорт устанавливаемой при проходке анкерной крепи определяется, как в п. 3.3., [2] со следующими параметрами:

lа. к.= 2,3 м; пк = 6;

Расчетная несущая способность анкера Na, кН, при длине закрепления, Na = 105 кН, (стержни диаметром 24 мм со стандартной резьбой М24 из стали СтЗ.)

В условиях, где расчетные смещения кровли Un превышают 100 мм для уменьшения трудоемкости крепления при проходке и увеличения скорости проведения выработок Ра следует принимать в соответствии с номограммой (см. рис. 1)[2], а длину анкеров — в соответствии с табл.4. 2] Ра. к. = 65 кН/м2; Laнк. = 2,3 м.

При II типе кровли по обрушаемости и заданной ширине выработки (B=5,0м)

длина анкера должна составлять не менее 2,3 метра, а сопротивление анкерной крепи 65 кН/м2 причем в шпуре должно находиться не менее 2,2 м. Диаметр анкера 24−25мм. Для крепления кровли выработки принимаем сталеполимерные анкера с закреплением каждого стержня на две ампулы. Для укрепления нижнего бока выработки принимаем один анкер с закреплением на три ампулы.

В соответствии с п. 3.2.4. 2] количество анкеров в рядах (nк) следует принимать из расчета не меньше 0,7 анк/м2. Шаг установки крепи по кровле выработки определим по п. 7.2.3. 2]:

С к = nк *Na/В * Ра. к., (2. 12)

Где: nк -- принятое количество анкеров в ряду по кровле выработки (п. 7.2. 3) [2], шт. Для предлагаемой схемы, где п=5 шт. и приняты анкера АСП с тремя ампулами:

Ск = 5 * 105/4,46 * 65 = 1,8 м.

В соответствии с примечанием 3 [2] количество анкеров в боках в ряду следует принимать в зависимости от мощности разрушающих пород mр и должно составлять, как правило, 1 при m < 1,0 м.

Проверяем по минимальной плотности установки анкеров, определим:

Ск=п/В * Ра (2. 13)

Ск = 5/4,46 * 1 = 1,12 метра.

Принимаем расстояние между рядами анкеров по длине выработки — 1,0 метр.

2.4 Расчет трудоемкости по разрушению забоя и скорости проведения горных выработок

2.4.1 Расчет трудоемкости по разрушению забоя и уборке горной массы при проведении конвейерного штрека 514-с «Четвертый» и крепления анкерной сталеполимерной крепью

Проходка осуществляется комбайном П-110, с погрузкой горной массы на конвейер.

Сечение выработки вчерне — 12,8 м2, в свету 12,8 м2, сечение по углю 6,62 м2.

Техническая производительность комбайна 1,8 м3/мин., анкероустановщика 0,9 м3/мин. Крепость угля — 1,5; крепость породы — 7; крепость кровли — 6; длина шпура — 2,1 м., шаг установки анкерной крепи 1 рама/м.

1. Затраты труда на механизированные операции:

Тм*к = п *µ*? / R*Kм*Кгг*Кmcг, (2. 14)

Где,? — переводимый коэффициент,

? = Sвч/ S св = 12,8/12,8=1

R -- производительность комбайна;

Км -- коэффициент, учитывающий затраты времени на вспомогательные операции Км -- 0,9;

Кгг -- коэффициент, учитывающий изменение горно-геологических условий

Кгг = (1,602−0,068 * f) * f (2. 15)

f = Sy/Sвч* fy + (l-Sy/Sвч) * fn, (2. 16)

где Sy — сечение по углю,

Sвч — сечение вчерне,

fn — крепость пород,

fy — крепость угля ,

f = 6,62/12,8*1,5 + (1- 6,62/12,8) * 7= 4,15

Кгг = (1,602−0,068 * 4,15)/4,15= 0,318

Кmс коэффициент готовности технологической схемы:

Кmс = Ккг* Кпплг * Кконг, (2. 17)

где Ккг — коэффициент готовности комбайна,

Ккг = 0,884 — 0,016 * f (2. 18)

Ккг = 0,884 — 0,016 * 4,15=0,817

Кmс =0,817*0,9*0,9 = 0,661,

n — минимальное число проходчиков, n = 3

Tмк = 3*1,15*1/(1,8*0,9*0,318*0,661)=10,14 чел. мин./ м3.

