Вскрытие, подготовка и отработка пласта К-5 блока №4 шахтного поля филиала «Шахта «Осинниковская»

Содержание

ВЕДЕНИЕ

1 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТНОГО ПОЛЯ

1.1 Общие сведения о шахте

1.2 Стратиграфия и литология

1.3 Тектоника шахтного поля

1.4 Гидрогеологические условия

1.5 Характеристика качества углей

1.6 Горнотехнические условия эксплуатации

1.7 Границы и запасы шахтного поля

1.8 Горно-геологическая характеристика пласта К-

2 ВСКРЫТИЕ ПЛАСТА К-5 В УСЛОВИЯХ ФИЛИАЛА «ШАХТА

«ОСИННИКОВСКАЯ»

2.1 Существующее положение

2.2 Варианты вскрытия пласта К-

2.3 Производственная мощность шахты

2.4 Проведение конвейерного промквершлага К-

2.5 Расчет технико-экономических показателей проходческих работ

2.6 Выводы по разделу

3 ПОДГОТОВКА ШАХТНОГО ПОЛЯ

3.1 Способы и схемы подготовки шахтного поля

3.2 Система разработки пласта К-5 и подготовка запасов выемочного

участка 4-2-5-

3.3 Расчет анкерной крепи конвейерного штрека 4-2-5-

3.4 Расчет технико-экономических показателей проходческих работ

3.5 Технология проведения выработки

3.6 Техника безопасности при ведении подготовительных работ

3.7 Выводы по разделу

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

РЕШЕНИЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ ПЛАСТА К-5 В УСЛОВИЯХ

ФИЛИАЛА «ШАХТА «ОСИННИКОВСКАЯ»

4.1 Анализ производственного опыта при отработке тонких пластов

4.2 Анализ отечественного производственного опыта применения струговых установок

4.3 Анализ зарубежного опыта отработки пологих пластов мощностью 1-1,6м стругами

4.4 Выводы по разделу

5 ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

5.1Система разработки пласта К-

5.2 Технология отработки выемочного участка 4-1-5-

5.3 Аппаратура автоматического управления очистным комплексом ПМ-

5.4 Расчет нагрузки на очистной забой

5.5 Объем подготовительных работ и выход угля из подготовительных забоев

5.6 Техника безопасности при эксплуатации комплекса DBT 110/

5.7 Расчет технико-экономических показателей очистных работ

5.8 Технологическая схема шахты

5.9 Выводы по разделу

6 ПРОВЕТРИВАНИЕ ШАХТЫ

6.1 Способ и схема проветривания шахты

6.2 Расчет количества воздуха необходимого для проветривания шахты

6.3 Выбор вентиляторов главного проветривания

7 ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ШАХТЫ

8 ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

8.1 Противоаварийная защита угольной шахты

8.2 Противопожарная защита шахты

8.3 Пылевзрывозащита шахты

8.4 Аэрогазовый контроль

8.5 Дегазация пласта К-

8.6 Охрана труда

9 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

9.1 Организационно-правовая форма и производственная

структура предприятия

9.2 Расчет себестоимости 1 погонного метра выработки по участку

9.3 Расчет себестоимости 1 тонны угля по участку

9.4 Сравнение плановых показателей с фактическими данными

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

Приложение А1 Расчет электроснабжения очистного участка

Приложение А2 Автоматизация производственных процессов

Аннотация

«Вскрытие, подготовка и отработка пласта К-5 блока №4 шахтного поля филиала «Шахта «Осинниковская».

Дипломный проект по специальности (130404) - “Подземная разработка месторождений полезных ископаемых”. - Новокузнецк, 2009. – 155 страниц, 43 таблицы, 37 литературных источников, 11 листов чертежей.

В данном дипломном проекте разработан вариант применения струговой выемки на примере пласта К5, находящегося на балансе филиала «Шахта «Осинниковская» ОАО ОУК «Южкузбассуголь». В основе работы лежит идея отработки тонких и средней мощности пластов, залегающих на больших глубинах. В качестве основного мероприятия предусматривается отработка пластов при помощи струговой выемки.

Принятые решения позволят продлить срок службы предприятия, повысить качество добываемого угля, снизить его себестоимость, увеличить степень безопасности ведения горных работ. В результате Филиал «Шахта «Осинниковская» может перейти в ряд рентабельных, безопасных и качественно новых предприятий.

Введение

В связи с прогнозируемым снижением объемов добычи газа стратегией развития топливно-энергетического комплекса России на ближайшие годы предусматривается рост удельного веса угля в топливно-энергетическом балансе. По результатам моделирования энергетических рынков, пределы востребованных объемов добычи угля по стране составят от 300 до 360 млн. т в 2010 г. и от 340 до 430 млн. т в 2020 г. Предполагаемые объемы добычи угля потребуют удвоения производственных мощностей угледобывающих предприятий до 2020г.

Сырьевая база углей России впечатляет своими масштабами. Главным угольным бассейном России является Кузнецкий, в котором сосредоточены запасы каменных углей всех марок - от длиннопламенных до антрацитов.

На многих действующих предприятиях производственная мощность ограничивается наиболее «узким звеном» (фонд очистных работ, транспорт, проветривание и т.д.). Достаточно вложить сравнительно небольшие средства в расширение «узкого звена» и на многих предприятиях будет возможно существенно повысить производственную мощность по добыче угля. Быстрая отдача при незначительных затратах может быть достигнута также при вовлечении в отработку ранее вскрытых горными работами, но не отрабатываемых в настоящее время угольных пластов, мощностью 0,91,6м.

Так, в различных угледобывающих регионах России, отказ от разработки пластов малой мощности приводит к увеличению глубины горных работ, нарушению порядка отработки свиты пластов, быстрому истощению запасов более мощных пластов. Для восполнения запасов необходимы вложения больших средств для доразведки запасов, строительства новых шахт или их реконструкции.

Основной причиной сокращения объемов добычи угля из тонких пластов является отсутствие высокопроизводительной техники для их отработки, а при применении комбайновой выемки – крайне низкие нагрузки на очистной забой и высокая трудоемкость работ.

В данном проекте «Вскрытие, подготовка и отработка пласта К-5 блока №4 шахтного поля филиала «Шахта «Осинниковская» будет рассмотрено решение проблемы, с которой сталкиваются практически все угледобывающие предприятия.

Обычно на их балансе состоит более десятка пластов, но отрабатываются из них лишь те, чья мощность составляет 2 и более метров. Менее мощные пласты бросают и их отработка становится делом далёкого будущего. Вместе с тем известно, что по прошествии некоторого времени сильно усложняются условия для их эксплуатации, так как происходит разрушение горных выработок, которые можно было использовать, демонтируются необходимые материалы и оборудование, ухудшаются горно-геологические условия и отработка брошенных пластов становится всё более затратной и менее прибыльной.

В настоящее время на шахте «Осинниковская» для увеличения производственной мощности угледобывающего предприятия возникла необходимость отработки пласта К5, что приводит к возникновению ряда задач, решить которые можно только, применяя более совершенные способы и системы разработки угольных пластов, технологические процессы и оборудование.

Таким образом, целью данного проекта является разработка оптимального варианта вскрытия, подготовки и отработки пласта К-5 блока №4 с целью увеличения производственной мощности филиала «Шахта «Осинниковская».

1.3. Тектоника шахтного поля

В тектоническом плане поле шахты «Осинниковская» приурочено к Шелканской синклинали. Складка ассиметрична, ось ее простирается с юго-запада на северо-восток и погружается в том же направлении под углом 510º, достигая максимального погружения в районе разведочной линии ХIVI. Восточное крыло синклинали имеет относительно простую структуру при углах падения пород 1020º.

Западное крыло сложено рядом дополнительных складок; углы падения пластов в западном крыле более крутые. Вблизи выходов пластов угля под наносы на верхних горизонтах и крыльях дополнительных складок углы падения достигают 5070º. С глубиной углы падения уменьшаются, достигая в замковой части Шелканской синклинали 58º.

Однако, в северо-восточной части крутая дополнительная синклинальная складка установлена и на значительной глубине (р.л. ХIVI); при этом складка примыкает к зоне крупного тектонического нарушения «Н - Н». В целом, площади с пологим падением пластов занимают преобладающую часть шахтного поля, и горные работы за последние 20 лет были сосредоточены на пологом восточном крыле. Кроме складчатых нарушений, на поле шахты развиты и разрывные нарушения. Наиболее крупными из них является взброс «Н - Н» с амплитудой 100,0 – 140,0 м. Нарушение взброс «Н - Н» сопровождается мощной зоной дробления и апофизными нарушениями. Ориентированный почти в меридиональном направлении, взброс «Н - Н» делит шахтное поле на два крыла - «висячее» и «лежачее», разработка которых осуществляется раздельно. Кроме того, разведочными работами выявлено 17 разрывных нарушений (Н0, Н1, Н2, М, К и т.д.) с амплитудой преимущественно 3,0 – 20,0 м.

1.4 Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия эксплуатации достаточно сложные. Это связано с наличием мощных отложений юрского возраста, обладающих неравномерной, но повышенной обводненностью в зоне выветривания (120150 м от поверхности). Ранее, при ведении горных работ на верхних горизонтах имели место прорывы воды из юрских отложений при глубине их подработки в 3040 м. В настоящее время горные работы достигли глубины 550620 м от поверхности, поэтому водоносный комплекс юрских отложений уже не оказывает существенного влияния на обводненность шахтного поля.

Обводненность непосредственно угленосных пермских отложений, в целом, незначительна. В целом, водоприток в горные выработки на нижних горизонтах оценивается на уровне 150 м3/час в висячем крыле нарушения «Н - Н», и 200 м3/час в лежачем крыле. При этом, максимальные водопритоки на горизонте 160м., в существующий главный водоотлив сохраняется на уровне 8001000 м3/час, при среднегодовых притоках 50250 м3/час.

1.6 Горнотехнические условия эксплуатации

Все пласты шахты «Осинниковская» газоносны. Верхняя граница зоны метановых газов на площади, где отсутствуют перекрывающие юрские отложения, ориентировочно устанавливается на глубине 200 м от поверхности. Основными газовыми компонентами являются метан, углекислый газ и азот.

Для преобладающей части шахтного поля верхняя граница метановой зоны расположена непосредственно под юрскими отложениями, препятствующими дегазации толщи (при мощности юрских отложений более 100150 м).

Природная газоносность пластов с глубиной увеличивается при градиенте нарастания (на 100 м глубины) 2÷3 м3/т. В целом, природная газоносность угольных пластов составляет: на горизонте 160 м абс. - 10÷15 м3/т, на горизонте 260 м абс. - 15÷17 м3/т, на горизонте – 360 м абс. - 20÷22 м3/т, на горизонте - 660 м абс. (около 1000 м от поверхности) – до 25 м3/т.

Шахта относится к опасным по внезапным выбросам угля и газа. Три пласта – Е5, К2, и. К1вп отнесены к опасным по внезапным выбросам угля и газа с глубины 490 м от поверхности; остальные пласты с глубины 490 м от поверхности – угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа.

Все пласты шахтного поля с глубины 150 м от поверхности отнесены к угрожаемым по горным ударам, а пласты Е6 и Е4 – с глубины 420 м отнесены к опасным по горным ударам.

Угли пластов шахты не склонны к самовозгоранию. Вмещающие породы силикозоопасны, содержание свободной двуокиси кремния составляет 12–45 %.

Угли обладают высоким содержанием летучих веществ (2836 %), в связи с чем, угольная пыль всех пластов взрывоопасна.

1.8 Горно-геологическая характеристика пласта К-5

Пласт К-5 простого строения. Пласт К-5 залегает в 18 м ниже пласта Е1, относится к наиболее выдержанным по мощности и строению пласту шахтного поля. Полная мощность пласта составляет 1,3 – 1,56 м, при среднем значении 1,45 м; строение пласта простое, «колчеданы» отсутствуют. Непосредственная кровля пласта сложена слабополосчатым алевролитом, среднеустойчивая.