— Затраты труда на бурение шпуров:

Tмкш = п * µ *? */R *Км *Кгг *Кмс г, (2. 19)

Где n — минимальное число проходчиков по обслуживанию анкероустановщика п=2,

? = Lш * Sвч/S св, (2. 20)

где Lш — длина шпуров,

? = 2,1*12,8/12,8 =2,1,

Кгг = 2,840−0,29 * f кр. + 0,0106* fkp2, (2. 21)

Где fkp — крепость почвы,

Кгг = 2,840−0,29 * 6+0,0106*36=1,56

Кмс г — коэффициент готовности технологической схемы, Ктсг = 0,98;

Tмкш =2*1,15*2,1/(0,9*0,9*1,56*0,98) =4 чел. мин/ м3

— Суммарная трудоемкость механических операций:

Tsumмк = Tмк — Tмкш, (2. 22)

Tsumмк =4+10 = 14 чел. мин./ м3

2 Трудоемкость ручных операций при работе комбайна:

— Подготовительно- заключительные операции:

Тп.з. =1 * µ * ?, (2. 23)

Тп.з =1 *1,15*1=1,15 чел. мин/ м3

— Замена зубков:

Тзуб = Тiзуб *Кiгг * µ * ?, (2. 24)

Кiгг — коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при замене зубков,

Кiгг =0,421 + 0,386 *4,15= 2,02,

Тiзуб =0,402*2,02*1,15*1 =0,933 чел. мин. /м3

-Зачистка и подкидка горной массы:

Тзач = Тiзач.* Кiiгг * µ * ?, (2. 25)

где Кiiгг — коэффициент горно-геологических условий при зачистке,

Кiгг =0,421+0,386*4,15=2,02

Тзач. = 1,2*2,02 * 1,15* 1=2,787 чел. мин/м3

-Раскайловка крупных кусков:

Траск = Траск * Кiiiгг * µ * ?, (2,26)

де Кiiiгг — коэффициент горно-геологических условий при раскайловке,

Кiiiгг = 0,247+0,514*f-0,002*f 2 =0,247+0,514*4,15−0,002*17,22=2,35

Траск = 0,32 *2,35 *1,15 *1=0,864 чел. мин. /м3

Трк = Тп.з. +Тзуб. +Тзач. +Траск, (2. 27)

Трк = 1,15+0,933+2,787+0,864=5,73 чел. мин./ м3

— Общая трудоемкость при работе комбайна:

Tкмк + Трк, (2. 28)

Tк = 5,73+14=19,73 чел. мин. /м3

3. Расчет трудоемкости при креплении анкерной сталеполимерной крепью.

— Определение трудоемкости при подноске элементов крепи:

Тпод. = 12,5 * Ks * KL* Кr * µ /Sсв, (2. 29)

где Ks — коэффициент, учитывающий изменение сечения выработки,

Ks = 1,159+0,068*Sвч2+0,005*Sвч2=l, 159−0,068*12,8+0,005*163,84= 1,108:

KL — коэффициент, учитывающий расстояние подноски, KL = L/10,

где L расстояние подноски L 10 м; KL= 10/20=0,5;

Кr — коэффициент, учитывающий число анкеров, приходящихся на 1 м протяженности выработки, Кr = 1анк. /м;

Тпод = 12,5 * 1,108 * 0,5 * 1*1,15 /12,8 =0,622 чел. мин./ м3

-Установка и соединение элементов крепи:

Туc. = 8/See *Кr * µ, (2. 30)

Туc. = 6/12,8 * 1 *1,15 = 0,539 чел. мин. /м3

Установка анкеров:

На основании справочника ЕНВ для шахт «Печорского угольного бассейна» 1992 г. определена трудоемкость установки анкерной крепи: Ткр. = 3,2 чел. мин./ м

— Суммарная трудоемкость при креплении выработки:

Ткр = Тпод. + Туст. + Ткр. (2. 31)

Тк.р = 0,622+0,539+3,2=4,36 чел. мин. /м3

2. Расчет трудоемкости вспомогательных работ.