По самовозгоранию пласт не опасный. Пласт опасный по взрываемости газа метана и угольной пыли. Пласт угрожаемый по горным ударам и по внезапным выбросам. Обводнённость лавы определяется надработкой пласта. В зонах повышенной трещиноватости пород кровли возможен капеж. В среднем водоприток составит 3,0 – 5,0м3/час, возможно скопление воды в мульдовых частях.

Вскрытие пласта к-5 в условиях филиала «шахта «осинниковская»

2.1 Существующее положение

Вскрытие шахтного поля осуществлено клетевым, новым клетевым и двумя скиповыми №1 и №2 вертикальными стволами, пройденными с основной промплощадки шахты «Осинниковская» до горизонта 160 м и имеющими околоствольные дворы на горизонтах 60 и 160 м.

Клетевой и новый клетевой стволы оборудованы калориферами и грузолюдскими подъемными установками и используются для подачи свежего воздуха в шахту, транспортирования оборудования, материалов, спуска-подъема людей.

Клетевой ствол имеет глубину 479,5 м и диаметр 8,0 м, оборудован двумя двухэтажными клетями на 5-тонную вагонетку и подъемной машиной 2Ц6х2,4. Новый клетевой ствол глубиной 479,5 м и диаметром 6,5 м оборудован двумя клетями на 3-х тонную вагонетку и подъемной машиной 2Ц4х2,3. Скиповые стволы №1 и №2 диаметром 6,5 м, используемые для выдачи горной массы на поверхность, оборудованы скипами емкостью по 14,1 м3 и подъемными машинами 2Ц5х2,3.

До горизонта 60 м у южной границы шахтного поля пройден вентиляционный ствол №6, оборудованный всасывающей вентиляторной установкой ВЦД47,5У и используемый для выдачи из шахты исходящей струи воздуха. Глубина ствола составляет 449 м, диаметр 6,0 м.

Кроме того, шахтой «Осинниковская» для изолированного отвода метановоздушной смеси из выемочных участков блока №2 используется вертикальный фланговый ствол, пройденный на юго-западе в границах бывшей шахты «Капитальная», оборудованный газоотсасывающей вентиляторной установкой УВЦГ15.

В настоящее время заканчивается проходка вертикального вентиляционного ствола № 1 диаметром "в свету" 8,5 м в центральной части шахтного поля, который уже пройден до квершлага 94 на гор. 160 м.

Вскрытие шахтного поля на горизонте 160 м осуществлено главным и вентиляционным квершлагами, пройденными из выработок околоствольного двора гор.160 м вкрест простирания пластов в юго-восточном направлении, осевыми путевыми квершлагами №1 и №2, пройденными в северо-восточном направлении, блочными квершлагами № 69, 71, 73, 78, 94.

Подготовка шахтного поля на горизонте 160 м осуществлена полевыми штреками. Вскрытие пластов с полевых штреков осуществляется промежуточными квершлагами.

Подготовка пластов к отработке заключается в проведении по каждому из них путевого, конвейерного и вентиляционного бремсбергов или уклонов и флангового бремсберга для газоуправления. Отработка пластов в блоках ведется одно- или двухсторонними панелями.

Технология проведения выработки

Выемка горной массы производится комбайном. После осмотра комбайна, питающей сети, системы пылеподавления, звукового сигнала, машинист комбайна включает комбайн и подъезжает к груди забоя. Затем он устанавливает исполнительный орган в рабочее положение, включает электродвигатель исполнительного органа и грузчика, начинает разрушать массив.

Из забоя горная масса при помощи комбайна грузится на ленточный перегружатель ПЛ600, далее на ленточный конвейер 2ЛТ120. По ленточным конвейерам горная масса поступает к скиповым стволам.

После придания забою необходимой конфигурации, машинист комбайн выключает исполнительный орган комбайна, зафиксировав кнопку «СТОП» исполнительного органа.

Под защитой постоянной крепи, проходчики обирают кровлю, борта и забой от нависших кусков породы. Оборка должна производиться металлическими пиками длиной 2,5м.

Для возведения временной крепи при помощи комбайна необходимо:

1) Поднять гидроопоры, выставить исполнительный орган (и. о.) по оси выработки и опустить коронки и.о. на почву.

2) Заблокировать кнопки «Стоп» с обеих сторон комбайна.

3) Разложить стрелу крепеподъемника. Принести и положить в захваты крепеподъемника верхняк крепи, после чего всем удалиться за пределы питателя.

4) Разблокировать кнопки «Стоп» и включить маслостанцию.

5) Поднять и.о. и, не прижимая верхняк к кровле выставить его в нужное положение, маневрируя ходом, подъемом и поворотом и.о.

6) Заблокировать кнопки «Стоп» с обеих сторон комбайна. На верхняк уложить металлическую решетку.

7) Разблокировать кнопки «Стоп» и включить маслостанцию Верхняк временной крепи с решеткой поджать к кровле выработки.

8) Заблокировать кнопки «Стоп» с обеих сторон комбайна.

9) Верхняк временной крепи при помощи межрамной стяжки соединить с ранее установленной рамой постоянной крепи.

10) Произвести установку стоек постоянной крепи:

В почве выработки при помощи кайла на расстоянии необходимом для установки стоек берутся приямки глубиной 100мм. Стойки нижним концом устанавливаются во взятые приямки, верхние концы стоек подводятся под верхняк. После чего посредством хомутов стойки соединяются с верхняком. Возведённая рама крепи выверяется согласно маркшейдерского направления и расклинивается деревянными клиньями. Пустоты между рамой крепи и боками выработки забучиваются негорючим материалом.

Промежуточная рама крепи устанавливается в порядке, описанном выше. После чего межрамными стяжками, вновь установленные рамы крепи соединяются с ранее установленной рамой крепи.

Техника безопасности при ведении подготовительных работ

В целях безопасного ведения работы необходимо соблюдать и выполнять требования действующих «Правил безопасности в угольных шахтах»:

1) Перед началом работ:

- Перед началом работ бригадир, звеньевой и рабочий обязаны проверить свои рабочие места и привести их в безопасное состояние.

- Сдача и приемка смен производится непосредственно на рабочем месте, если между сменами не предусмотрен перерыв, старшими рабочими смены (звеньевыми). Сдающий смену обязан сообщить принимающему смену звеньевому о горно-технической обстановке в забое (состояние проветривания, горное давление, встретившиеся геологические нарушения, появление заколов и куполов и пр.), о состоянии крепи, конвейера, перегружателей, насосов и пр.), обратив особое внимание на слабые места и имеющиеся (или возможные и дальнейшем) поломки и отказы.

- На рабочем месте проходчик (звеньевой) обязан проверить:

-исправность и нормальное функционирование всех забойных механизмов, а также конвейера, насосной станции и др.;

-наличие и исправность ручного инструмента;

-исправность шлангов и трубопроводов для подачи воды и эмульсии;

-состояние проветривания и состав рудничной атмосферы;

-состояние кровли и забоя (наличие трещин, заколов, куполов, и пр.);

-наличие предупредительных признаков газодинамических явлений (потрескивание, "толчки", повышенное газовыделение и пр.);

-исправность телефонной связи с поверхностью.

При обнаружении неисправностей проходчик (звеньевой) обязан принять меры по их устранению или сообщить об этом горному мастеру или другому лицу участкового надзора.

2) Во время работы:

- в течении всей смены бригадир, звеньевой и рабочий должны следить за безопасным состоянием места работы……

- при выполнении технологического цикла рабочих операций по проведению горной выработки проходчик обязан строго соблюдать полноту и порядок их выполнения, предусмотренные паспортом проведения и крепления выработок.

- состав рудничной атмосферы и содержание метана в воздухе должны соответствовать требованиям ПБ, вентиляторы местного проветривания должны работать непрерывно;

- расстояние от конца вентиляционных труб до забоя не должно превышать 8 метров;

- вентиляторы местного проветривания должны быть установлены в выработке со свежей струей воздуха на расстоянии не менее 10 метров от исходящей струи;

Подготовка шахтного поля

3.1 Способы и схемы подготовки шахтного поля

Подготовкой шахтного поля называют проведение после вскрытия шахтного поля системы подготавливающих горных выработок, обеспечивающих условие для эффективной и безопасной выемки полезного ископаемого. Подготовку шахтного поля обычно ведут частями и по мере их отработки подготавливают следующие части.

3.1.1 Способы подготовки шахтного поля

По расположению подготавливающих выработок относительно пласта различают:

- Пластовый способ подготовки шахтного поля – способ, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится по пласту.

- Полевой способ подготовки шахтного поля – способ подготовки, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится по породе.

- Пластовополевой (комбинированный) способ подготовки шахтного поля – способ подготовки представляет собой комбинацию описанных выше способов.

При подготовке пластов в свите различают два способа:

- Индивидуальная подготовка.

- Групповая подготовка.

При индивидуальной подготовке весь комплекс подготавливающих выработок проводится для каждого пласта. Способ применяется при мощности междупластий >50 м. Отработку пластов производят раздельно или совместно.

При групповой подготовке комплекс подготавливающих выработок используется для одновременной отработки двух и более пластов. Группирование применяется при мощности междупластий менее 50м.

3.1.2 Схемы подготовки шахтного поля

Схема подготовки – характерное расположение объединенных с учетом функционального назначения в единый комплекс подготавливающих выработок, обеспечивающих деление шахтного поля на готовые к выемке части.

Погоризонтная схема подготовки – пространственное расположение горных выработок, делящее шахтное поля транспортными горизонтами на выемочные ступени, отрабатываемые затем по падению и восстанию.

Панельная схема подготовки шахтного поля – совокупность выработок, разделяющих шахтное поле на панели. Область применения α<250. Размер по падению 12001500м, по простиранию 35004000м.

Этажная схема подготовки шахтного поля – совокупность выработок, разделяющих шахтное поле на этажи. Область применения α>350. Высота этажа α<55° 800400м. α>55° 120150м.

3.2 Система разработки пласта К-5 и подготовка запасов выемочного участка 4-2-5-1

3.2.1 Система разработки пласта К-5

В пределах шахтного поля к разработке принят пласт К-5. Пласт выдержан в пределах шахтного поля по мощности и строению. Преобладает мощность 1,45м. Принят пластовый способ подготовки шахтного поля. Способ подготовки пласта К-5 – индивидуальный. Пласт К-5 подготовлен конвейерным и путевым бремсбергами, пройденными по пласту с квершлага 94 гор.160м. Принята панельная схема подготовки шахтного поля.

Для пласта К5, исходя из горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации (угол падения, мощность, степень нарушенности, газоносность, глубина разработки и т.д.), принимается система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Отработка выемочных столбов предусматривается в нисходящем порядке. Отработка выемочных столбов осуществляется в обратном порядке под небольшим углом по падению.

Способ подготовки выемочных столбов - проведение спаренных выемочных штреков. Схема проветривания выемочных участков комбинированная с восходящим движением вентиляционной струи по лаве и изолированным отводом метановоздушной смеси из выработанного пространства.

Конвейерный бремсберг К-5 проводится по пласту К5, предназначен для прохода людей, транспортировки горной массы из очистного забоя 4-2-5-1 и подготовительных забоев. Путевой бремсберг К-5 проводится по пласту К-5 предназначен для доставки материалов и оборудования.

Согласно выполненных расчётов с учетом длительного срока службы выработок крепление путевого и конвейерного бремсбергов К-5 производится арочной крепью А1927. Сечение выработки в проходке 22 м2, в свету до осадки 19,1 м2, в свету после осадки 17,4 м2. Ширина выработки в свету 5,414 м, высота 4,25 м. Шаг установки крепи 0,8м. Перетяжка кровли металлической решетчатой затяжкой. Оба борта перетягиваются металлической решеткой ЗР2,6.

3.2.2 Подготовка запасов выемочного участка 4-2-5-1

Подготовка выемочных столбов пласта намечается спаренными (конвейерным и вентиляционным) штреками, проходимыми с конвейерного бремсберга пласта К-5. Длина очистного забоя принята 220м.

Проходка подготовительных выработок будет осуществляться при помощи проходческого комбайна КП21.

Для подготовки запасов выемочного участка 4-2-5-1 необходимо проведение ряда горных выработок: конвейерного штрека 4-2-5-1, монтажной камеры 4-2-5-1 (в два этапа: узким сечением и расширение), вентиляционного штрека 4-2-5-1 и флангового бремсберга пласта К-5. Площадь поперечного сечения не пройденных горных выработок (в свету) выемочного участка 4-2-5-1 определена по:

- допустимой скорости воздушной струи (проветривания по различным факторам),

- габаритным размерам подвижного состава и размещению оборудования с учетом минимального допустимого зазора,

- величине усадки крепи после воздействия горного давления и безремонтного содержания в течение всего периода эксплуатации.

Конвейерный штрек 4-2-5-1 проводится по пласту К5, предназначен для транспортирования горной массы конвейером 2ЛТ120У, прохода людей, подачи свежей струи воздуха в очистной забой 4-2-5-1 и доставки материалов и оборудования при помощи монорельсовой дизелевозной дороги ДП155У. Сечение выработки в свету - 11,2 м2, в проходке - 12 м2. Ширина выработки в проходке - 5,0 м, высота в проходке - 2,4 м. Угол наклона выработки – от 2 до 5 градусов. Длина конвейерного штрека L= 1510 м.

Согласно выполненных расчётов крепление кровли конвейерного штрека 4-2-5-1 производится анкерной крепью: 5 анкеров АСП24 длиной 2.4 м с установкой на одну полиэфирную ампулу длиной 600 мм под подхват ПМШ8 длиной 4,5 м. Перетяжка кровли металлической решеткой ЗР2,6. Шаг установки крепи 0,8м.

Оба борта перетягиваются металлической решеткой. Крепление решетки производится анкерами: один анкер АСП длиной 2,2 м, один анкер ШК1М длиной 1,6 м на шаг установки крепи, под отрезки спецпрофиля ПМШ8 длиной 0,25 м.

Вентиляционный штрек 4-2-5-1 проводится по пласту К5, предназначен для прохода людей, пропуска исходящей струи воздуха из очистного забоя 4-2-5-1 и доставки материалов и оборудования при помощи монорельсовой дизелевозной дороги. Сечение выработки в свету 11,2 м2, в проходке 12 м2. Ширина выработки в проходке - 5 м, высота в проходке - 2,4м. Угол наклона выработки – от 2 до 5 градусов. Длина вентиляционного штрека 4-2-5-1 L= 1510 м.

Согласно выполненных расчётов крепление кровли вентиляционного штрека 4-2-5-1 анкерное: 5 анкеров АСП24 длиной 2.4 м с установкой на одну полиэфирную ампулу длиной 600 мм под подхват ПМШ8 длиной 4,5 м. Перетяжка кровли металлической решеткой ЗР2,6. Шаг установки крепи 0,8м. Оба борта перетягиваются металлической решеткой. Крепление решетки производится анкерами: один анкер АСП длиной 2,2 м, один анкер ШК1М длиной 1,6 м на шаг установки крепи, под отрезки спецпрофиля ПМШ8 длиной 0,25 м.

Монтажная камеры 4-2-5-1 проводится по пласту К5, предназначена для монтажа комплекса. Сечение монтажной камеры 4-2-5-1 в проходке:

- общее сечение – Sпр. = 16,2 м2, (ширина 7,0 м , высота 2,4 м).

Угол наклона выработки от 3 до 10 град. Длина монтажной камеры выемочного участка 4-2-5-1 L= 220 м. Количество анкеров в ряду основной крепи 8 штук, количество промежуточных анкеров в ряду 4 штук на полное сечение.

Фланговый бремсберг К-5 проводится по пласту К5, предназначен для выдачи части исходящей струи очистного забоя. Согласно выполненных расчётов с учетом длительного срока службы выработок крепление бремсберга производится арочной крепью А1627. Сечение выработки в проходке 19,1 м2, в свету до осадки 16,8 м2, в свету после осадки 14,9 м2. Ширина выработки в свету 4,76 м, высота 3,72 м. Шаг установки крепи 0.8м. Перетяжка кровли металлической решетчатой затяжкой. Оба борта перетягиваются металлической решеткой ЗР2,6.

Графическое изображение сечений горных выработок выемочного участка 4-2-5-1 с расстановкой оборудования приведены на технологических схемах.

3.5 Технология проведения выработки

В начале смены производится прием – сдача смены. МГВМ подготавливает комбайн, проходчики готовят бурильные станки к работе. Далее МГВМ производит выемку и погрузку горной массы, один проходчик следит у перегруза комбайна в вагон В15К. После отбойки и погрузки горной массы, проходчики и МГВМ приступают к креплению забоя.

После осмотра комбайна машинист включает комбайн и подъезжает к груди забоя. Затем он устанавливает исполнительный орган в рабочее положение, включает электродвигатель исполнительного органа и грузчика, начинает разрушать массив.

Транспортировка горной массы из забоя производится при помощи ленточных конвейеров 2ЛТ120У. Для погрузки горной массы на конвейер применяется самоходный вагон В15К. По ленточным конвейерам горная масса поступает к скиповым стволам.

Крепление кровли осуществляется анкерной крепью, состоящей из анкеров АСП24, бортов анкерами ШК1М. После придания забою необходимой конфигурации, машинист комбайн выключает исполнительный орган комбайна, зафиксировав кнопку «СТОП» исполнительного органа. Устанавливается рабочий полок.

Под защитой постоянной крепи, проходчики обирают металлическими пиками длиной 2,5м кровлю, борта и забой от нависших кусков породы. Затем укладывают на стойки ВК9 верхняк крепи длиной 4,5 м., заводят на него и ранее установленную крепь затяжку, после чего верхняк стойками ВК9 поджимается к кровле выработки.

Через отверстия верхняка, с помощью сверла с принудительной подачей или при помощи пневмосверла «RAMBOR», бурятся шпуры глубиной 2,2 м. Затем в устье выбуренного шпура вставляется направляющая трубка из полимерного материала, в которую вставляют полимерную ампулу. В шпиндель пневмосверла «RAMBOR», устанавливается анкерный болт и производится подъем и ввод анкера в шпур, причем при входе анкерного болта в устье шпура производится включение турбобура на вращение и быструю подачу анкера в шпур. После достижения анкером дна шпура дополнительно продолжают его вращение в течение 1015 секунд, далее ожидают 3040 секунд, необходимые для затвердевания смолы, при этом анкер удерживается в шпуре турбобуром.

В ремонтную смену в начале смены производится прием – сдача смены, далее электрослесарь занимается обслуживанием комбайна. Проходчики производят перенос датчика ДСВ и наращивание вент. става, затем один проходчик бурит шпуры и производит пропитку угля в массиве, два проходчика производят наращивание пожарнооросительного трубопровода. После чего проходчики производят наращивание трубопровода дегазации, монорельса, после чего производят доставку крепежных материалов, выполняют другие неучтенные работы.

Доставка материалов и оборудования осуществляется участком шахтного транспорта по монорельсовой дороге ДП155У.

3.6 Техника безопасности при ведении подготовительных работ

В целях безопасного ведения работы необходимо соблюдать и выполнять требования действующих «Правил безопасности в угольных шахтах»:

1) Перед началом работ:

- Перед началом работ бригадир, звеньевой и рабочий обязаны проверить свои рабочие места и привести их в безопасное состояние.

- Сдача и приемка смен производится непосредственно на рабочем месте, если между сменами не предусмотрен перерыв, старшими рабочими смены (звеньевыми). Сдающий смену обязан сообщить принимающему смену звеньевому о горно-технической обстановке в забое (состояние проветривания, горное давление, встретившиеся геологические нарушения, появление заколов и куполов и пр.), о состоянии крепи, конвейера, перегружателей, насосов и пр.), обратив особое внимание на слабые места и имеющиеся (или возможные и дальнейшем) поломки и отказы.

- На рабочем месте проходчик (звеньевой) обязан проверить:

-исправность и нормальное функционирование всех забойных механизмов, а также конвейера, насосной станции и др.;

-наличие и исправность ручного инструмента;

-исправность шлангов и трубопроводов для подачи воды и эмульсии;

-состояние проветривания и состав рудничной атмосферы;

-состояние кровли и забоя (наличие трещин, заколов, куполов, и пр.);

-наличие предупредительных признаков газодинамических явлений (потрескивание, "толчки", повышенное газовыделение и пр.);

-исправность телефонной связи с поверхностью.

При обнаружении неисправностей проходчик (звеньевой) обязан принять меры по их устранению или сообщить об этом горному мастеру или другому лицу участкового надзора.

2) Во время работы:

- в течении всей смены бригадир, звеньевой и рабочий должны следить за безопасным состоянием места работы……

- при выполнении технологического цикла рабочих операций по проведению горной выработки проходчик обязан строго соблюдать полноту и порядок их выполнения, предусмотренные паспортом проведения и крепления выработок.

- состав рудничной атмосферы и содержание метана в воздухе должны соответствовать требованиям ПБ, вентиляторы местного проветривания должны работать непрерывно;

- расстояние от конца вентиляционных труб до забоя не должно превышать 8 метров;

- вентиляторы местного проветривания должны быть установлены в выработке со свежей струей воздуха на расстоянии не менее 10 метров от исходящей струи;

3.7 Выводы по разделу

Проектом принят пластовый способ подготовки шахтного поля. Способ подготовки пласта К-5 – индивидуальный. Пласт К-5 подготовлен конвейерным и путевым бремсбергами, пройденными по пласту с квершлага 94 гор.160м. Принята панельная схема подготовки шахтного поля.

Конвейерный бремсберг К-5 проводится по пласту К5, предназначен для прохода людей, транспортировки горной массы из очистного забоя 4-2-5-1 и подготовительных забоев. Путевой бремсберг К-5 проводится по пласту К-5 и предназначен для доставки материалов и оборудования. Крепление путевого и конвейерного бремсбергов К-5 производится арочной крепью А1927.

Для пласта К5, исходя из горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации (угол падения, мощность, степень нарушенности, газоносность, глубина разработки и т.д.), принимается система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Отработка выемочных столбов предусматривается в нисходящем порядке. Отработка выемочных столбов осуществляется в обратном порядке по простиранию под небольшим углом по падению.

Способ подготовки выемочных столбов - проведение спаренных выемочных штреков. Проходка подготовительных выработок будет производится проходческими комбайнами КП21. Транспортировка горной массы из забоя производится ленточными конвейерами 2ЛТ120У. Для погрузки горной массы на конвейер применяется самоходный вагон В15К. По ленточным конвейерам горная масса поступает к скиповым стволам.

Конвейерный штрек 4-2-5-1 проводится по пласту К5, предназначен для транспортирования горной массы конвейером 2ЛТ120У, прохода людей, подачи свежей струи воздуха в очистной забой 4-2-5-1 и доставки материалов и оборудования при помощи монорельсовой дизелевозной дороги ДП155У. Вентиляционный штрек 4-2-5-1 проводится по пласту К5, предназначен для прохода людей, пропуска исходящей струи воздуха из очистного забоя 4-2-5-1 и доставки материалов и оборудования при помощи монорельсовой дизелевозной дороги. Крепление конвейерного и вентиляционного штреков 4-2-5-1 анкерное. Крепление кровли осуществляется анкерной крепью, состоящей из анкеров АСП24, бортов анкерами ШК1М.

Фланговый бремсберг К-5 проводится по пласту К5, предназначен для выдачи части исходящей струи очистного забоя. Крепление бремсберга производится арочной крепью А1627.

Доставка материалов и оборудования осуществляется участком шахтного транспорта по монорельсовой дороге ДП155У.

Месячная производительность труда рабочего при проведении конвейерного штрека 4-2-5-2 составляет 4,86м/чел.мес.

Анализ отечественного производственного опыта применения струговых установок

В бывшем СССР из тонких пластов уголь добывался, главным образом, на шахтах Донецкого и ЛьвовскоВолынского бассейнов. Примерно одна треть всех забоев была оборудована механизированными комплексами [7]. Согласно техническим характеристикам комплексов, все они, за исключением комплекса «Донбасс», могли эффективно применяться только на пластах, с боковыми породами не ниже средней устойчивости. На пластах с труднообрушаемой кровлей, как показала практика, эти механизированные комплексы работали неудовлетворительно.

Впервые анализ технологий выемки на тонких пологих пластах был выполнен в нашей стране А.Д. Пановым [15]. В технической статье описываются положительные результаты работы на шахте № 9 треста "Снежнянантрацит", которые были достигнуты при помощи узкозахватного комплекса оборудования ДУ1, состоящего из комбайна "Донбасс1", скребкового конвейера, металлических стоек с шарнирными верхняками и посадочных стоек.

Состоянию и развитию струговой выемки на шахтах СССР посвящена статья Н.К. Гринько [18]/: "…В решении задачи технического перевооружения угольной промышленности большую роль должны сыграть струговые комплексы, являющиеся одним из наиболее перспективных и прогрессивных средств узкозахватной выемки угля".

Первая струговая установка в бывшем СССР была испытана в 1965 году на шахтах комбината "Ростовуголь". Это была новинка угледобывающей техники. Бригада И.В. Савченко с шахты «Южная –1» одна из первых в городе освоила эту струговую установку. С её помощью бригада добывала за сутки более 1000 тонн угля и в 1966 году за 31 рабочий день выдала на гора 112300 тонн угля. Рекорд, поставленный Савченко показал, что новая угледобывающая техника таит в себе большие возможности повышения производительности труда. До применения струговых установок уголь добывался при помощи широкозахватного комбайна, при этом добыча составляла 13 тысяч тонн угля за месяц.

На струговые установки перешла и бригада М. Чиха [14]. Применение новой техники требовало и новой организации труда. После долгих поисков шахтеры пришли к выводу, что струг может работать с полной отдачей лишь при поточной организации труда, которая требовала совмещения процессов добычи и подготовки лавы. Вместе с инженерно-техническими работниками шахты разработали новый паспорт крепления лавы. Перейдя на поточный метод, бригада стала добывать 1500 и более тонн в смену на струговой лаве. В год бригада добывала 500 тысяч тонн угля. Резерв повышения добычи при струговой выемке был в механизации управления кровлей при струговой выемке, для этого необходимо было разработка нового механизированного комплекса с гидрофицированной крепью, приспособленного под струговую установку. В ШахтНИУИ на базе М87Э разработали струговую крепь 1-МКС. В 1970 году такая механизированная крепь вместе со струговой установкой была смонтирована в лаве. С её помощью бригада увеличила среднесуточную добычу до 2000 тонн в смену.

На шахтах бывшего СССР в середине 70х годов в основном работали струговые установки 3-х типов:

УСТ-2 (установка струговая тихоходная,V=2040м/мин.);

УСБ2М (установка струговая быстроходная,V>40м/мин.);

УСБ67 (установка струговая быстроходная,V=2040м/мин.).

Все эти струговые установки имели общую компоновку: они состояли из трубчатых направляющих, расположенных с забойной стороны конвейера. Благодаря этому струговая установка объединялась в единый агрегат с конвейером.

Позже в нашей стране были разработаны, изготовлены и испытаны струговые установки нового технического уровня: отрывного типа – СО90У, скользящего типа – СН96, комбинированного типа ЗСКП. Технические решения, заложенные в конструкции этих установок, соответствовали лучшим зарубежным аналогам, а по некоторым показателям и превосходили их. Установки могли работать в комплексе со струговыми механизированными крепями [10].

На шахтах ПО “Донецкуголь” на пласты, опасные по газу, пыли и внезапным выбросам, приходится около 40% добычи угля, четвертая часть которой обеспечивается струговыми установками. Применение стругов позволяет значительно уменьшить запыленность воздуха и ликвидировать большие нагрузки горного давления в зоне работы струга, перераспределение которых приводит к возникновению внезапных выбросов угля и газа. Эти достоинства струговой выемки способствовали значительному увеличению ее применения, особенно при разработке выбросоопасных пластов на больших глубинах.

В 1982г. на шахтах ПО “Донецкуголь” в работе находились 32 струговые установки, из которых 21 эксплуатировались на пластах мощностью до 0,81м, семь – от 0,81 до 1,3м и четыре – более 1,3м [19]. Струговые механизированные комплексы 1МКС применяются на пластах средней мощности, комплекс КМС97 – на пластах мощностью 0,78м, а струговые установки УСБ67(8), УСТ2М(14), УСТ2А(6) и СО75(2) с индивидуальной крепью – на тонких и весьма тонких пластах.

Длина струговых очистных забоев с механизированными крепями составляет 190–240м, с индивидуальными крепями – 100–180м. Преимущественное распространение (68,5%) получила столбовая система разработки.

Нагрузка на струговый забой составила 1940т/сут. При этом нагрузка на струговые лавы с механизированными крепями в 2,2 раза выше, чем в лавах с индивидуальными крепями. Время работы струга по выемке угля в лавах с механизированными крепями составляет 23,2%, а с индивидуальными – 18,6% продолжительности смены. При этом более 80% времени работы струга приходится на вторую половину смены, что приводит к затруднениям в работе транспортных средств и создает неблагоприятную газовую обстановку в призабойном пространстве. Для уменьшения неравномерности газовыделения следует стремиться к равномерной работе струга в течение смены. При одном и том же времени работы струга в течение смены существенное влияние на неравномерность газовыделения оказывает продолжительность его непрерывной работы. При одной и той же общей продолжительности работы струга в течение смены увеличение времени непрерывной его работы позволит снизить неравномерность газовыделения на 1020%.

Однако в начале 90х годов после распада СССР ситуация в горной промышленности резко изменилась. Тонкие пласты ушли на задний план, так как предприятия, чтобы не стать безубыточными стали отрабатывать более мощные пласты угля, повышая добычу за счет внедрения новых очистных комплексов с механизированными крепями. Однако в последнее время на многих шахтах возникла необходимость отработки тонких пластах.

Шахта “Казахстанская” отрабатывает пласты Т1, Д9, Д10, Д11, Д6, из которых пласт Т1 является опасным, Д6 - особо опасным по внезапным выбросам угля и газа. Пласт Д6 - склонен к самовозгоранию, из отрабатываемых пластов только он имеет мощность 5,56м, остальные от 0,8 до 1,6м. Для обеспечения рентабельности работы шахты в условиях ограниченного рынка сбыта угля, с целью концентрации горных работ начиная с 1999г. на шахте начат переход на работу по схеме “шахталава” [21]. Учитывая то, что запасы по маломощным и тонким пластам шахты составляют 50% от балансовых запасов, необходимо было изыскать способы отработки тонких пластов (0,81,5м) обеспечивающих рентабельную работу шахты. Кроме этого своевременное воспроизводство запасов по мощному особо выбросоопасному пласту Д-6 из-за низких темпов проходки, связанных с проведением противовыбросных мероприятий, затруднено.

После тщательного изучения опыта высокопроизводительной отработки тонких пластов в угледобывающих странах мира была приобретена струговая установка GH 9.34.VE 4.7 фирмы ДБТ. Привязка струговой установки к имеющейся в угольном департаменте механизированной крепи Глиник 066/16 была выполнена на заводе угольного машиностроения (РГПО) компании. Крепь и струговая установка были смонтированы на выемочном участке, выработка которых была пройдена несколько лет назад и не была приспособлена для струговой выемки. Среднесуточная нагрузка на лаву составила 4167 т. (за 24 рабочих дня), при производительности труда 510,6т.

Опыт работы первой струговой установки на шахте “Казахстанская” показал, что требуются новые технические решения в подготовке выемочного участка. Это увеличение длины лав до 250300м, проходка выработки шириной не менее 5м, применение анкерной крепи, а также необходимость приобретения проходческой техники, способной обеспечить темпы проходки не менее 300м/мин, а также применение перегружателей и ленточных конвейеров производительностью не менее 1000т/час. В процессе работы струговой установки производились замеры запыленности воздуха и газовыделения на участке. Запыленность воздуха составила около 5570мг/м3 при добыче более 5000т в сутки по сравнению с 150200мг/м3 при комбайновой добыче; газовыделение на участке при этом не превышало 45м3/мин.

В сентябре – декабре 2005г. впервые в Кузбассе на шахте «Абашевская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» выемочный участок пласта малой мощности успешно отработан струговым комплексом фирмы «DBT GmbH» (Германия) [24]. Комплекс очистной струговый фирмы «DBT GmbH» предназначен для комплексной механизации процессов отбойки, по грузки и доставки угля, крепления и управления кровлей, а также защиты рабочего пространства от обрушенных пород при выемке угольного пласта. В июле-августе 2005 г. была завершена реконструкция конвейерной линии шахты, подготовка лавы и монтаж очистного стругового комплекса для отработки выемочного столба 1409 по пласту 14.

3а период с 25 сентября по 26 декабря 2005 г. подвигание лавы составило 655,2 м. Максимальная суточная добыча в ноябре 2005 г. составила 6 200 т, среднесуточная добыча - 4 536 т, общая добыча - 281241 т. Производительность комплекса определялась при движении струга вниз со скоростью 0,62 м/с (глубина стружки - 40 мм), вверх со скоростью 1,86 м/с (глубина стружки 150 мм) и средней вынимаемой мощности пласта 1,52 м. Максимальная достигнутая производительность комплекса составила 13,2м3/мин (17,4 т/мин или 1044 т/ч). Достижению более высоких показателей мешала высокая газообильность угольного пласта.

По итогам проведения эксперимента шахте «Абашевская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» сделаны следующие выводы:

1) Предлагаемая фирмой «ДБТ ГмбХ» по линии кооперации струговая установка обеспечивает, с учетом сложных условий в забое (обводненность и проч.), высокую среднесуточную нагрузку.

2) Эксплуатация стругового комплекса позволяет снизить зольность отгружаемой горной массы (в лаве 1409 с 37 до 16%), что приводит к улучшению экономических показателей шахты и компании в целом.

3) Уменьшение трудоемкости и повышение безопасности работ;

4) Значительное снижение затрат на концевые и вспомогательные операции;

5) Снижение вероятности проявлений газодинамических явлений при отработке пластов, опасных по внезапным выбросам и горным ударам.

Отработка пластов при помощи струговой выемки позволила продлить срок службы предприятия, повысить качество добываемого угля, снизить его себестоимость, увеличить степень безопасности ведения горных работ.

Техника выемки угля стругом является одним из наиболее современных и прогрессивных видов механизации выемки угля. При струговой выемке обеспечивается полная механизация выемки и погрузки угля с высокими технико-экономическими показателями, улучшаются условия труда шахтеров, и повышается безопасность работ. Основным достоинством струговой выемки является возможность эффективной механизации выемки тонких пластов.

В настоящее время струговая выемка является наиболее перспективной технологией добычи при отработке тонких пластов угля, для масштабной применения которой необходимо [14]:

- освоение отечественными машиностроительными заводами производства стругового оборудования, конкурентоспособного с зарубежными аналогами;

- подготовка квалифицированных специалистов и горнорабочих для эффективной и безопасной отработки пластов.

4.3 Анализ зарубежного опыта отработки пологих пластов мощностью 11,6м стругами

Современной стандартной струговой установкой в Германии, как и в других угледобывающих странах, является установка скользящего действия GH 938 ve фирмы ДБТ. Эта стандартная система была выбрана в качестве базисной для разработки новой струговой установки скользящего типа GH 42, с расположенной со стороны забоя цепью. Первая струговая установка GH 42 была смонтирована на шахте «ПросперХаниель» компании «Дойче Штайнколе АГ» (ДСК) на участке 258 пласта Н [25]. Практический опыт компании ДСК показывает, что на пластах мощностью менее 1,8м автоматические струговые установки в любом случае более производительны, чем комбайны.

В сентябре 2003г. в панели 258 были начаты нормальные очистные работы. Наряду со струговой установкой в лаве была установлена щитовая крепь фирмы ДБТ типа ІІ. Использовался стандартный для шахт ДСК перегружатель PF 4/1300 фирмы ДБТ совместно с дробилкой типа SK 11/14. Несмотря на трудные геологические условия, особенно при отходе лавы от монтажной камеры с выемкой угля по падению (22,5°) и переходе через седловину струговая установка была успешно введена в эксплуатацию. Даже опрокинутая складка, обнаруженная на 50м метре подвигания высотой около 2,6м на протяжении около 100 секций щитовой крепи, была успешно преодолена без применения буровзрывных работ. Этим уже в самом начале были продемонстрированы превосходные свойства новой струговой установки. На протяжении всего времени отработки участка среднее суточное подвигание лавы составляло 7,39м при средней производительности по товарному углю 6171т/сут (соответственно 11689т/сут по рядовому углю). Это был лучший результат 2003 года по всем струговым лавам компании ДСК.

Совместно с научно-исследовательским центром ДМТ, было выполнено большое количество инструментальных наблюдений. В апреле и мае 2004г. было проведено 63 испытания с нагрузкой и без нагрузки. При каждом рабочем цикле струга измерялся ход цилиндров подачи струга – эффективная глубина стружки, а также эффективное потребление мощности двигателя. Из 63 испытаний 50 были проведены под нагрузкой с предустановленной глубиной строгания от 70 до 180мм, а 13 – без нагрузки.

В течение всего времени отработки участка 258 новая струговая установка показала весьма хорошие результаты, включающие определенный потенциал дальнейшего совершенствования. В будущем очистные работы в шахте «ПросперХаниэль» будут перемещаться на более глубокие горизонты с одновременным уменьшением средней мощности пластов и увеличением прочности угля рабочих пластов. Для обеспечения высокопроизводительной отработки выемочных участков в этих условиях фирма ДБТ разработала и изготовила новую струговую установку скользящего действия GH 42, введенную в сентябре 2003г. в опытную эксплуатацию на шахте «ПросперХаниэль» [16].

Этот первый опыт применения был весьма успешным и превзошел самые большие ожидания. Серия экспериментальных исследований позволила найти новые тенденции в определении производительности струговых установок.

Собранные данные показывают, что новый струг GH 42 может обеспечивать даже более высокую производительность, чем предварительно ожидалось. На шахте «ПросперХаниэль» На пласте мощностью менее 1,8 м и с углом падения 18 – 27о автоматической струговой установкой GH42 в лаве длиной до 400 м достигнута среднесуточная добыча товарного угля 6171 т (соответственно 11 689 т/сут по рядовому углю). Руководство шахты считает, что при соответствующей инфраструктуре, допускающей эффективную работу струга, например, в течение 10 ч в сутки, производительность этой струговой установки может доходить до 20000 - 35000 т/сут (в зависимости от прочности угля). Компания ДСК рассматривает возможности применения на других шахтах таких же струговых установок.

В Германии струговые установки фирмы «ДБТ ГмБХ» устойчиво и с высокой производительностью работают на многих шахтах. На шахте «Ост» по пласту мощностью 1,7 м при длине лавы 308 м среднесуточная добыча достигла по товарному углю 13 500 т, на шахте «Фридрих Генрих» на пласте мощностью 1,3 м в лаве длиной 310 м добыча товарного угля достигла 12653 т/сутки при рекорде 16500 т/сутки [16].

В США, ввиду резкого отличия в лучшую сторону горно-геологических условий залегания пластов от Европейских и находящихся в России, применяются камерно – столбовые системы разработки для которых создано соответствующее выемочное оборудование. Для отработки тонких пластов в США, в основном, применяются струговые установки западногерманского производства. На выемочных участках со скользящими стругами 726 и 934 ve достигнуты объемы добычи товарного угля от 4 до 5 т/сут [26].

При выемке с западными параметрами стругом 934 ve в Западной Виргинии на пласте мощностью 1,25м (длина лавы 250м) в трехсменном добычном режиме (рабочее время 18ч) была достигнута нагрузка в среднем более 8500 т/сут товарного угля при отработке всего выемочного поля. Максимальные значения превышали 12 тыс. т/сут, а производительность по площади пласта 7,3 м2/мин. Наилучшие показатели подвигания лавы приближались к 20 м/сут на протяжении всего выемочного поля длиной 1707м. Средний коэффициент машинного времени составлял 68%, за 82 рабочих дня было добыто 667321т товарного угля, что соответствует величине 8138 т/сут. Причем скорость отработки в некоторой степени тормозилась геологическими условиями. Пласты с твердым углем отрабатываются шнековыми комбайнами «Сирус», установленными на конвейер «Е - 170», которые передвигаются по почве впереди конвейера [26]. Выемка угля осуществляют также и комбайном с дистанционным управлением. Так на тонких пластах выемку угля производят путем нарезки длинных параллельных камер с оставлением между ними минимальных по размерам целиков. Камеры проходятся шириной 3м без крепления. С помощью короткозабойных комбайнов на пологих пластах в США добывается более 60% угля.

С применением струговых установок типа GH установлены мировые рекорды по добыче угля. Так, на шахте «USSteel No. 50» в США по пологому пласту мощностью 1,2 м в лаве длиной 270 м струговая установка GM 2.7 обеспечила среднесуточную добычу 9204 т при максимальной 22710 т/сутки. Среднесменное подвигание забоя составило 18,6 м при максимальном 42 м/сутки [26].

4.4 Выводы по разделу

Анализ отечественного и зарубежного опыта отработки пологих пластов мощностью 11,6м стругами позволяет сделать следующие выводы:

Струговая техника – это испытанная и надежная техника от изобретателей струга с опытом применения более 50 лет.

Высокий технический уровень, интегрированные системы – работа всех системных компонентов оптимально согласована.

Струговые системы ДБТ приспосабливаются к колебаниям мощности пласта и к изменениям крепости углей.

Возможна работа в полностью автоматизированном режиме.

Максимальная продуктивность и низкие производственные затраты при отработке пластов мощностью менее 2м.

Более простой доступ к запасам, сосредоточенных в пластах малых мощностей.

Ремонтные работы всегда могут производиться вне лавы.

Значительная установленная мощность как гарантия высокой производительности.

Не требуется присутствие машиниста в лаве.

Максимально безопасная работа в лаве.

Надежность работы даже при наличии волнистой гипсометрии угольного пласта и геологических нарушений.

Дозированная передвижка с определенной глубиной резания в зависимости от крепости угля постоянно обеспечивает прямолинейность лавы.

Интеллектуальные приводные системы гарантируют оптимальную защиту цепи от порывов.

Более высоки нагрузки на очистные забои, достигающие 10000т в сутки на тонких пластах от 1 до 1,5м;

Снижение зольности на 3-4 % за счет устранения присечек боковых пород, улучшение качества отгружаемой продукции, повышение содержания крупно-средних сортов на 1220%;

Уменьшение трудоемкости и повышение безопасности работ;

Значительное снижение затрат на концевые и вспомогательные операции;

Снижение вероятности проявлений газодинамических явлений при отработке пластов, опасных по внезапным выбросам и горным ударам.

Применение струговых установок в последние годы стало наиболее привлекательным способом угледобычи, позволяющим устранить недостатки, присущие комбайновой выемке угля.

5.2.3 Технология отработки выемочного участка 4-2-5-1

Выемочный участок отрабатывается системой разработки длинными столбами по простиранию обратным ходом с управлением кровлей полным обрушением.

Схема работы выемочной машины - комбинированная.

При длине лавы 220 м количество секций в лаве составит 125 штук.

В исходном положении комплекса струг находится на сопряжении у вентиляционного штрека. Основной рабочий цикл (дозированная стружка):

Струг двигаясь от вентиляционного штрека срезает полосу угля шириной 0,12м. Нож и лемех струга скалывают уголь под действием усилий, передаваемых на струг тяговой цепью. С отставанием от струга на 3-5 м производится автоматическая передвижка конвейера на величину 0,1м. После передвижки лавного конвейера производится автоматическая передвижка секций крепи (через 2 секции).

С помощью датчика приближения струга определяется положение струга в лаве, струг снабжен источником инфракрасного излучения, при проходе струга под секцией, срабатывает инфракрасный датчик и соответствующий сигнал посылается на компьютер системы и производится передвижка конвейера.

Аппаратура автоматического управления очистным комплексом ПМ-4

5.3.1 Общие сведения

Для автоматического и дистанционного управления комплексом DВТ 110/230 в составе крепи DВТ 110/230, струга ДВТ GH 5.7/938 и лавного скребкового конвейера PF280 данным проектом предусматривается применение системы ПМ4 [17].Система автоматического управления струговой установкой ПМ4 является комплексом технических средств предназначенных для управления и текущей диагностики выемочного комплекса, с многими двигателями в системе привода (до шести электродвигателей) и сложной системой гидравлического управления (до двадцати катушек электрогидравлических контроллеров).

Система ПМ4 разработана в качестве универсальной системы управления и диагностики, предназначенной для совместного применения с различными типами струговых установок. Система обеспечивает управление стругом, лавным конвейером, секциями крепи, контролирует работу и взаимодействие основных узлов выемочного комплекса.

Система является набором легко комплектующихся блоков. Имеет модульную структуру, что облегчает монтаж, техобслуживание и техуход во время эксплуатации комплекса. Все цепи управления, измерений и обработки информации системы являются искробезопасными.

Структурная схема имеет несколько подсистем управления:

- электродвигателями струга (скоростью подачи).

- электродвигателями лавного конвейера,

- передвижкой лавного конвейера,

- передвижкой секций крепи.

Система ПМ4 обеспечивает:

- дистанционное управление пускателями струга, конвейера, направлением движения и скорости подачи струга, их отключением;

- блокировку подачи с включением конвейера и интервал времени между пусками электродвигателями струга;

- автоматическое отключение пускателей струга и защиту при опрокидывании электродвигателей привода подачи струга;

- стабилизацию заданного значения тока наиболее нагруженного двигателя струга, ограничение суммарного тока потребляемого приводом струга, автоматическим изменением скорости подачи;

- стабилизацию скорости подачи на заданном уровне при недогрузке двигателей привода подачи струга;

- уменьшение скорости подачи до нуля при длительных перегрузках электрооборудования;

- фиксацию нулевой скорости подачи струга;

- световую индикацию работы регулятора, наличия напряжения питания, целости кабелей и цепей управления пускателями струга и конвейера;

- отключение пускателя струга и конвейера при превышении концентрации газа-метана выше допустимой;

- дистанционное управление передвижкой секций крепи и конвейера, в соответствии с программой;

- световую индикацию передвижки секций крепи и конвейера, в соответствии с программой;

5.3.2 Устройство и краткое описание системы ПМ4.

Систему образуют следующие устройства:

- центральный компьютер;

- модемы;

- блоки электропитания системы;

- прибор ПМ4 управления стругом и конвейером;

- приборы ПМ4 управления секциями крепи.

Центральный компьютер - основное устройство системы. Центральный компьютер состоит из процессора, диагностического монитора, блоков ввода – вывода и блока электропитания системы.

Блок электропитания системы - является искробезопасным источником питающим все цепи системы (220в и 12 В), кроме изолированных цепей измерения температур и токов электродвигателей, а также реле, которые питаются от дополнительного источника (12В).

Блоки ввода - вывода - соединительные узлы, связывающие центральные компьютеры, пульты управления, контроллеры электрогидравлические и датчики. Являются пассивными устройствами (он содержит набор диодов разделяющих цепи управления).

Прибор ПМ4 управления секциями крепи осуществляет дистанционное управление передвижкой 3х секций крепи и конвейера на данном участке, в соответствии с заданной программой. Прибор ПМ4 комплектуется на каждой секции панелью управления клапанами, блоком клапанов, датчиком приближения струга, измерительным стержнем, датчиками давления на каждую стойку.

С помощью датчика приближения струга определяется положение струга в лаве, струг снабжен источником инфракрасного излучения, при проходе струга под секцией, срабатывает инфракрасный датчик и соответствующий сигнал посылается на компьютер системы и производится передвижка конвейера.

Передвижка конвейера:

- в соответствии с заданной программой на прибор ПМ4 секции крепи, где необходимо передвинуть конвейер посылается команда,

-прибором ПМ4, сигнал передается на панель управления клапанами, включается электромагнитный клапан передвижки конвейера,

- величина передвижки конвейера контролируется измерительным стержнем, закрепленным на домкрате передвижки,

- после передвижки конвейера секции на заданную величину электромагнитный клапан передвижки конвейера выключается.

Затем производится передвижка секции крепи. В соответствии с заданной программой на прибор ПМ4 секции крепи, подлежащей в данный момент времени передвижке посылается команда, прибором ПМ4, сигнал передается на панель управления клапанами, включаются электромагнитные клапана, секция сокращается.

Величина сокращения секции контролируется датчиками давления на каждую стойку. После сокращения секции, включается электромагнитный клапан на передвижку секции. Величина передвижки секции контролируется измерительным стержнем, закрепленным на домкрате передвижки. Измерительный стержень имеет герконовые контакты и перемещается внутри кольцевого магнита. После передвижки секции, на заданную величину включается электромагнитный клапан на распор стоек секции крепи. Величина распора секции контролируется датчиками давления на каждую стойку.

К блоку ПМ4 струга подключены 8 датчиков, измеряющих рабочие параметры механизмов струговой установки и конвейера. Электронная система блока состоит из следующих частей:

- цепи нормализации сигналов,

- микропроцессорной схемы обслуживания датчиков скорости подвигания и пройденного пути,

- адресного мультиплексора;

- преобразователя «напряжение – частота».

Набор датчиков применяемых в системе зависит от типа струга и конвейера, это дает возможность наилучшим образом использовать возможности системы. Датчики группируются таким способом, что образуются три контрольно - измерительных системы:

- датчики подключаемые к блоку диагностических измерений, измеряющие температуру, давление, скорость подвигания и путь,

- датчики температуры и токов электродвигателей подключены к изолированному блоку со степенью защиты „ic".

Электрогидравлические управляющие блоки - блоки управляющие технологическими функциями, выполняемыми системами гидравлики секций крепи. Блоки оснащены электрогидравлическими контроллерами.

Получение исходной информации для системы управления и диагностики обеспечивает сеть 23х датчиков, измеряющих следующие величины:

- токи нагрузки электродвигателей,

- температуру обмоток и подшипников электродвигателей,

- давление в гидропроводах подачи,

- давление воды,

- скорость подвигания струга,

- местонахождение струга в лаве (пройденный путь).

Кроме этого система контролирует беспрерывность цепей катушек электрогидравлических распределителей, напряжение питания, состояние выключателей и других цепей.

Диагностика системы основана на соответствующей обработке измерительной информации и выработке: коротких сообщений о состоянии машины, сигналов предостережения и аварийных выключений диагностическими процедурами с одновременной индикацией состояния всех контуров управления на мониторе.

Высокая эффективность мониторинга достигнута благодаря применению „монитора" оснащенного цифровым дисплеем и соответствующим набором точечных индикаторов.

Расчет нагрузки на очистной забой

Нагрузка на выемочный участок определяется комплексом горнотехнических факторов и техническими характеристиками выбранного очистного оборудования.

Расчет производительности оборудования произведен в соответствии с принятыми отраслевыми методиками по технологическим звеньям и факторам:

Техника безопасности при эксплуатации комплекса DBT 110/230

1. К эксплуатации комплекса допускаются ГРОЗ, прошедшие специальное обучение и инструктаж по безопасным методам работы и ТБ при добыче угля механизированными комплексами.

2. Во время работы струговой установки запрещается нахождение и перемещение людей:

а) между конвейером и забоем лавы;

б) на расстоянии менее 1 метра по падению пласта от направляющих блоков или других устройств закрепления приводных головок;

в) в нишах на расстоянии менее 1,5 м от тяговой цепи струга или секции конвейера;

При подтягивании струговой установки по восстанию пласта запрещается производить другие работы в лаве.

3. Не допускается в механизированной крепи использование отдельных секций, потерявших сопротивление горному давлению

4. На случай ремонта отдельных секций в лаве должно быть предусмотрено наличие резерва индивидуальной крепи (стойки ГС, ГВКУ, руд.стойки).

5. При передвижке секций крепи и передвижке конвейера к забою, рабочие должны находиться под защитой распертой секции.

6. При снятии распора, сокращении секции нахождение под ней категорически запрещается.

7. При передвижке секции нахождение впереди движущейся секции и под ней запрещается.

8. Запрещается опускать и передвигать секцию вручную, если добычной агрегат находится в зоне действия крепи.

9. В автоматическом режиме секции крепи управляются без вмешательства человека при помощи автоматики, поэтому при передвижении по забою необходимо рассчитывать, что секции начнут самостоятельно двигаться. В связи с этим обязательны предупредительные знаки на входах в лаву, и учитывать визуальные и акустические предупредительные сигналы, исходящие от управляющего прибора на секции.

10. Нахождение людей на забойном конвейере и переход через забойный конвейер во время его работы запрещается. Запрещается передвижение людей по работающему конвейеру и езда на нем.

11. Работа струга по выемке угля должна производиться только при работающей системе орошения.

12. При выключении лавного конвейера по какой-либо причине, повторное включение производить лишь с разрешения лица, выключившего его.

13. Ежесменно проводить визуальный контроль всех гидравлических узлов.

14. В случае длительной остановки, при неудовлетворительном состоянии кровли, крепление лавы и сопряжения со штреками усиливается.

Вентиляция шахты

6.1 Способ и схема проветривания шахты

6.1.1 Краткая характеристика шахты по газу, пыли,

суфлярным выделениям метана, выбросам, горным ударам и самовозгоранию угля

Филиал «Шахта «Осинниковская» отнесена к опасной по горным ударам (пласты Е6 и Е4), внезапным выбросам угля и газа (пласты К2 и К1), суфлярным выделениям (пласты К4, К3 и К1в.п.) и по взрываемости угольной пыли.

К самовозгоранию пласты не склонны.

В работе находятся один очистной и три подготовительных забоя. В период отработки очистного забоя 4-2-5-1, суточная производительность составляет 2930 т в сутки, производится проведение по пласту К5 флангового бремсберга К5, конвейерного штрека 4-2-5-2 и вентиляционного штрека 4-2-5-3 (два спаренных забоя).

6.1.2 Способ и схема проветривания шахты

Способ проветривания способ проветривания – всасываюй, система проветривания - единая, схема проветривания – фланговая.

Свежий воздух по воздухоподающему стволу (клетевому стволу), поступает в шахту на горизонт 160м., далее на главный квершлаг гор. 160м. С главного квершлага гор. 160м. свежий воздух по магистральному путевому штреку Е1 поступает на путевой бремсберг пласта К5. С путевого бремсберга пласта К5 свежий воздух подается по конвейерному штреку 4-2-5-1 к очистному забою 4-2-5-1 и по вентиляционному штреку 4-2-5-2 в подготовительный забой флангового бремсберга пласта К5.

Исходящая струя воздуха из очистного забоя выдается по вентиляционному штреку 4-2-5-1 на путевой бремсберг пласта К5. Проветривание подготовительного забоя флангового бремсберга пласта К5 осуществляется подачей свежего воздуха вентиляторами местного проветривания, установленными на вентиляционном штреке 4-2-5-2. Исходящая струя воздуха из подготовительного забоя флангового бремсберга пласта К5 выдается на групповой вентиляционный штрек пласта К5, на путевой бремсберг пласта К5, далее по сбойке на горизонт 160м на квершлаг №94, по квершлагу №94 к вентиляционному стволу, оборудованному вентилятором главного проветривания ВОД30М(всасывание).

Руддвор клетевого и скипового стволов, гараж для дизелевозов, электромашинная камера главного водоотлива гор. 160м. магистральный конвейерный штрек пласта Е1и конвейерный промквершлаг К5 проветриваются обособленно, свежий воздух в шахту поступает по новому клетевому стволу, исходящая струя воздуха выдается на магистральный конвейерный штрек пласта Е1, на конвейерный промквершлаг пласта К5, далее на конвейерный бремсберг пласта К5 и на вентиляционный ствол.

Проветривание спаренных подготовительных забоев вентиляционного штрека 4-2-5-3 и конвейерного штрека 4-2-5-2 в начальный период осуществляется подачей свежего воздуха вентиляторами местного проветривания, установленными на путевом бремсберге пласта К5. Исходящая струя воздуха из подготовительных забоев выдаётся на конвейерный бремсберг пласта К5 и далее на вентиляционнный ствол. После проведения выработок на длину 250м, с вентиляционного штрека 4-2-5-3 на конвейерный штрек 4-2-5-2 проводится сбойка и вентиляторы местного проветривания устанавливаются на вентиляционном штреке 4-2-5-3 на свежей струе на расстоянии не менее 10м от сбойки.

Проветривание подготовительных забоев, находящихся в этот период в работе, предусматривается вентиляторами местного проветривания 2ВМЭ–10, устанавливаемыми на свежей струе воздуха.

Водоотлив воздухоподающего ствола оборудуется насосными агрегатами типа ЦНС 300300 в количестве трех штук (1раб.+ 1рез.+1ремонт). Главный водоотлив клетевого ствола оборудуется насосными агрегатами типа ЦНС 300300 в количестве шести штук (2раб.+ 2рез.+2ремонт). Откачка воды производится на поверхность в очистные сооружения шахты. В качестве электропривода насосов приняты взрывобезопасные электродвигатели типа ВАО2450LB4 мощностью 400 кВт.

Исходные данные для расчета:

мощность пласта – 1,45м;

угол падения пласта – 115˚;

длина выемочных столбов – 1510м;

система разработки – длинными столбами по простиранию;

длина очистного забоя 220 м;

среднесуточная добыча – 2930 т;

способ выемки угля – струговый;

опасность по самовозгоранию – не опасен;

опасность по горным ударам – угрожаем с глубины 150 м;

опасность по внезапным выбросам – угрожаем с глубины 300м;

категория шахты - опасная по внезапным выбросам (по газу – сверхкатегорная).

Энергоснабжение шахты

7.1 Подземное электроснабжение

Электроснабжение шахты осуществляется напряжением 35 кВ от ПС 110/35/6 кВ «КапитальнаяШ» и ПС 110/35/6 кВ «Осинниковская», находящихся на балансе Южных электрических сетей «Кузбассэнерго».

Для питания подземных потребителей приняты следующие уровни напряжения:

- 6 кВ – для подземных распределительных сетей;

- 1140В и 660В – для силовых сетей, питающих передвижные электроприёмники участка;

- 127 В – для питания освещения, ручного электроинструмента, аппаратуры газовой защиты, автоматизации, сигнализации и связи;

- 36 В – для питания аппаратуры автоматизации.

Кабельная сеть напряжением 6 кВ выполнена кабелем марок ЭВТ, СБн, ЦСБГ, СБГу и КГЭН, для сетей напряжением 1140В и 660В используется шахтный гибкий экранированный кабель марки КГЭШ1140. Для осветительной сети напряжением 127 В, подключения аппаратуры АГЗ и автоматизации и для питания ручного электроинструмента используется кабель марки КОГЭШ 3х16. Цепи управления горных машин, подключение датчиков, пультов и кнопок выполнены кабелем марки КГВШ, ТППШВ и ТППШТ.

Защита сетей напряжением 127В от токов утечки и коротких замыканий обеспечивается агрегатами АПШ.М.02 со встроенными реле утечки.

Заземление выполняется в соответствии с ПБ и «Инструкции по устройству, осмотру и измерению шахтных заземлений». Заземление электрооборудования выполнено посредством подсоединения корпусов машин и механизмов к общешахтной сети заземления через заземляющие жилы кабелей и к местным заземлителям.

Распределительные подземные пункты высокого напряжения (РПП6кВ) следует располагать, как правило, на свежей струе воздуха. РПП6кВ комплектуется из распределительных устройств типа КРУВ6, которые обеспечивают защиту сетей от токов короткого замыкания, перегрузки, утечек на землю.

Электроснабжение подготовительных выработок осуществляется с учетом обеспечения резервного питания вентиляторов местного проветривания. Для этой цели совместно с подстанцией, питающей рабочие ВМП, устанавливается дополнительная подстанция для питания резервных ВМП. Для питания потребителей подготовительных работ применяются трансформаторные подстанции (ТП) на напряжение 660В типа КТПВ400/0,69. Низковольтное распредустройство 660В скомплектовано из автоматических выключателей ВВ400, ВВ-250, и магнитных пускателей ПВИ315 H+R, ПВР250, ПВР-125, ПВР125Р.

Подземные участковые передвижные подстанции (ПУПП) рекомендуется располагать как возможно ближе к потребителям электроэнергии и размещать, как правило, в тупиковых заездах, в промежуточных штреках, сбойках и других выработках, где ПУПП надежно защищена от наезда транспортных средств.

Расчет электроснабжения очистного участка выполнен в приложении А.

Промышленная безопасность

Промышленная безопасность опасных производственных объектов - состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий (из ст.1 ФЗ “О промышленной безопасности”).

Требования промышленной безопасности направлены:

⇨ на предупреждение аварий;

⇨ на предупреждение случаев производственного травматизма на опасных производственных объектах;

⇨ на обеспечение готовности организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, к локализации и ликвидации последствий аварий.

8.1 Противоаварийная защита угольной шахты

1. Организация, эксплуатирующая угольные шахты, должна:

- принимать участие в техническом расследовании причин аварии на опасном производственном объекте, принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных аварий;

- анализировать причины возникновения инцидента на опасном производственном объекте, принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных инцидентов;

- вести учет аварий и инцидентов на опасном производственном объекте.

2. Противоаварийная защита шахты должна обеспечивать предупреждение аварийных ситуаций путем реализации комплекса мер, определенных проектными решениями, а в случае их возникновения - спасение людей, локализацию и ликвидацию аварии.

3. Шахта должна быть оборудована системами наблюдения, оповещения об авариях людей, независимо от того, в каком месте шахты они находятся, средствами поиска застигнутых аварией людей, а также прямой телефонной и дублирующей связью с аварийно-спасательной службой, обслуживающей шахту.

4. Шахта в периоды строительства, расширения, реконструкции, эксплуатации и ликвидации обязана заключать с профессиональными аварийно-спасательными службами договоры на обслуживание, а также создавать собственные нештатные аварийно-спасательные формирования из числа работников шахты в установленном Госгортехнадзором России порядке.

5. Шахта в периоды строительства, расширения, реконструкции, эксплуатации и ликвидации обязана иметь план ликвидации аварий (ПЛА), разработанный на основе анализа риска аварий и информационного мониторинга состояния ее противоаварийной защиты, согласованный и утвержденный в установленном Госгортехнадзором России порядке. При отсутствии утвержденного ПЛА или рассогласовании его работниками аварийно-спасательной службы запрещается ведение работ в шахте и на поверхности (если работы на поверхности могут привести к возникновению аварийной ситуации в шахте).

Разрешается ведение работ, связанных с устранением причин рассогласования, при условии наличия дополнительных мер безопасности.

6. До ввода в действие ПЛА технический руководитель шахты обязан организовать, в установленном Госгортехнадзором России порядке, его изучение работниками шахты в части, их касающейся, и ознакомление с запасными выходами на случай возникновения аварийных ситуаций.

Запрещается спуск в шахту людей, не ознакомленных и не знающих ПЛА, в части, их касающейся.

7. В период разработки позиций ПЛА, в установленном Госгортехнадзором России порядке, необходимо производить расчет времени выхода из непригодной для дыхания атмосферы в безопасное место людей, включенных в самоспасатели.

8. При возникновении аварии на шахте вводится в действие ПЛА. Руководитель работ по ликвидации аварии обязан организовать выполнение мероприятий по спасению людей, ликвидации и локализации аварии, предусмотренных позициями ПЛА.

9. Руководителем работ по ликвидации аварии должен быть технический руководитель шахты, а на период его отсутствия - горный диспетчер (начальник смены) шахты или другое должностное лицо, назначенное приказом по шахте.

10. Решения руководителя работ по ликвидации аварии, направленные на спасение людей и ликвидацию аварии, являются обязательными для всех лиц и организаций, участвующих в ликвидации аварии, кроме случаев, определенных в установленном Госгортехнадзором России порядке, или если уровень риска этих решений соответствует приемлемому (оправданному) риску безопасности ведения аварийно-спасательных работ.

11. На шахте обязан вестись табельный учет всех спустившихся в шахту и выехавших (вышедших) из нее. Первый руководитель шахты устанавливает порядок выявления своевременно не выехавших (не вышедших) из шахты людей и принимает меры по их розыску.

12. В местах, определенных техническим руководителем шахты, должны быть установлены сигнальные устройства и знаки безопасности, согласованные в установленном Госгортехнадзором России порядке.

13. Расстояние до наиболее удаленных горных выработок строящихся, реконструируемых, действующих и закрываемых шахт должно быть таким, чтобы время выхода людей из этих выработок в случае аварии не превышало времени действия изолирующего самоспасателя.

На период выполнения намеченных работ на шахтах с отдаленными местами работ, выход из которых при авариях в безопасное место не обеспечивается временем защитного действия самоспасателя, обязаны быть средства коллективной защиты, размещение которых определяется в установленном Госгортехнадзором России порядке.

14. Работник шахты с подземными условиями труда обязан быть обеспечен исправным индивидуально закрепленным изолирующим самоспасателем и аккумуляторным головным светильником.

Запрещается спуск в шахту, передвижение людей по выработкам, а также ведение работ без самоспасателя и светильника.

15. Для обеспечения готовности к действиям по локализации и ликвидации аварийных ситуаций на шахте обязан быть резерв финансовых средств и материальных ресурсов в соответствии с законодательством Российской Федерации.

16. На шахте обязаны вестись учет аварий и инцидентов, производиться техническое расследование и анализ причин их возникновения, а также приниматься меры по устранению выявленных причин и профилактике подобных аварийных ситуаций в установленном Госгортехнадзором России порядке.

17. При разработке планов ликвидации аварий должны быть установлены зоны поражения при пожарах, взрывах, внезапных выбросах, горных ударах, обрушениях, прорывах воды, проникновении ядовитых и химических веществ; произведены оценка пожарной опасности выработок и расчеты режимов вентиляции. Принятые в ПЛА аварийные режимы проветривания должны способствовать предотвращению самопроизвольного опрокидывания вентиляционной струи, распространения газообразных продуктов горения, взрыва и внезапных выбросов по выработкам, в которых находятся люди, снижению активности пожара, созданию наиболее благоприятных условий для его тушения и предупреждения взрывов горючих газов. Вентиляционные режимы, предусматриваемые ПЛА, должны быть управляемыми, устойчивыми и опробованы практически при разработке позиций.

18. На шахтах, разрабатывающих пласты угля, склонных к внезапным выбросам угля (породы) и газа, обязаны быть средства коллективной защиты, размещение которых определяется в установленном Госгортехнадзором России порядке.

В тупиковых выработках протяженностью более 500 м передвижные спасательные пункты должны устанавливаться в 80 - 100 м от забоя.

Экономическая часть

9.1 Организационно-правовая форма и производственная

структура предприятия

9.1.1 Организационно-правовая форма предприятия

Филиал «Шахта «Осинниковская», входящий в состав ОАО «Объединенная угольная компания «Южкузбассуголь» в настоящее время представляет собой объединение 2 филиалов - филиала «Шахта «Осинниковская» и филиала «Шахта «Тайжина», имеющих общую границу по горному отводу.

Шахта «Осинниковская» сдана в эксплуатацию в 1998 году и образована на базе выделения из состава ликвидируемой шахты «Капитальная» с целью доработки оставшихся запасов ценных марок коксующихся углей на действующем горизонте 160 м и вскрытия, подготовки и отработки запасов угля на горизонте 360 м. Данный дипломный проект выполняется по условиям функционирования угледобывающего предприятия ОАО Филиал «Шахта «Осинниковская», для которого характерна такая организационно-правовая форма, как открытое акционерное общество. Акционеры такого общества могут отчуждать принадлежащие им акции без согласия других акционеров этого общества. Открытое акционерное общество вправе проводить открытую или закрытую подписку на выпускаемые им акции. Число акционеров не ограничивается.

Акционеры не отвечают по обязательствам общества и несут риск убытков только в пределах стоимости принадлежащих им вкладов. Общество несет ответственность по своим обязательствам всем принадлежащим ему имуществом, но не отвечает по обязательствам своих акционеров.

9.1.2 Производственная структура предприятия

Каждое угледобывающее предприятие состоит из участков, хозяйств и организаций, обслуживающих производственно-технические процессы. Совокупность этих подразделений представляют собой общую структуру угольного предприятия. Совокупность производственных подразделений и их взаимосвязь составляют производственное предприятие.

Число структурных подразделений зависит от производственной мощности шахты, района ее расположения и горно-геологических условий залегания пластов. Структура управления шахтой предусматривает наличие ряда функциональных организаций, состоящей из работников соответствующих специальностей.

9.1.3 Режим работы шахты, участка, рабочих

Режим работы шахты - непрерывная рабочая неделя. Количество рабочих дней в году 360. Число рабочих смен в сутки 4, продолжительность смены 6 часов. Режим работы рабочих прерывная рабочая неделя с двумя выходными днями по скользящему графику. Кратко работу предприятия и рабочих можно охарактеризовать, как 7+0, 5+2.

9.2 Расчет стоимости проведения подготовительной выработки

Расчет себестоимости 1 погонного метра выработки по участку производится по следующим элементам:

- затраты на оплату труда, тыс. руб.;

- отчисления на социальные нужды, тыс. руб.;

- материальные затраты, тыс. руб.;

- амортизация основных фондов, тыс. руб.

Заключение

В дипломном проекте «Вскрытие, подготовка и отработка пласта К-5 блока №4 шахтного поля филиала «Шахта «Осинниковская» была достигнута поставленная цель: увеличение производственной мощности филиала «Шахта «Осинниковская» при отработке пласта К-5 за счет применения струговой выемки. Производственная мощность шахты при отработке пласта К-5 Аг = 1.1 ∙ 106 т/год.

В 1989г. окончена реконструкция шахты «Осинниковская» и введен в эксплуатацию гор. 160м. Большой срок реконструкции привел к тому, что ко времени сдачи гор. 160м в эксплуатацию запасы в бремсберговом поле гор. 160м были практически отработаны. Поэтому практически сразу началась подготовка гор. 260м уклонными полями. Это привело к большой протяженности горных выработок и усложнило вентиляцию.

Вскрытие пласта К-5 на горизонте 460м. в проекте произведено вентиляционным стволом, конвейерным промквершлагом пласта К5, пройденным с магистрального конвейерного штрека пласта и путевым промквершлагом пласта К5, пройденным с магистрального путевого штрека пласта Е1.

Это позволило:

а) ликвидировать вентиляционные выработки по гор. + 40м, гор.- 60м на 70 км, тем самым сократить протяженность поддерживаемых выработок и снизить аэродинамическое сопротивление шахтной вентиляционной сети;

б) снизить внутренние и внешние утечки воздуха;

в) исключить из работы действующие вентиляторы главного проветривания ВЦ-5 и ВОД40, которые морально и физически устарели, тем самым значительно снизить затраты на эл. энергию;

г) уменьшить путь движения людей при аварии до общешахтного запасного выхода на 3 км.

Конвейерный промквершлаг К-5 предназначен для прохода людей, транспортировки горной массы из очистного и подготовительных забоев пласта К-5. Путевой промквершлаг К-5 предназначен для доставки материалов и оборудования. Крепление путевого и конвейерного промквершлагов К-5 производится арочной крепью А1927.

Для проходки вскрывающих выработок приняты проходческие комбайны КСП32. Для транспортировки горной массы из забоя приняты ленточные конвейеры 2ЛТ120У. Из забоя горная масса при помощи комбайна грузится на ленточный перегружатель ПЛ600, далее на ленточный конвейер 2ЛТ120. По ленточным конвейерам горная масса поступает к скиповым стволам.

В проекте принят пластовый способ подготовки шахтного поля. Способ подготовки пласта К-5 – индивидуальный. Принята панельная схема подготовки шахтного поля. Пласт К-5 подготовлен конвейерным и путевым бремсбергами, пройденными по пласту с квершлага 94 гор.160м.

Конвейерный бремсберг К-5 проводится по пласту К5, предназначен для прохода людей, транспортировки горной массы из очистного забоя 4-2-5-1 и подготовительных забоев. Путевой бремсберг К-5 проводится по пласту К-5 и предназначен для доставки материалов и оборудования.

Для пласта К5, исходя из горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации (угол падения, мощность, степень нарушенности, газоносность, глубина разработки и т.д.), принимается система разработки длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Отработка выемочных столбов предусматривается в нисходящем порядке. Отработка выемочных столбов осуществляется в обратном порядке под небольшим углом по падению.

Способ подготовки выемочных столбов - проведение спаренных выемочных штреков. Для проходки подготовительных выработок приняты проходческие комбайны КП21 и КСП32. Для транспортировки горной массы из забоя приняты ленточные конвейеры 2ЛТ120У. Для погрузки горной массы на конвейер применяется самоходный вагон В15К.

Конвейерный штрек 4-2-5-1 проводится по пласту К5, предназначен для транспортирования горной массы конвейером 2ЛТ120У, прохода людей, подачи свежей струи воздуха в очистной забой 4-2-5-1 и доставки материалов и оборудования при помощи монорельсовой дизелевозной дороги ДП155У. Вентиляционный штрек 4-2-5-1 проводится по пласту К5, предназначен для прохода людей, пропуска исходящей струи воздуха из очистного забоя 4-2-5-1 и доставки материалов и оборудования при помощи монорельсовой дизелевозной дороги. Крепление конвейерного и вентиляционного штреков 4-2-5-1 анкерное. Крепление кровли осуществляется анкерной крепью, состоящей из анкеров АСП24, бортов анкерами ШК1М.

Для отработки пласта предусматривается применение комплекса DВТ 110/230, оборудованного струговой установкой GH 5.7/938 и лавным конвейером PF280. Производительность выемочного участка при выемке струговой установкой составляет 2930 тонн угля в сутки при технически возможной среднесуточной нагрузке по скорости подачи струга Асут=10994т/сут. Теоретическая производительность струга «GH 5.7/938» по скорости подачи qт =16,38т/мин. Производительность ограничена высокой газообильностью угольного пласта К-5.

Кроме того при струговой выемке очистной забой работает полностью автоматизировано, без присутствия людей (при наличии хороших геологических условий даже машиниста струга в забое не требуется), т.е уменьшается количество обслуживающего персонала, и соответственно уменьшается затраты на заработную плату; улучшаются условия труда шахтеров, повышается безопасность работ, за счет меньшей стоимости струговой установки по сравнению с комбайном К300 и соответственно уменьшения эксплуатационных затрат снижается себестоимость добываемого угля.

С учетом горно-геологических условий, а также опыта работы предприятий в аналогичных геологических условиях, в пределах проектируемого участка осуществляется полная конвейеризация основного транспорта. Для транспортирования угля по участковым выработкам применяются ленточные конвейеры. В конвейерном штреке наиболее целесообразным представляется применение ленточного телескопического конвейера в комплексе со скребковым перегружателем.

Для транспортировки горной массы на конвейерных штреках и конвейерном квершлаге приняты ленточные конвейеры 2ЛТ120, на конвейерных уклонах – 1ЛУ120, при проходке подготовительных выработок – ленточные конвейеры 2ЛТ 120.

Для обеспечения вспомогательного транспорта путевой и конвейерный бремсберги пласта К5, конвейерные и вентиляционные штреки оборудованы монорельсовыми дорогами типа ДП155У. Транспорт материалов и оборудования, доставка людей производится дизелевозами типа ДПЛ80, IММ-80.

Способ проветривания способ проветривания – всасываюй, система проветривания - единая, схема проветривания – фланговая.

Свежий воздух по воздухоподающему стволу (клетевому стволу), поступает в шахту на горизонт 160м., далее на главный квершлаг гор. 160м. С главного квершлага гор. 160м. свежий воздух по магистральному путевому штреку Е1 поступает на путевой бремсберг пласта К5. С путевого бремсберга пласта К5 свежий воздух подается по конвейерному штреку 4-2-5-1 к очистному забою 4-2-5-1 и по вентиляционному штреку 4-2-5-2 в подготовительный забой флангового бремсберга пласта К5.

Исходящая струя воздуха из очистного забоя выдается по вентиляционному штреку 4-2-5-1 на путевой бремсберг пласта К5. Проветривание подготовительного забоя флангового бремсберга пласта К5 осуществляется подачей свежего воздуха вентиляторами местного проветривания, установленными на вентиляционном штреке 4-2-5-2. Исходящая струя воздуха из подготовительного забоя флангового бремсберга пласта К5 выдается на групповой вентиляционный штрек пласта К5, на путевой бремсберг пласта К5, далее по сбойке на горизонт 160м на квершлаг №94, по квершлагу №94 к вентиляционному стволу, оборудованному вентилятором главного проветривания ВОД30М(всасывание).

Руддвор клетевого и скипового стволов, гараж для дизелевозов, электромашинная камера главного водоотлива гор. 160м. магистральный конвейерный штрек пласта Е1и конвейерный промквершлаг К5 проветриваются обособленно, свежий воздух в шахту поступает по новому клетевому стволу, исходящая струя воздуха выдается по магистральному конвейерному штреку пласта Е1, конвейерному промквершлагу пласта К5, конвейерному бремсбергу пласта К5 на вентиляционный ствол.

Проветривание спаренных подготовительных забоев вентиляционного штрека 4-2-5-3 и конвейерного штрека 4-2-5-2 в начальный период осуществляется подачей свежего воздуха вентиляторами местного проветривания, установленными на путевом бремсберге пласта К5. Исходящая струя воздуха из подготовительных забоев выдаётся на конвейерный бремсберг пласта К5 и далее на вентиляционнный ствол. После проведения выработок на длину 250м, с вентиляционного штрека 4-2-5-3 на конвейерный штрек 4-2-5-2 проводится сбойка и вентиляторы местного проветривания устанавливаются на вентиляционном штреке 4-2-5-3 на свежей струе на расстоянии не менее 10м от сбойки.

Проветривание подготовительных забоев, находящихся в этот период в работе, предусматривается вентиляторами местного проветривания 2ВМЭ–10, устанавливаемыми на свежей струе воздуха.

Для дегазации пласта К-5 проектом принят способ дегазации пласта перекрещивающимися скважинами. Способ дегазации пласта перекрещивающимися скважинами основан на эффекте разгрузки угольного массива вблизи скважин в местах их пересечения, где образуются две системы пересекающихся трещин.

Повышенное трещинообразование обеспечивает хорошую аэродинамическую связь между сериями скважин, пробуренных под определенным углом друг к другу. В результате происходит равномерная дегазация угольного массива. В зоне влияния очистного забоя пересекающиеся трещины интенсивно развиваются, что способствует еще большей степени дегазации пласта. Дегазация подготовительных выработок производится барьерными скважинами.

В проекте расмотрены вопросы противоаварийной, противопожарной и пылевзрывозащиты шахты, аэрогазового контроля. Для автоматизации производственных процессов проектом принята автоматизированная система диспетчерского контроля и управления горным предприятием АСКУ фирмы «Davis Derby». Система позволяет производить контроль за состоянием технологических объектов, рудничной атмосферы и перемещением подземного персонала и транспортных средств, осуществлять громкоговорящую связь вдоль горных выработок и с диспетчером, а также реализовать требуемые функции местного и дистанционного управления оборудованием в подземных горных выработках. Аппаратура АГК системы Minewatch PC 21 АСКУ фирмы «Davis Derby» обеспечивает непрерывный контроль содержания метана, кислорода, оксида углерода в рудничном воздухе, а также индикации скорости воздушного потока в шахте в местах установки датчиков; защитное отключение электроэнергии с контролируемого объекта при достижении предельно допустимых норм по ПБ; передачу непрерывной информации о содержании метана, оксида углерода и кислорода на диспетчерский пункт и ее регистрацию.

Проектом предусматривается применение в шахте системы связи«Granch». Система предоставляет возможность передавать речь, видеоизображение, управляющую и телеметрическую информацию из одной произвольной точки угледобывающего предприятия в другую. Система, может быть использована для наблюдения за местоположением людей в шахте, оповещения и поиска в случае аварии, основной и аварийной системы связи, системы контроля и ограничения доступа на объект. Микросотовый телефон обеспечивает двухстороннюю голосовую связь с любым абонентом телефонной сети предприятия. Основой системы является сеть базовых станций, расставляемых вдоль всех горных выработок с шагом в 300500м.

Для пылевзрывозащиты выемочного участка проектом приняты следующие мероприятия:

- предварительное увлажнение угля в массиве;

- орошение при работе выемочных машин;

- обеспыливание вентиляционной струи воздуха, исходящей из очистного забоя;

- обеспыливание на перегрузочных пунктах;

- удаление осевшей угольной пыли;

- индивидуальная защита органов дыхания.

Обеспыливание при работе струга производится с помощью конусных оросителей, которые устанавливаются на перекрытиях секций крепи. С помощью датчика приближения струга определяется положение струга в лаве и системой ПМ4 производится подача сигнала на электромагнитные клапаны подачи воды на оросители соответствующих секций крепи.

Обеспыливание при работе проходческого комбайна производится через устройства, которыми они комплектуются на заводе-изготовителе. Проектом также предусмотрено для снижения запыленности при проходке горных выработок применение пылеуловителя ДПУ1000(800).

Основной целью дипломного проекта являлась разработка варианта применения струговой выемки для отработки тонких и средней мощности пластов, залегающих на больших глубинах.

При выполнении дипломного проекта был использован комплексный метод исследований, включающий в себя анализ горнотехнической литературы и опыта использования струговой выемки за рубежом и на отечественных шахтах в аналогичных горно-геологических условиях, а также результаты опытно-промышленной эксплуатации струговой выемки на пласте 16, выемочный участок 1614, на филиале «Шахта «Абашевская».

В дипломном проекте на основе опытно-промышленной эксплуатации струговой выемки на пласте 16, выемочный участок 1614 филиала «Шахта «Абашевская», на филиале «Шахта «Осинниковская» предлагается струговая отработка запасов, залегающих на больших глубинах, с эффектом отжима угля для повышения производительности. Было произведено обоснование целесообразности применения струговой установки при отработке пласта К-5.

Внедрение струговой установки на пласте К5 позволит получать с выемочного участка не менее 2930 тонн в сутки, при технически возможной среднесуточной нагрузке по скорости подачи струга Асут=10994т/сут. Теоретическая производительность струга «GH 5.7/938» по скорости подачи qт =16,38т/мин. Производительность ограничена высокой газообильностью угольного пласта К-5.

Производительность при выемке угля струговой установкой значительно превышает производительность при выемке угля шнековым комбайном К300.

Кроме того при струговой выемке очистной забой работает полностью автоматизировано, без присутствия людей, т.е. уменьшается количество обслуживающего персонала, и соответственно уменьшается затраты на заработную плату; улучшаются условия труда шахтеров, повышается безопасность работ.

Все принятые в дипломной работе решения основаны на современных тенденциях в области горного дела. Появление разнообразных новшеств в технологических схемах угольных шахт в разных горно-геологических условиях, как в нашей стране, так и за рубежом обусловливают необходимость обобщения опыта их внедрения, а также выявления особенностей реализации на угольных предприятиях Кузбасса. Внедрение новых прогрессивных схем выемки на тонких и средней мощности пластах, дают высокую экономическую эффективность и повышают конкурентоспособность предприятия. Анализ использованной литературы позволяет оценить предлагаемую схему отработки тонких и средней мощности пластов, залегающих на больших глубинах, при помощи струговой выемки как новое техническое решение.

Применение струговой установки при отработке тонких пластов филиала «Шахта «Осинниковская» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» позволит продлить срок службы предприятия, повысить качество добываемого угля, снизить его себестоимость, увеличить степень безопасности ведения горных работ.