— Настилка постоянного пути:

Тнаст. =43,9 /Sсв* Кгг* µ, (2. 32)

Тнаст. = 43,9/12,8 * 0,875 *1,15 = 3,45 чел. мин. /м3,

Наращивание трубопровода:

Тв.с = 7,8/Scв* µ, (2. 33)

Тв.с. = 7,8/12,8 *1,15= 0,7 чел. мин. /м3

— Суммарная трудоемкость вспомогательных работ:

Твсп. = Тнаст. + Тв.с., (2. 34)

Твсп. = 3,45 +0,7 = 4 чел. мин/м3

5. Общая трудоемкость работ по проведению выработки:

Т =Тк +Ткр+Твсп., (2. 35)

Т = 4+19,73+4,6=28,ЗЗ чел. мин./ м3

6. Расчет скорости проходки:

Vmin = (Тсм — Tmin) *п/*Scв, (2. 36)

Vmin = (360−20) *3/(28,33 *12,8) = 2,81 м/см.

7. Расчет максимальной скорости проходки:

— Продолжительность операций категории А:

Та = ((Тмк +Тп. з)/3+(Тзуб. + Тзач. +Tpac.)/2)/Scв, (2. 37)

Та = ((19, 73 + 1,15)/3 — (0,933 + 2, 787 +0,864)/2) *12,8 = 118,42 мин. /м

— Трудоемкость работ категории А:

Та= Тмк + Тп. з +Тзуб. +Тзач. +Трас, (2. 38)

Та =19, 73+1,15+0,933 +2,787+0,864 = 25,46 чел. мин. /м3

— Трудоемкость работ категории В:

Тв = Тпод. + Туст. + Твсп., (2. 39)

Тв = 0,622 + 0,539 +4 =5,15 чел. мин. /м3

— Максимальная численность звена проходчиков:

пзв. = (Та + Tв)/Ta*Scв, (2. 40)

пзв. =(25,46+5,15)/118,42*12,8 = 3,53 чел, принимаем 4 чел.

— Максимальная скорость проходки:

Vmax = (360 -20) /118,42 = 2,87 м/см.

С целью принятия целого числа циклов 3, принята скорость проходки 3,00 м/см.

Заключение

В выполненном курсовом проекте дана подробная характеристика состояния шахты «Усинская 2» на 01. 01. 2010 года, рассмотрены горногеологические условия шахты, рассмотрены вопросы ведения очистных работ, применяемой технологии и организации производства.

В целях повышения экономической эффективности производства в курсовом проекте предложена более совершенная технология крепления горных выработок с помощью сталеполимерной анкерной крепи.

В данном курсовом проекте выполнены расчеты, необходимые для определения ТЭП проходческого участка № 3 и шахты в целом.

Экономическая эффективность от предложенного мероприятия будет рассчитана далее (в К П Горюшиной и Федотова).

Библиографический список

1. Ардешев К. А. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России — СПб., 2000 70 с.

2. Лазаревич Т. И., Обухов А. А. Правила безопасности в угольных шахтах. М. Недра 1985 — 290 с.

3. Лобанов Н. Я. Организация, планирование и управление производством в горной промышленности М. Недра 1989 -320 с.

4. Лобанов Н. Я. Программа и методические указания по разработке дипломного проекта для студентов специальности 06. 08. 14 «Экономика и управление на предприятиях горной промышленности и геологоразведки» С. -П. 1995 — 100с.

5. Морозов А. И. Научная организация и нормирование труда на горных предприятиях М. Недра 1984 — 360 с.

6. Паспорт проведения и крепления конвейрного штрека 514-с пласта пласта «Четвертый» и разрезной печи 414- с пласта «Четвертый» участка № 3

7. Журнал Уголь за 2002 год № 1, 2, 3, 4, 6.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой