Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Анализ и общая характеристика района расположения горного предприятия

 

В административном отношении поле шахты "Житомирская" расположено на территории Шахтерского района Донецкой области, Украина.

В геолого-структурном отношении оцениваемая площадь приурочена к центральной части южного крыла Чистяковской синклинали. Недра принадлежат ГХК "Октябрьуголь". Оцениваемая площадь расположена в пределах участка, границы которого имеют координаты: 38° 24´-38º26´ восточной долготы и 48º09´-48º10´ северной широты.

Площадь поля шахты "Житомирская" составляет 7,4 км ² с длиной по простиранию 3,7 км и шириной вкрест простирания 2 км.

Границами оцениваемой площади являются: на северо-западе - общая с шахтой "Енакиевская" п/о "Орджоникидзеуголь", на юго-западе - общая с шахтой №5-7 ш/у "Рассвет", по падению - общая с шахтой "Комсомолец Донбасса", проходящая по изогипсе минус 60 м по пласту m3; по восстанию - граница годного угля по пласту m3.

Поверхность рассматриваемой площади имеет сложный рельеф. Рельеф представлен возвышенностями и впадинами пересеченными в западной части балкой Кленовой, в восточной - балкой Харцызской и балкой Берестовой, в северной - балкой Скелевой. Склоны балок пологие реже - крутые. Перечисленные балки, располагаясь параллельно друг другу, создают местные водоразделы.

Наивысшие точки поверхности располагаются в северной части оцениваемой площади, максимальная абсолютная отметка составляет плюс 259,2 м, минимальная отметка плюс 156 м отмечена у уреза воды балки Харцызской.

В орфографическом отношении участок расположен на южном склоне Главного водораздела, с севера на юг площадь пересекают балки Кленовая и Харцызская. Поверхность участка представлена в основном пахотные земли совхоза "Прогресс", лесные посадки, неудобья, крупные склоны, балки и овраги.

Климат района континентальный, характеризуется теплым летом и малоснежной, относительно холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха составляет плюс 8,1º С, при колебаниях от плюс 34º С в июле, до минус 30,3º С в январе. Среднегодовое количество осадков составляет в среднем 250-670 мм, из которых до 65% приходятся на летний период. Максимальная глубина промерзания почвы составляет 82 см, в среднем же не превышает 68 см. Господствующее направление ветров - восточное, а летом преобладают западные и северо-западные. Скорость их в зимнее время достигает 30 м/сек, а иногда и более.

Характеристика геологической и гидрографической ситуации месторождения

 

Геология месторождения и полезных ископаемых

 

Углевмещающими породами являются песчаники, сланцы песчаные, песчано-глинистые и глинистые.

Песчаники залегают в основной кровле и почве пласта m₃, в непосредственной почве распространены на 40% оцениваемой площади. Песчаники, в основном, мелко - и среднезернистые. Редко встречаются слои крупнозернистых разностей. Окраска песчаников от светло-серой до темно-серой. В текстурном отношении в них выделены слоистые и массивные, в непосредственной почве - мелковатые разности.

Слоистость песчаников обусловлена изменением гранулометрического состава, примесями глинистого и угольного материала, растительного детрита и скоплением чешуек слюды.

Песчаники преобладают крепкие и очень крепкие. Керн, как правило, поднимается столбиками по 0,3-0,5 м более, исключая зоны трещиноватости, где он был в виде кусочков.

Высокие прочностные показатели песчаников по микроскопическому описанию подтверждены данными, полученными при лабораторных испытаниях, и представлены в таблице 1.

Таблица 2.1 - Прочностная характеристика литотипов пород по данным лабораторных исследований и АК.

Наименование пород	Мехпрочность в естественном состоянии, (n·105)	Мехпрочность после водопоглощения, (n·105)	Предел прочности пород по данным АК
1	2	3	4
Сланец глинистый	268 (1)	-	180-440/350 (10)
Сланец песчано-глинистый	439 (19)	163 (17)	360-590/480 (44)
Сланец песчаный	529 (26)	241 (30)	330-960/685 (58)
Песчаник	1339 (17)	693 (9)	370-1710/1190 (22)
Сланец песчаный, переслоенный песчаником	1172 (6)	660 (9)	790-1060/330 (4)
Сланец глинистый с илистыми включениями	-	-	140-180/165 (4)

 

Сланцы песчаные занимают значительные площади в непосредственной кровле и почве угольного пласта m_{3 (}40 - 50%), достигая мощности до 17 м (преобладает 5-9 м). Окраска их темно-серая, слоистость горизонтальная и пологоволнистая. В сланцах песчаных отмечены растительные отпечатки, чешуйки слюды по наслоению, кристаллы пирита и глинисто-карбонатные включения в виде конкреций.

В почве угольного пласта (0,3-0,9 м) сланец комковатой текстуры ("кучерявчик"), с обилием растительного детрита, часто углефицированного.

Сланцы песчаные средней крепости и крепкие, с преобладанием сильного межслоевого оцепления. Прочностные показатели их ниже, чем у песчаников.

Сланцы песчано-глинистые и глинистые близкие по микроскопическому описанию. Прочностные свойства их значительно ниже, чем у сланцев песчаных, тем более песчаников. По цвету - это темно-серые, иногда черные, породы тонко-плиточные (1-4 см) с преобладанием слабого межслоевого сцепления или вовсе отсутствующего.

При мощности слоя до 0,5 м и резком контакте с вышележащим монолитным слоем, склонны к обрушению вслед за выемкой угля, образуя ложную кровлю.

В почве угольного пласта сланец комковатой текстуры ("кучерявчик" до 1 м) с обилием зеркал скольжения, слабые, склонные к пучению при увлажнении.

Прогноз устойчивости вмещающих пород в очистных выработках.

Непосредственная кровля пласта сложена сланцами: песчаными (40%), песчано-глинистыми (35%), глинистыми (25%) (Таблица 2).

Таблица 2.2 - Характеристика устойчивости вмещающих пород угольного пласта m ₃

Наименова-ние пород	Мощ-ность, м От-до/ преобл.			Предел прочности на сжатие, Па (n·105) от-до/среднее (количество определений)					Выводы об устойчивости и обрушаемости
				По лабораторным данным				По данным АК
				В естественном состоянии		После водопо-глощения	Коэфф. Размягчения
1	2			3		4	5	6	7
Основная кровля
Сланец глинистый		3,17-6,25/3-4		-	-		-	440 (1)			Среднеобру-шаемый
1		2		3	4		5	6			7
Сланец песчано-глинистый		1,0-10,3 /3-4		337-682/ 500 (9)	165-188/ 176 (2)		0,48-0,55/ 0,52 (2)	400-590/ 490 (17)			Среднеобру-шаемый
Сланец песчаный		1,39-14,08/6-9		302-732/ 496 (16)	154-427/ 253 (12)		0,22-0,93/ 0,58 (12)	400-960/ 660 (24)			Среднеобру-шаемый до труднообру-шаемого
Песчаник		1,99-11,88/ 3-6		743-1785/ 1386 (3)	-		-	960-1480/ 1200 (3)			То же
Непосредственная кровля
Сланец глинистый с угольными включениями			-	-	-		-	140-180/ 165 (4)		Весьма неустойчи-вый

 

Сланец песчаный темно-серого цвета, часто переслоен тонкими слойками песчаника, слоистость от горизонтальной, пологоволнистой до прерывистой, линзовидной. По расслоению - слюда, углефицированные остатки и отпечатки растений, иногда пленки кальцита, слабо трещиноват (2 - 3 трещины на 1 погонный метр); иногда встречаются поверхности межслоевого скольжения, тонкие угольные прослойки в нижней части слоя, средней крепости до крепкого; малоустойчивые до среднеустойчивого.

Сланец песчано-глинистый темно-серого цвета, горизонтально-слоистый, по наслоению - отпечатки стеблей и листьев растений, в нижней части слоя линзовидные включения угля, аморфные и кристаллические скопления пирита. Часто с зеркалами межслоевого скольжения. Расслоение происходит на плитки, образуя пластовую отдельность, мощностью 2 - 3 см, за исключением площадей развития пластовой отдельности. Сцепление между слоями сильное, трещиноватость слабая (2 - 3 трещины на 1 погонный метр). В горных выработках (вентиляционный ходок № 1) сланец песчано-глинистый средней крепости (f=4-5), малоустойчивый. В нижней части слоя имеются плоскости наслоения с множеством прослоек угля, по которым возможно отслаивание "ложной" кровли от 0,3 до 0,6 м. При ведении очистных работ лавами блоков №1,№2 происходит обрушение кровли высотой 0,1-0,3 м на 40% площади. В 3 и 4 западных лавах ложная кровля мощностью 0,3-0,4 м была распространена на 35% отработанной площади. В 4 восточной лаве высота обрушения составила 0,1-0,6 м, площадью около 10%. В лавах №10, №11 обрушения мощностью 0,08-0,5 м и до 0,8 м происходили на протяжении 50 - 100 м.

Сланец глинистый от темно-серого до черного цвета, горизонтально-слоистый. По наслоению - отпечатки листьев и стеблей растений, легко расслаивается на плитки по 1-4 см, с тонкими линзочками угля, скоплениями пирита и зеркалами межслоевого скольжения. Послойные связи слабые или совсем отсутствуют. При ведении очистных работ лавами блоков №4, №5 на 30% площади отмечалось обрушение кровли высотой 0,05-0,4 м и до 1,3 м.

Основная кровля сложена сланцами глинистыми, песчано-глинистыми, песчаными, перекрытыми песчаником.

Песчаник от светло-серого до темно-серого цвета, кварцевый, мелко - и среднезернистый, в большинстве своем массивный, плотный, реже - слоистый за счет переслаивания песчаным сланцем. По наслоению - слюдистый, иногда с обуглившимся детритом; слоистость волнистая, косая, реже прерывисто-линзовидная. Встречаются обломки разной степени крупности сланца песчаного, глинистого, кремнистого материала; трещиноват (3-4 трещины на 1 погонный метр), крепкий и очень крепкий, контакт от четкого дот постепенного.

Непосредственная почва пласта сложена сланцем песчаным (50%), песчаником (40%), сланцами песчано-глинистыми (7%) и глинистыми (2%), а также переслаиванием сланца песчаного с песчаником (1%).

Сланец песчаный темно-серого цвета, в начале слоя (0,3-0,9 м) комковатой текстуры с остатками корней и листьев растений, перемят ("кучерявчик"). Ниже по слою горизонтально-, реже полого-, волокнисто-слоистый, слабослюдистый, средней крепости, слабо трещиноватый (до 3 трещин на 1 погонный метр). Слоистость обусловлена чередованием слоев сланца и песчаника мощностью 2-3 см.

Межслоевое сцепление сильное, но по плоскостям наслоения - скопление чешуек слюды. В горизонтальных выработках, вентиляционном ходке № 1, бортовом ходке №5,4, сборном ходке № 4 сланец песчаный, по макроскопическому описанию аналогичен, устойчивый.

Песчаник кварцевый, кварцево-полевошпатовый светло-серого и серого цвета, средне - и мелкозернистый, слабо трещиноватый (2-3 тр. / п. м). Контакт с нижележащим слоем четкий, горными выработками не вскрывается.

Сланец песчано-глинистый от темно-серого до черного цвета, трещиноват (5 тр. /п. м), контакт с нижележащим слоем песчаного сланца постепенный.

Сланец глинистый от темно-серого до черного цвета, комковатой текстуры с остатками углефицированных корней и коры растений. Контакт с нижележащим слоем песчаника четкий.

Горными работами шахты "Житомирская" сланцы песчано-глинистые и глинистые в почве пласта m₃ не вскрывались ввиду незначительного распространения их на площади оценки, прочностные показатели их не изучены.

Основная почва пласта сложена сланцами глинистыми, песчано-глинистыми и песчаными, а также песчаниками и сланцами песчаными переслоенными песчаниками.

В целом горно-геологические условия разработки пласта m₃ прогнозируются как относительно сложные из-за значительных площадей распространения весьма неустойчивой, "ложной" кровли и в меньшей мере - почвы. В центральной части шахтного поля, у нижней технической границы шахты, где непосредственная кровля и почва на одной и той же площади представлены неустойчивыми породами, горно-геологические условия разработки ожидаются сложными.

Таблица 2.3 - Результаты анализа проб воды (по данным на 19.08.99)

№п. п.	Наименование показателя	Значение
1.	Температура воды,°C.	20
2.	Прозрачность, см.	3,5
3.	ВЗВ, мг/дм³.	98,5
4.	РH.	8,2
5.	Гидрокарбонаты, мг/дм³.	665,1
6.	Жесткость, мг-экв/дм³.	67,6
7.	Са, мг/дм³.	55,3
8.	Mg, мг/дм³.	46,2
9.	Окисляемость, мг/дм³.	8,7
10.	Хлориды, мг/дм³.	98,8
11.	Сульфаты, мг/дм³.	665,5
12.	Нитриты, мг/дм³.	0,04
13.	Нитраты, мг/дм³.	10,9

 

Характеристика и степень обводнения выработок отрабатываемых пластов.

Средние многолетние притоки воды в шахту на сопоставимых глубинах изменяются от 122 до 346 м³/ч, а максимальное - от 204 до 485 м³/ч. Притоки воды по шахте "Житомирская" за последние 7 лет практически не изменились и составляют в средне 202 м³/ч. Вода, поступающая в шахту, откачивается на поверхность с помощью соответствующего водоотливного хозяйства, характеристика которого приведена в таблице 4.

Таблица 2.4 - Характеристика водоотлива шахты "Житомирская"

Горизонт расположения водосборника, глубина, м	Данные о водосборнике
	Количество камер, шт	Объем камеры, м³	Кол-во насосов в камере, шт	Тип насосов
1	2	3	4	5
1	2	3	4	5
IV горизонт ЦПП, 133 м	1	585,0	2	ЦНС - 300-240 ЦНС - 180-255

 

Таким образом, водоприток в шахту "Житомирская" в технических границах ожидается: средний - 175 м³/ч, максимальный - 265 м³/ч. Притоки воды в очистные выработки пласта следует ожидать по опыту работы невысокими, порядка 3-5 м³/ч.

Существенное влияние на величину водопритока могут оказать затопленные выработки по пласту m₃, расположенные между 4 и 5 восточными штреками шахты "Житомирская".

По сложности гидрогеологических условий описываемое месторождение технической воды относится ко второй группе.

В процессе эксплуатации месторождения прорывы воды маловероятны.

Сброс шахтных вод в гидрографическую сеть при полной отработке запасов шахтой может увеличить минерализацию в реке Харцызской на 0,1 г/дм³.

Подготовка шахтного поля

На шахте "Житомирская" применяется этажный способ подготовки шахтного поля, порядок отработки этажей - от центра к границам шахтного поля.

Система разработки - сплошная.

Вентиляционные штреки по лавам проходятся вслед за лавами при помощи БВР. Штреки проводятся с верхней подрывкой пород кровли. Порода от прохождения штрека укладывается в бутовую полосу длиной 7,0 м, так как ширина бутовой полосы невелика, то порода в бутовую полосу укладывается вручную.

Откаточный 5 штрек проводится впереди лавы при помощи БВР, погрузка породы производится при помощи скрепера на скребковый конвейер и выдается на поверхность.

Остальные подготовительные выработки, а именно: 4 восточный откаточный штрек лавы №16 и вентиляционный штрек лавы №16, проходятся при помощи БВР с погрузкой породы при помощи породопогрузочной машины, вручную и при помощи скрепера.

Вентиляционные штреки в лаве проветриваются при помощи общешахтной депрессии, остальные при помощи вентиляторов местного проветривания ВМ 6.

Отработка пласта безцеликовая, откаточные (конвейерные) штреки используются повторно как вентиляционные, что позволяет значительно сократить капитальные затраты на проведение выработок.

При работе лав восточного крыла (отдельная бремсберговая часть шахтного поля) порода от прохождения вентиляционных штреков оставляется в шахте, таким образом, из трех подготовительных забоев, порода только одного оставляется в шахте и выкладывается в бутовую полосу, можно определить, что коэффициент использования породы приблизительно равняется 0,3.

Способ охраны выработок - крепление металлической арочной крепью КМП - 3/9,2, 11,2, КСП и сборной железобетонной крепью. Плотность крепления - через каждый метр. Затяжка - металлическая сетка или деревянная затяжка.

Вскрытие шахтного поля

Шахтное поле вскрыто: в центральной части тремя наклонными стволами - главным, вспомогательным и конвейерным, пройденным до IV горизонта; на восточном крыле - фланговым вентиляционным наклонным стволом, пройденным до III горизонта; на западном крыле до III горизонта пройдено два наклонных ствола - главный и вспомогательный.

Способ проветривания - всасывающий.

Главный наклонный ствол пласта m₃ пройден на западном крыле шахтного поля по пласту с подрывкой пород кровли до III горизонта.

Вспомогательный наклонный ствол пласта m₃ пройден по пласту с подрывкой пород кровли до III горизонта. Длина ствола 640 м. Ствол закреплен металлической арочной крепью, сборной железобетонной крепью, бетонной крепью.

Главный наклонный ствол пласта m₃ пройден в центре шахтного поля по пласту с подрывкой пород кровли. Ствол оборудован подъемной машиной БМ - 2500, служит для выдачи угля и породы в скипах объемом 5 м³.

Вспомогательный наклонный ствол пласта m₃ пройден параллельно главному стволу по пласту с подрывкой пород кровли. Ствол оборудован подъемной машиной БМ - 3000, служит для спуска-подъема людей в людских вагонетках, доставки материалов, ствол по вентиляции - свежеподающий.

Вентиляционный наклонный ствол пласта m₃ пройден в восточной части шахтного поля по пласту с подрывкой пород кровли. Ствол оборудован подъемной машиной Ц - 1,6х1,2. Выработка служит для вывода исходящей струи воздуха, спуска материалов, передвижения людей.

Конвейерный ствол пласта m₃ пройден в центре шахтного поля по пласту с подрывкой пород кровли. Ствол в дальнейшем будет оборудован ленточным конвейером для выдачи угля. В настоящее время по вентиляции - воздухоподающий.

Таблица 3.2 - Расчет нормы выработки по процессам

Работы цикла	Объем работ на цикл	Расчет нормы выработки				Количество чел. - см, n¢
		по сборн.	К1	К2	Принятая
1	2	3	4	5	6	7
1. Бурение шпуров по углю	Vбур. у=N*lш, Vбур. у=15*2,35=35,25	47	1,1	1,1	Нб. у=52	35,25/=52 =0,68
2. Бурение шпуров по породе	Vбур. п. =N*lш, Vбур. п. =16*2,35=37,6	27,3	1,1	1,1	Нб. п=30	37,6/30= =1,2
3. Объем работ по погрузке угля	Vп. у. =Sвчу*lзах, Vп. у. =3,34*2,0=6,68	40	1,0	1,2	Нп. у=48	6,68/48= =0,14
4. Объем работ по погрузке породы	Vп. п. =Sвчп*lзах, Vп. п. =9,16*2,0=18,32	13,6	1,0	1,2	Нп. п= =16,3	18,32/16,3 =1,12
5. Крепление	Vк=lзах/L, Vк=2,0/0,8=2,5	0,98	1,0	1,0	Нк= =0,98	2,5/0,98= =2,55
1	2	3	4	5	6	7
6. Настилка пути	Vн. п. =lзах=2,0	2,67	1,0	1,0	Нн. п= =2,67	2,0/2,67= =0,75
7. Проложение канавки	Vкан=lзах=2,0	7,07	1,0	1,0	Нкан= =7,07	2,0/7,07= =0,28

 

Итого количество чел. - см. равняется сумме чел. - см по процессам, т.е.

 

n¢_о=0,68+1,2+0,14+1,12+2,55+0,75+0,28=6,72, принимаем 6 чел. - см.

 

Коэффициент перевыполнения:

К_пер. = W _расч / W _прин. =6,72/6=1,12. (3.17)

 

Далее необходимо определить время выполнения каждого процесса:

1. Время, необходимое на бурение, ч:

t _бур = n ¢ _б * t _см * a / n ¢ _о *К_пер., (3.18)

 

где a - коэффициент, учитывающий выполнение вспомогательных процессов, a = (Тц-Т) /Тц,

 

где Т= t _прием. + t _зар + t _пров. + t _{резерв.,}

t _прием. - время приема и сдачи смены, принимаем 10 мин.

t _зар - время заряжания шпуров. Рассчитывается по формуле:

 

t _зар. = N * t _зар. ¢ / n *60=30*3/2*60=0,75 час. или 45 мин,

 

где N - количество шпуров всего по углю и по породе,

t _зар. ¢ - время заряжания одного шпура, принимаем 2-3 мин,

n - количество людей для заряжания шпуров, принимается равным 2-3 человека,

t _резв - резервное время, принимается 10-15 мин,

t _пров. - время проветривания забоя после взрывания, по правилам безопасности принимается £ 30 мин.

 

Т=10+45+30+10=95 мин или 1 час 35 мин.

a= (360-12-15-30-15-30-30) /360=0,63.

t_бур. =1,85*6*0,63/8*1,12=0,83 часа или 50 мин.

 

Время бурения по углю:

t _{б. у.} = n _{б. у.} ¢ *Т_см* a / n _{б. у.} *К_{пер (}3.19)

 

t_бу. =0,68*6*0,63/3*1,12=0,4 часа или 24 мин.

 

Время бурения по породе:

t _{б. п.} = n _{б. п.} ¢ *Т_см* a / n _{б. п.} *К_{пер (}3.20)

t_{б. п}. =1,2*6*0,63/3*1,12=1,39 часов или 1 час 23 мин.

 

Время погрузки угля:

 

t_{п. у.} =0,14*6*0,63/6*1,12=0,08 часа или 5 мин.

 

Время погрузки породы:

 

t_{п. п.} =2,91*6*0,63/6*1,12=1,73 часа или 1 час 44 мин.

 

Время настилки пути:

 

t_нп=0,75*6*0,63/3*1,12=0,89 часа или 53 мин

 

Время устройства канавки:

 

t_{у. к.} =0,28*6*0,63/3*1,12=0,33 часа или 20 мин.

 

Необходимое количество чел. - см. на крепление рассчитывается по формуле:

t _кр ¢ = n _кр ¢ *Т_см* a /К_пер (3.21)

t_кр^¢= 2,55*6*0,63/1,12=8,60 чел. - см.

 

При работе следует учитывать, что возможно совмещение некоторых процессов. При совмещении следует придерживаться требований ПБ:

Заряжание и взрывание не совмещается ни с какими процессами;

можно совмещать крепление и устройство канавки, крепление и настилка рельсового пути, бурение шпуров и крепление выработки;

в вертикальном сечении всегда должно быть принятое количество людей.

Необходимо рассчитать комплексную норму выработки - физическая возможность человека. Комплексная норма выработки рассчитывается по формуле:

К_нв= l _зах / W _расч=2,0/6,72=0,29 м /чел. - см. (3.22)

 

Также необходимо рассчитать производительность труда:

ПТ= l _зах / W _прин. =2,0/6=0,33 м /чел. - см. (3.23)

Уборка породы.

После проветривания забоя, проверки его и допуска людей в забой рабочие приступают к уборке породы.

Первоначально проверяется и, при необходимости, зачищается и подкрепляется запасной выход из лавы. Устанавливается предохранительное крепление.

Уборка породы в бутовую полосу начинается с выкладки стенки, ограждающей бутовую полосу с забойной стороны, из крупных кусков породы. Затем производится уборка породы в бутовую полосу.

Крепление на участке бутовой полосы не извлекается.

По мере забучивания бутовой полосы производится наращивание стенки. В последнюю очередь забучивается предыдущая бутовая полоса в месте, являющимся ранее запасным выходом. Особо крупные куски породы раскалываются вручную.

Убрав всю породу рабочие приступают к креплению забоя.

Расчет длины бутовой полосы производится из условия размещения всей породы от проведения штрека, согласно "Руководству по управлению кровлей и креплению очистных забоев с индивидуальной крепью на пластах с углом падения до 35°", в бутовую полосу.

l _бут =V*K_p/m*k, (3.24)

 

где V -объем подрываемой породы в плотном теле на 1 м подвигания забоя, м³, V= 4,1;

К_р - коэффициент разрыхления породы - 1,6;

k - коэффициент, учитывающий плотность закладки - 0,85

m - вынимаемая мощность пласта, м - 1,1.

 

l_бут=4,1*1,6/1,1*0,85=7,0 м.

5. Крепление выработки.

Крепление выработки производится металлической рамной крепью КСП.

Крепь КСП обязательно должна расклиниваться в соединении звеньев рам. В целях облегчения монтажа рам и предотвращения их перекосов вдоль выработки при их установке должны применятся распорки и межрамные стяжки.

Металлическая трапециевидная податливая крепь КСП состоит из верхняка и двух стоек, каждая их которых состоит из двух или трех частей.

Соединение частей стоек производится внахлестку посредством соединительных хомутов. На нижнем конце каждой части стоек профиль перекрыт наклонной диафрагмой, приваренной к боковым стенкам профиля.

На верхняке у мест его соединения со стойками приварены две планки, ограничивающие перемещение стойки в верхняке в сторону его середины.

Каждый соединительный хомут состоит из скобы, планки и двух гаек. На рамах КСП устанавливается две межрамные стяжки из уголка, закрепляемые на стойки в 40 см от верхняка.

В целях предотвращения расширения профиля и разрыва его по днищу на верхних концах нижних частей стоек, при косонаправленной нагрузке, необходимо закладывать, при установке крепи между днищами профилей в замках, деревянные прокладки из хвойных пород леса, размером 120х40х25 мм.

Болтовые соединения звеньев, применяемые на податливых крепях из спец. профиля несовершенны, при работе они перекашиваются, в результате надо периодически выравнивать соединительные хомуты и подтягивать гайки.

Рамные крепи должны быть расклинены в замках деревянными распорками, имеющими на концах зарубки.

Соединение звеньев стоек крепи должно осуществляется двумя хомутами. Соединение одним хомутом категорически запрещается. Затяжка гаек производится ключом с рукояткой длиной 0,45 м до начала изгиба планок. Хомуты, ослабленные в результате перекоса и податливости крепи должны периодически подтягиваться этим ключом.

Не допускается относительное смещение стоек в раме и наклон рам крепи вдоль выработки. С целью недопущения перекосов и наклонов применяются межрамные стяжки.

Установка рам крепи КСП производится в следующей последовательности:

осматривается забой и кровля, опускаются нависшие куски породы;

расчищается место установки стоек крепи, и задалбливаются лунки;

собираются стойки рамы, устанавливаются в лунки и скрепляются с ранее установленной предыдущей рамой крепи металлическими стяжками;

производится установка верхняка со специально устраиваемых полков;

производится затяжка кровли выработки. Пустоты закладываются лесом, при необходимости, выкладываются костры над рамами;

на крепежных рамах, расположенных в 10 - 20 м от забоя, проходческая бригада должна подтянуть гайки соединительных хомутов. В дальнейшем они должны подтягивать по мере их ослабления.

Сборка крепежной рамы из звеньев разных типоразмеров, а также применение несоответствующих типу и размеру спец. профиля соединительных хомутов не допускается. Во время навески верхняка и при всех такелажных работах, выполняемых с элементами крепи, необходимо четко согласовывать свои действия.

6. Настилка рельсового пути.

При прохождении вентиляционного штрека лавы № 16 пласта m₃ укладывается рельсовый путь из рельс Р-33.

Для настилки рельсового пути трое рабочих готовят место для шпал с таким расчетом, чтобы расстояние между центрами шпал было 0,7 м, а расстояние от стыка рельс до стыковой шпалы было 0,2 м.

Канавки для шпал делаются кайлом и очищаются лопатой. Рельсовый путь настилается с подъемом +0,003. После раскладки шпал рабочие подносят два рельса, один из которых прикрепляют к шпалам костылями, потом укладывают второй рельс и по шаблону (600 мм) прикрепляют его, предварительно уложив на металлические подкладки. Стыки рельс соединяют двумя накладками. Стягивают их при помощи 4 болтов. Зазор между стыками рельс должен быть не более 5 мм. После настилки звена рельсового пути, профиль пути проверяется ватерпасом и, в случае необходимости, рихтуется до уклона +0,003. Все изгибы рельсового пути должны быть выпрессованы.

Укрепление пород (тампонаж) при проведении выработок для предотвращения вывалов.

Для применения тампонажа на 4 восточном откаточном штреке имеются все основания, а именно: глубина разработки в этом месте составляет 40 м, что обуславливает ведение работ в сложных горно-геологических условиях: весьма трещиноватые породы кровли, в том числе, крупные вертикальные трещины, обводненность, постоянное образование завалов у забоя и обрушения кровли в призабойное пространство.

В подготовительных выработках кровля представлена песчано-глинистыми сланцами с крепостью по шкале проф. Протодъяконова f=4-5 - среднеустойчивые породы.

Одними из причин неудовлетворительного состояния подготовительных выработок является отсутствие плотного контакта крепи с породными обнажениями по всему периметру и недостаточная ее несущая способность. Это приводит к расслоению вмещающих пород выработки, к росту зон неупругих деформаций, как следствие, к значительным сдвижениям пород. Существующая технология проведения выработок с использованием БВР предопределяют значительные переборы породы [1].

В период проведением подготовительных выработок происходят вывалы породы, высота которых нередко превышает 2-3 м. Образование при этом купола остаются незабученными, что приводит к проявлению динамических и неравномерных нагрузок на крепь выработки.

Контакт крепи с массивом в лучшем случае обеспечивается при помощи клиньев, забиваемых у замков арки, примерно в одной четверти ширины выработки и забутовки закрепного пространства. Такой способ распора при некачественной забутовке приводит к ослаблению породного массива и не препятствует деформации крепи [2].

Исследование влияния состояния закрепного пространства на устойчивость выработки позволило сформулировать требования к забутовочному материалу и технологии его укладки на крепь. Крепь должна сразу вступать в работу, предотвращая образование зон неупругих деформаций больших размеров. Нагрузка на крепь должна передаваться равномерно, пустоты за крепью должны отсутствовать во избежание динамических нагрузок, процесс забутовки должен быть максимально механизированным.

Тщательная забутовка, способствуя перераспределению напряжений в приконтурной зоне выработки, препятствуя расслоению пород, что уменьшает интенсивность проявления горного давления.

Существует два способа заполнения закрепного пространства: пневматический и гидромеханический.

При пневматическом способе сухой материал подается по трубопроводу в потоке воздуха и у разгрузочного конца трубопровода затворяется водой. Материал в закрепное пространство подается в осевом направлении.

Достоинствами пневматического способа являются быстрое схватывание, не требуется изоляции участка заполнения от забоя, возможность транспортировки смеси на значительные расстояния.

Недостатками этого метода являются: сложность использования любого материала и выполнения параллельно других проходческих работ из-за пылеобразования, износ трубопровода при транспортировке сухих смесей.

Значительным преимуществом гидромеханического способа является возможность параллельного выполнения других проходческих работ в забое выработки.

Недостатками этого метода являются: необходимость размещения в забое дополнительного оборудования, перемещаемого вслед за подвиганием забоя, необходимость отшивки со стороны забоя заполняемого участка, высокое давление подаваемого материала в закрепное пространство и продолжительные сроки схватывания, что требует принятия специальных мер по укреплению затяжки

Таким образом, гидромеханический способ более технологичен для сохранения высоких темпов проведения выработки, а пневматический обеспечивает лучшие условия работы крепи [1].

При производстве тампонажа закрепного пространства песчано-цементным раствором или другими твердеющими материалами крепь будет деформироваться совместно с породным контуром. При этом, образованная тампонажным раствором, оболочка будет воспринимать как нормальные, так и котельные усилия, причем последние существенно уменьшают величину изгибающих моментов в оболочке.

Упрочненные при тампонаже породы и образованная жесткая оболочка в закрепном пространстве предотвращают дальнейшее сдвижение пород и, полностью воспринимая горное давление, являются одним из несущих элементов крепи. Несущая способность образованной бетоно-породной крепи зависит от прочности пород, их трещиноватости, величины раскрытия трещин, а также от прочности тампонажного камня, заполнившего их.

Анализ применения тампонажа закрепного пространства позволяет сделать вывод о его существенном влиянии на устойчивость горных выработок. При этом в подавляющем большинстве случаев тампонаж закрепного пространства приводил к стабилизации смещения породного контура выработки [2].

Установлено, что при тампонаже на расстоянии 0,3-0,5 м от контура выработки происходит заполнение открытых трещин цементным раствором, а на расстоянии до 1 м в мелкие трещины проникает вода с небольшим содержанием цемента. Проникновение раствора в эти трещины является результатом отжима цементного молока при нагнетании раствора на крепь, протекающем при максимальном в этом случае давлении нагнетания, достигающем 0,2-0,3 МПа, а нередко 0,6 МПа. О наличии небольшого содержания цемента в отжатом цементном растворе свидетельствуют слабые железненные поверхности трещин в породном массиве. Интенсивность проникновения тампонажного раствора с удалением вглубь массива снижается, и на расстоянии более 1,5 м лишь в отдельных местах наблюдались следы железнения трещин цементным молоком [1]. На основании исследования можно заключить, что вокруг выработки вследствие проникновения раствора в приконтурный массив при тампонаже образуется породобетонная оболочка, ширина которой достигает 0,8-1 м.

Необходимая глубина укрепления рассчитывается по формуле:

h _у =r*K_t (0,2+1,6*U_x) +0,2, (3.25)

 

где r - полупролет выработки (вчерне) в направлении предполагаемого тампонажа, м. Равна половине ширины выработки.

U_x - смещение пород в выработку в направлении тампонажа, м U_x=0,25 м.

K_t - коэффициент времени тампонажа относительно проходческих работ, K_t=0,2.

 

h_у=0,5*4,52*0,2 (0,2+1,6*0,25) +0,2=0,47, принимаем 0,5 м.

 

Коэффициент укрепления:

К_у= (2* g *Н/ m * d _сж ) - 0,6, (3.26)

 

где g - объемная масса пород почвы, g=0,025 МН/м³. Н - фактическая глубина ведения очистных работ, Н=40 м. m - коэффициент стойкости пород, m=0,95. d _сж - среднее значение сопротивления пород сжатию, d _сж = 10* f =10*5=50 МПа.

 

К_у= (2*0,025*40/0,95*50) - 0,6=0,04.

 

Прочность на сжатие укрепленных пород:

d _{сж (у)} = (1+К_у) d _сж= (1+0,04) *50=52 МПа. (3.27)

 

Необходимое количество раствора для производства тампонажа:

V =0,3* h _у ( r + h _у / r ) =0,3*0,5 (2,26+0,5/2,26) =0,37, принимаем 0,4 м³.

 

Тампонажные шпуры располагаются в шахматном порядке со средней плотностью - один шпур на 2 -2,5 м² поверхности породных обнажений. Водоцементное отношение тампонажных растворов 0,5…1,0.

Для цементного и цементно-песчаного раствора состава Ц: П=1: 1 необходимо применять цементы марки 400 и более.

Очистные работы

Данные о запасах по пласту m₃ представлены в приложении Б.

Коэффициент извлечения:

К_изв. =З_пр. /З_бал., (3.28)

 

где З_бал. - балансовые запасы, тыс. т, З_пр. - промышленные запасы, тыс. т.

 

К_изв. =5117/5816=0,89.

 

Производственная мощность шахты годовая равна 180 тыс. т/год,

рассчитаем ориентировочный срок доработки запасов шахтного поля:

Т_р=З_пр. /А_г., (3.29)

Т_р=5117/180=28 лет

 

Выемка угля из лавы №16 производится при помощи механизированного комплекса КД-80, в состав которого входят: механизированная посадочная крепь "Донбасс-80", очистной комбайн КА-80.

Комплекс КД-80 применяется на тонких пластах при угле падения пласта до 35 °.

В состав комплекса входят: узкозахватный комбайн КА-80 с вынесенной системой подачи ВСП, механизированная крепь "Донбасс-80", передвижной скребковый конвейер СП-202.

Крепь "Донбасс-80" - оградительно-поддерживающего типа состоит из однотипных секций, соединенных с забойным конвейером. Секции состоят из четырех гидростоек, жесткого основания, верхнего и оградительного перекрытий [3].

Вслед за проходом комбайна гидростойки секции крепи, готовой для передвижки, разгружаются, после чего секции с активным подпором передней пары гидростоек подтягиваются механизмом передвижения к конвейерному ставу, гидростойки распираются и обнаженная кровля подпирается верхняками с козырьками. Подтягивание секций крепи производится последовательно, в результате чего передвигаемая секция всегда находится между соседними распертыми секциями крепи. Корректировка положения секций выдвижением боковых щитов производится специальными гидроблоками.

Оградительное перекрытие защищает рабочее пространство лавы с боковых сторон и со стороны выработанного пространства от обрушающейся породы кровли и осуществляет неизменную в плоскости пласта шарнирную связь основания и перекрытия, чем обеспечивает направленное перемещение секции крепи при передвижке.

С отставанием на 15 м от комбайна производится передвижка конвейера с изгибом става.

Выемка угля производится по челноковой схеме. Выемка угля в нишах производится буровзрывным способом. Бурение шпуров производится ручным сверлом СЭР-19Д.

Буровзрывные работы производятся в соответствии с требованиями ПБ при взрывных работах и паспортом БВР. Допуск рабочих к месту ведения работ разрешается лицом технического надзора только после того, как будет установлено, что работа в месте взрыва безопасна. Получив разрешение горного мастера на возобновление работ по выемке ниш после производства взрывных работ рабочие, занятые на этих работах, начинают уборку угля и крепление ниш в следующей последовательности: производят зачистку угля на неработающий конвейер с завальной стороны конвейера, причем рабочий производит уборку угля находясь при этом все время в закрепном пространстве; убрав уголь на протяжении 1 м (расстояние между стойками вдоль лавы), рабочий должен убедиться в надежности распора впереди стоящих стоек, и, если крепь не нарушена ВР, то работы по уборке угля могут продолжаться до следующего ряда крепления.

Таким образом, уборка угля и восстановление крепи производится с завальной стороны конвейера до головки конвейера.

На головках конвейера рабочий должен убедиться в надежности ее крепления и, если необходимо, закрепить. Убедившись в надежности крепления головки конвейера, рабочий дает сигнал на включение конвейера.

После прокачки конвейера рабочие, убедившись в безопасности рабочего места, начинают уборку угля в нише с забойной стороны конвейера. Причем, сначала убирается и производится крепление вдоль конвейера на ширину 0,8 м. Таким образом, уборка угля в нише и ее крепление производится полосами шириной 0,8 м вдоль конвейера.

При работе лавы возникает необходимость в удлинении (сокращении) конвейера лавы в случае изменения длины лавы, необходимости улучшения пересыпа. Возникает необходимость и в замене деформированных или изношенных рештаков конвейера в лаве, на сборном штреке.

Все материалы и оборудование, необходимые для работы лавы №16 пласта m₃, доставляются в вагонетках ВГ-1,6 или площадках, изготовленных на их основе, с поверхности по вспомогательному стволу и 4 восточному откаточному штреку пласта m₃ к заезду на бремсберг №7 согласно существующих паспортов на доставку материалов и откатку грузов.

По заезду и бремсбергу №7 материалы доставляются при помощи лебедок ЛШВ-1 и ЛВ-25 до сопряжения со сборным штреком №4.

По сборному штреку №4 материалы лебедкой ЛШВ-1 доставляются до сопряжения лавы №16 со штреком, где выгружаются и складируются с соблюдением необходимых по ПБ зазоров к подвижному составу.

При доставке материалов на вентиляционный штрек лавы №16 материалы лебедками доставляются по бремсбергу №7 до сопряжения с вентиляционным штреком, далее лебедкойЛШВ-1 они доставляются по вентиляционному штреку до сопряжения с лавой, где разгружаются и складируются с соблюдением необходимых по ПБ зазоров.

По лаве материалы доставляются с помощью конвейера.

С целью достижения устойчивой безаварийной и долговечной работы механизмов и оборудования необходимо строго соблюдать регламент осмотров и профилактических работ, установленный соответствующими инструкциями по эксплуатации всех работающих машин и механизмов.

Все работы по осмотру и профилактике забойных машин необходимо производить в специально выделенную смену (ремонтную), в конце которой необходимо производить опробование под нагрузкой механизмов.

Охрана подготовительных выработок производится при помощи выкладки костров из деревянных стоек. Перед выкладкой костров из деревянных стоек, место должно быть приведено в безопасное состояние.

Костры выкладываются тремя рабочими, которые совместно приготавливают материалы для их выкладки.

После подготовки материалов приступают к выкладке костров: две стойки кладутся на почву пласта перпендикулярно забою. Расстояние между стойками принимается на 0,5 м меньше их длины. Перпендикулярно этим стойкам укладываются следующие, и так процесс укладки повторяется до выкладки костров до кровли.

В это время один из рабочих изготавливает клинья длиной 0,4 м с наклоном плоскостей 15-20°. Рабочий, выкладывающий костер, удерживает руками верхнюю стойку, другой - забивает клинья между стойками и кровлей против линии их торцов по четырем углам костра.

Клинья со стороны призабойного пространства забиваются перпендикулярно линии забоя и должны выступать за стойками.

Для удержания бровки на сборном штреке №4 применяется химическое анкерование.

Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный узкозахватным комбайном, работающим по челноковой схеме, определяется по технологическим затратам времени на выполнение отдельных операций производственного цикла по формуле:

 

 = т/сут, (3.30)

где n _{см. -} число смен в сутки по добыче угля;

Т_см. -продолжительность смены, мин;

t _{п. з.} - время, затрачиваемое на подготовительно-заключительные операции и личные надобности, принимается равным 25 мин;

t _п. - суммарное время технологических перерывов, мин;

k _м - коэффициент машинного времени, принимается равным 0,43 - 0,68;

l _л - общая длина лавы, м;

r - ширина захвата комбайна, м;

m - вынимаемая мощность пласта, м;

g - средняя плотность угля, т/м³;

с - коэффициент извлечения угля в лаве, принимается в пределах от 0,95 до 0,97;

å l _н. - суммарная длина ниш в лаве, м;

V _р - рабочая скорость подачи комбайна, м/мин;

t _в - удельные затраты времени на вспомогательные операции, принимается равным 0,2-0,3 мин/м;

t _{к. о.} - продолжительность концевых операций цикла, мин.

 

 

Далее необходимо рассчитать нагрузку на очистной забой по газовому фактору, она рассчитывается по формуле:

 

, (3.31)

где А^к_л - расчетная суточная нагрузка на очистной забой, т/сут;

 - относительное газовыделение в выработку, м³/т;

К_{с. р.} - коэффициент изменения системы разработки. В данном случае система разработки не изменяется, поэтому коэффициент равен 1.

К_г - коэффициент изменения газовыделения с увеличением глубины. Так как лава находится в зоне метанового выветривания, то изменения газовыделения не происходит, коэффициент равен 1.

Q _р - расход воздуха, подаваемого в выработку, м³/сут;

с - максимально допустимая концентрация метана в исходящей струе воздуха, по ПБ допускается с=1%;

с₀ - максимально допустимая концентрация метана в поступающей струе, по ПБ допускается с₀=0,05%.

 

А^г_max=1070*0,2^-1,67* [294 (1-0,05) /194] ^-1,93=31772,7 т/сут.

 

А^г_max>А^к_л, на основании этого можно сделать вывод, что нагрузка на очистной забой не ограничивается по газовому фактору.

Расчет трудоемкости работ в очистном забое производится согласно УКНВ. Расчет приведен в таблице 3.3

Рассчитаем объемы работ, проводимых в очистной выработке:

1. Добыча угля с одного цикла:

 

Q=l*m* g *r, (3.32)

где l - длина лавы, м;

m - вынимаемая мощность пласта, м;

g - средняя плотность угля, т/м³;

r - подвигание забоя за цикл, м, определяем по формуле:

 

r =А/ l * m * g * K _изв., (3.33)

где А - добыча угля за цикл, т;

l - длина лавы, м;

m - вынимаемая мощность пласта, м;

g - плотность угля, т/м³;

К_изв. - коэффициент извлечения угля, принимается К_изв. =0,95;

 

r=250/120*0,9*1,36*0,95=1,8 м.

Q=120*0,9*1,36*1,8=264,4 т.

 

2 Выемка угля комбайном:

Q _к = ( l _л - l _н ) * m * g * r , т, (3.34)

 

где l _н - суммарная длина ниш, м;

 

Q_к= (120-12) *0,9*1,36*1,8=238 т;

 

3 Выемка угля из ниш определяется как разность добычи с одного цикла и выемки угля комбайном:

Q _н = Q - Q _к=264,4-238=26,4 т; (3.35)

 

4 Коэффициент цикличности:

К_ц=НВ_{выем. комб.} / Q _к , (3.36)

 

где НВ_{выем. комб.} - норма выработки выемки угля комбайном в соответствии с УКНВ и с учетом коэффициента, т;

 

К_ц=324,45/238=1,36.

 

Трудоемкость работ для МГВМ составляет:

 

1,234/1,36=0,9 чел. /см.

 

Для ГРОЗов: 5,04-0,9=4,14 чел. /см.

4 Выкладка костров; по паспорту необходимо 0,94 костра на 1 метр, за цикл:

 

0,94*1,8=1,7 костра.

 

5 Выкладка бутовой полосы за цикл:

Q _{б. п.} = l _{б. п.} * r * m , (3.37)

 

где l _{б. п. -} ширина бутовой полосы, м;

 

Q_{б. п.} =7*1,8*0,9=11,34 м³.

 

6 Выкладка органной крепи:

 

1,8/0,2=9 шт.

 

7 Выкладка двух рядов БЖБТ:

 

2*1,8*2,5=9 шт.

 

Расчет трудоемкости на цикл представлен в таблице 3.3

Себестоимость одной тонны угля: 296,25/264,4=1,12 грн/т.

Шахтный водоотлив.

Главная водоотливная установка расположена в околоствольном дворе 4-го горизонта пласта m₃. Вода откачивается на поверхность при помощи двух трубопроводов диаметром 150 мм каждый, которые проложены по вспомогательному стволу. Водоотливная установка оборудована тремя насосами: ЦНС - 300х240 в количестве двух штук и ЦНС - 180х255 с электродвигателем мощностью 200 кВт, с частотой оборотов 1500 об/мин, 6 кВ, автоматизирована при помощи аппаратуры ВАВ. Состояние участковых и центральных водосборников удовлетворительное, емкость водосборника 4-го горизонта пласта m_{3 -} 300 м³.

Чистка водосборников производится шламовыми насосами типа НШ.

Для расчета главной водоотливной установки необходимы следующие данные:

нормальный суточный приток воды в шахту, Q_н=4560 м³/сут;

глубина шахты, Н_ш=150 м;

угол наклона шахтного ствола к горизонту, a=15 °;

определяется необходимая минимальная подача насоса:

Q_min=Q _н /20=4560/20=228 м³/ч. (3.38)

 

Определяется необходимый напор насоса:

Н ¢ =Н_ш +0,1 Z , м, (3.39)

 

где Z = (Н_ш/ sin a ) + l ₁ + l ₂ + l ₃, м - длина водоотливного трубопровода

l ₁=20 м - длина труб в насосной камере;

l ₂=15 м - длина труб в наклонном ходке;

l ₃=100 м - длина труб на поверхности от ствола до места слива.

 

Н¢=150+64,54=214,5 м.

 

По графикам зон промышленного использования насосов шахтного водоотлива, по значениям Q_min и Н¢ выбирается насос типа ЦНС - 300-600 с частотой вращения 1450 об/мин.

По индивидуальной характеристике принятого насоса при минимальной подаче определяется значение напора на одно колесо: Н_к=64,3 м и КПД= 0,69

Определяется необходимое число рабочих колес насоса:

Z ¢ =Н_ш/Н_к=150/64,3=2,33, принимаем 3. (3.40)

 

Определяем мощность по валу насоса:

N= r *g Н ¢ *Q ¢ /3600*1000* h = (3.41)

=1020*9,81*228*214,5/3600*1000*0,69=197 кВт. - ч.

 

По значениям N и n принимается электродвигатель типа ВА02-450-4, мощностью 200 кВт, напряжением 6000 В.

Индивидуальная характеристика принятого насоса ЦНС-300-600 представлена в приложении В, гидравлическая схема установки представлена в приложении В.1.

Транспорт

 

Шахта "Житомирская" отнесена к сверх категорийным по газу. Это наряду с другими показателями, а именно: мощность пласта 0,9м и крепость угля по шкале проф. Протодъяконова f=1,5, принимаем скорость подвигания комбайна V_подв=3 м/мин.

Для выбора транспорта для откатки и транспортировки грузов и материалов от лавы № 16 выемочного участка № 1 необходимо рассчитать грузопоток из лавы №16 выемочного участка №1.

 

Q_max =60* m * r * V _подв * g _{уг, (} 3.42)

где m - мощность пласта, м - 0,9;

r - ширина захвата исполнительного органа комбайна, м - 0,8;

V _подв - скорость подвигания комбайна;

g _уг - плотность угля.

 

Q_max=60*0,9*0,8*3*1,35=175 т/см.

 

Отбитый шнеками комбайна уголь при помощи лемеха и щитка, устанавливаемых на комбайне, грузится на конвейер СП-202 лавы, по которому доставляется до пересыпа на СП-202 сборного штрека №4.

Таким образом, для транспортировки угля из лавы используется скребковый конвейер СП-202. Применяем этот конвейер, так как он соответствует всем условиям, а именно: применяется в лавах, оборудованных крепью "Спутник", его технологическая производительность составляет 600 т/ч, скорость движения скребковой цепи - 1,4 м/с, тип тягового органа - цепь крупнозвенная 18х64-8 (ГОСТ 25996-83Е), число цепей - 2, шаг скребков - 2024 мм, два электродвигателя типа ЭДКОФВ-54/4УБ, мощностью 110 кВт [3].

Применение данного конвейера целесообразно еще и с точки зрения уменьшения запыленности воздуха, т.е. скорость движения скребков небольшая, поэтому и пылеобразование не сильное.

Далее уголь движется по сборному штреку №4, который оборудован таким же конвейером СП-202, что позволяет заменять секции одного конвейера и другого. Длина сборного штрека №4 составляет 510 м. Скребковым конвейером СП-202 уголь доставляется на ленточный конвейер1Л-80 бремсберга №7. Длина бремсберга - 807 м, угол наклона 5°. Конвейер 1Л-80 предназначен для транспортировки угля с размерами до 300 мм по горизонтальным и слабонаклонным прямолинейным в плане горным выработкам в шахтах опасных по газу или пыли.

Конвейеры типа 1Л-80 устанавливаются без фундамента в горной выработке, конвейеры состоят из привода, натяжной секции, загрузочного устройства, линейных и концевых секций, ленты [4].

Конвейером 1Л-80 уголь доставляется до сопряжения с 4 восточным откаточным штреком, где грузится в вагонетки ВГ-1,6.

Доставка порожних вагонеток под погрузочный пункт и откатка груженых вагонеток по 4 восточному откаточному штреку пласта m₃ осуществляется электровозом АМ-8Д.

На выработках, которые имеют много изгибов, применение конвейеров нежелательно, так как увеличивается вероятность схода ленты.

Электровоз АМ-8Д предназначен для откатки составов вагонеток по рельсовым путям в шахтах, опасных по газу и пыли. Изготавливается в рудничном исполнении повышенной надежности (РП) [4].

Грузопоток для локомотивного транспорта составит:

 

Q _л =L_max*m*r*n _ст * f , (3.43)

где L_max - максимальная длина лавы, м;

n _ст - количество стружек за смену;

f - коэффициент.

 

Q_л= 120*0,9*0,8*1,36*1*0,97=114 т/смену.

 

Подземных бункеров на шахте нет. Поэтому грузопоток будет прерываться для погрузки каждой вагонетки

4 восточный откаточный штрек должен иметь заезды для размещения 1 состава порожних и 1 состава груженых вагонеток. Для откатки груза используются вагонетки типа ВГ-1,6. Вагонетки ВГ-1,6 с глухим кузовом, которые предназначены для доставки горной массы по подземным откаточным выработкам и на промышленных площадках шахт. Вместимость кузова вагонетки - 1,6 м³, грузоподъемность - 3 т, длина по буферам - 2700 мм, ширина кузова - 850 мм, высота от головки рельса - 1200 мм. Эти вагонетки удобны в эксплуатации для данных условий.

Для откатки порожних и груженых вагонеток на погрузочном пункте под лавой используется лебедка типа ЛВД - 24, оборудованная пневмодвигателем ВАОЛ - 552 -4, мощностью 13 кВт, с частотой вращения 1500 об/мин. Габариты лебедки: длина 920 мм, ширина 1100 мм, высота 820 мм [3]. Подземные погрузочные пункты оборудованы опрокидом типа ОК-2, он предназначен для автоматизации и механизации загрузки шахтных грузовых вагонеток (ВГ-1,3, ВГ-1,4, ВГ-1,6 и т.д.) и секционных поездов на погрузочных пунктах угольных шахт, опасных по газу и пыли, расположенных в горных выработках с путевым развитием, обеспечивающим одностороннее движение вагонеток на участке пути, примыкающем к точке погрузки [5]. Толкатели вагонеток цепные предназначены для перемещения шахтных вагонеток типа ВГ по горизонтальным выработкам при размещении их на прямолинейном участке рельсового пути подземных стационарных и полустационарных погрузочных станций с одностороннем движением в точке погрузки, а также могут использоваться на разгрузочных и обменных пунктах [4]. Далее состав груженых вагонеток движется до опрокида, который расположен под главным стволом. Далее по главному стволу уголь выдается на поверхность, главный ствол оборудован одноконцевой откаткой. Емкость скипов V=5 м³.

 

Поверхностный комплекс

 

Поверхность шахты - это комплекс зданий, сооружений и оборудования, расположенных вблизи шахтных стволов и образующих промышленную площадку шахты. Его назначение - выдача угля из шахты на поверхность, переработка и отправка его потребителям; прием и складирование породы; спуск и подъем людей, материалов и оборудования; подача воздуха в шахту для проветривания горных выработок; обеспечение горных работ электро- или пневмо-энергией; производственно-бытовое обслуживание трудящихся; очистка шахтных вод, а также выполнение других производственных процессов, обеспечивающих бесперебойную работу горного предприятия.

В состав поверхностного комплекса входят: технологические узлы и линии по приему, обработке и погрузке угля, а также по приему и погрузке породы; стационарные установки (вентиляторные, компрессорные, котельные и другие); комплекс обмена и откатки вагонеток в надшахтных зданиях; службы ремонта оборудования; сооружения складского хозяйства; здания административно-вспомогательного назначения и др.

Основные требования к шахтной поверхности - рациональная планировка зданий и сооружений, обеспечивающая:

необходимую пропускную способность;

минимальный объем зданий и сооружений и минимальные затраты на ее сооружение;

минимальный штат рабочих по ее обслуживанию.

В основу типового проекта поверхности шахт положен принцип технологического блокирования зданий и сооружений с использованием типовых секций различного технологического назначения, позволяющих практически для любых условий привязки сравнительно легко скомпоновать проект шахтной поверхности.

Почти все здания основного и вспомогательного назначения сведены в три крупных блока: главного ствола, вспомогательного ствола и административно-бытового комбината [6].

Блок главного (скипового) ствола включает: копер скипового подъема; сооружения и помещения технологического комплекса для приема выдаваемого на поверхность из шахты угля, переработки его и транспортирования до места погрузки и отправки потребителям; сооружение для приемки и погрузки породы, выдаваемой из шахты; помещения подъемных установок и котельную.

Блок вспомогательного ствола включает: копер клетьевого подъема для спуска и подъема людей, материалов и оборудования; комплекс по обмену вагонеток; помещения ремонтных мастерских; материальные склады; калориферную и компрессорную, если на шахте используется энергия сжатого воздуха; склады противопожарных и смазочных материалов и др.

Блок административно-бытового комбината (АБК) представляет собой комплекс помещений вспомогательного назначения и состоит из трех основных частей: административно-конторской части с диспетчерской и АТС; производственной части с нарядной и залом собраний и учебным пунктом; банной части, включающей душевые, гардеробные, ламповую, питьевую станцию, прачечную. Блок АБК соединяется с блоком вспомогательного ствола утепленным переходом (галереей или тоннелем).

Некоторые здания и сооружения вспомогательного назначения из-за своей спецификации и особых требований к ним не могут быть сблокированы. Это, прежде всего, здание вентиляторной установки, которое сооружается около скипового ствола и соединяется с ним специальными подземными каналами. На отдельных площадках располагаются открытые электроподстанция, резервуары для воды, градирня оборотного водоснабжения, эстокады и др.

При разработке генерального плана поверхности шахты должны соблюдаться определенные архитектурно-планировочные принципы. Производственные здания и сооружения группируются в определенные зоны по принципу единства производственного процесса с учетом санитарных и противопожарных требований, вида обслуживающего транспорта и однородности инженерного обслуживания. С точки зрения функциональности на территории промплощадки выделяют следующие зоны: социальная, производственная, подсобная и складская [6].

Социальную зону образуют вспомогательные здания и сооружения общешахтного назначения - АБК, столовая, медпункт, пожарное депо, стоянка транспорта и др., располагаемые со стороны основных проходов и въездов на промышленную площадку.

Производственная зона включает объекты основного технологического комплекса.

Подсобную зону составляют здания и сооружения, обслуживающие основное производство, - группа сооружений энергетического назначения (ТЭЦ, котельные, калориферные, вентиляторные, компрессорные, электроподстанции), располагаемые по возможности ближе к основным потребителям и источникам топлива и воды; ремонтно-механические мастерские; блоки сооружений водопровода и канализации (насосные станции, резервуары, отстойники, градирни) и т.д.

Зона складского и транспортного хозяйства шахты включает угольные склады, материальные склады (например, крепежных материалов), бункера, пункты перегрузки угля и породы и т.д. Эта зона располагается вдоль подъездных транспортных путей - железнодорожных и автомобильных внутриплощадочных дорог.

Расстояния между зданиями принимают минимально возможные с точки зрения технологических, транспортных и других условий, но не менее тех, которые устанавливаются в соответствии с противопожарными и санитарно - гигиеническими требованиями.

Ориентировка зданий и сооружений относительно сторон света и направления господствующих ветров должна обеспечивать наилучшее освещение и проветривание с учетом недопустимости возможного задымления от соседних сооружений. Нельзя располагать с наветренной стороны зданий установки с производственными процессами, выделяющими в атмосферу газ, дым, пыль, а также взрыво- и пожароопасные объекты.

Склады угля, породопогрузочные пункты и другие объекты с интенсивным пылеобразованием должны располагаться на расстоянии не менее 100 м от воздухозаборных сооружений шахты с подветренной стороны. Склады лесных материалов размещаются на расстоянии не менее 80 м от воздухоподающих стволов.

В связи с экологическими проблемами, возникающими в горнодобывающих районах, на шахте должен быть предусмотрен комплекс мероприятий по охране окружающей среды. Откачиваемые на поверхность загрязненные минеральные и кислые шахтные воды перед сбросом их в водоем должны подвергаться соответствующей обработке: чистке, опреснению, нейтрализации. Выбрасываемый шахтными вентиляторами воздух, содержащий угольную и породную пыль, а также примеси вредных газов, тоже подлежат соответствующей очистке.

Для всех объектов поверхностного комплекса рассчитываются санитарно-защитные зоны. В таблице 3.3 представлен расчет санитарно-защитных зон (СЗЗ).

Таблица 3.3 - Расчет санитарно-защитных зон зданий и сооружений поверхностного комплекса шахты "Житомирская"

Наименование объекта	Класс СЗЗ	Размер СЗЗ, м	Нарушение	Загрязнение	Опасность для ОС
					механич.	энергетич
1	2	3	4	5	6	7
1. Котельная	4	100	Аэродинамическое, биоморфо-логическое, геомехани-ческое	атмо-сферное		выделение теплоты
2. Автогараж	3	300	-*-	атмо-сферное, биоцено-тическое	Горюче-смазочные масла, нефтепро-дукты, выхлоп-ные газы	тепловые выбросы, шум
3. Электро-подстанция	5	50	Геомехани-ческое, аэродинамическое	Лито-сферное		вибрации шум, магнитное поле
4. Склад оборудования	4	100	Геомехани-ческое, биоморфо-логическое	лито-сферное
5. Насосная	5	50	Аэродина-мическое, геомехани-ческое, биоморфо-логическое	лито-сферное	Загрязне-ние воды вредными вещества-ми	шум, вибрации
6. Скиповой ствол	5	50	то же	атмосферное	то же	то же
7. Здание подъема скипового ствола	5	50	то же	Лито-сферное	Угольная и породная пыль	шум
8. Склад ГСМ	3	300	то же	то же
9. Пром-комбинат	5	50	Биоморфо-логическое	лито-сферное, биоце-ноти-ческое
10. Здание под клетевой ствол	5	50	Геомехани-ческое, биоморфо-логическое	лито-сферное, биоце-ноти-ческое	Отработанный воздух шахты	шум, вибрации
1	2	3	4	5	6	7
11 Пилорама	5	50	то же	лито-сферное, атмо-сферное	опилки, отходы лесома-териалов	шум
12. Склад оборудова-ния	4	100	то же	то же
13. Пород-ный отвал	1	1000	то же	лито-сферное, атмо-сферное, гидро-сферное
14. Быт-комбмнат	5	50	Биоморфо-логическое	гидро-сферное	Моющие средства	тепловые выбросы
15 Угольный склад	5	50	Атмо-сферное	атмо-сферное	Угольная пыль	тв. отходы
16. ППП	5	50	Биоморфо-логическое, морфологи-ческое	атмо-сферное	пыль, тв. Вещества	шум, вибрации
17. Хлораторная	5	50	Биоморфо-логическое	то же	Загрязне-ние Cl
18. Отстойник	5	50	то же	гидро-логиче-ское, лито-сферное,	запах, загрязнение воды и ОС ВЗВ и металлами
1	2	3	4	5	6	7
19. Компрес-сорная	5	50	Геомеханичес-кое, аэродинами-ческое	Лито-сферное	Выброс тепла	шум
20. Адми-нистративный комбинат	5	50	Геомеханичес-кое, биоморфоло-гическое		Мусор	Пыль, световое излучение от ЭВМ

 

Так как санитарно-защитная зона 1 класса (породный отвал) имеет самый большой размер, который равен 1000 м, то она будет перекрывать все остальные ССЗ, и на схеме промышленной площадки указана только ССЗ породного отвала, которая и будет ССЗ промышленной площадки.

 

Проветривание шахты

 

Таблица 3.5 - Распределение воздуха по объектам шахты

Показатели	Расход воздуха
	в м3/с	в% к расходу воздуха	В% к подаче вентилятора
1. Производительность вентиляторов/ внешние подсосы, в том числе: ВОКР -1,8 вспом. ств. пл. m3 ВОД - 21 вент. ств. пл. m3 2. Количество воздуха, поступающего в шахту: На проветривание выемочного участка На обособленное проветривание подготовительных забоев На обособленное проветривание камер На проветривание поддерживаемых выработок 3. Утечки за пределами выемочных участков	100/ 34,5 45,6/12,5 55/22 65,5 5,5 10,5 24,5 25	-   100 8,4 16 37,4 38,2	34,5 27,8 40

 

Данные о режимах работы главных вентиляторов, их место установки представлены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Характеристика вентиляторов главного проветривания

№ п/п	Тип вентилятора	Место установки	Параметры рабочего режима
			Депрессия, Па	Подача м3/с	Угол установки лопаток	Частота вращения колеса мин-1
1	2	3	4	5	6	7
1	ВОКР-1,8	Вспомага-тельный ст. пл. m3	80,0+5,6	45,0	22°	1000
2	ВОД-21	вент. ст. пл. m3	165,5+5,3	55,0	23°	750

 

По каждому из вентиляторов имеются следующие данные:

по вентилятору ВОКР - 1,8:

сеть подземных выработок: депрессия - 60,0+5,6 Па; подача - 32,5 м³/с при общем сопротивлении m=62,1;

внешние подсосы: депрессия - 69, подача - 12,5, сопротивление 441,6;

через устье ствола: депрессия - 60,0, подача - 6,0, сопротивление - 166,7;

в районе вентиляционной установки: депрессия - 69,0, подача - 6,5; при сопротивлении - 1633,1;

по вентилятору ВОД - 21:

сеть подземных выработок: депрессия - 130,0+5,3, подача - 33,0, сопротивление - 124,2;

внешние подсосы: депрессия - 139,5, подача - 22,0, сопротивление - 288,2;

устье стволов: депрессия - 130,0, подача - 9,0, сопротивление - 1604,9;

в районе вентиляторной установки: депрессия - 139,5, подача - 13,0, сопротивление - 825,4.

Характеристика состояния проветривания шахты представлена в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Состояние проветривания шахты "Житомирская"

Объекты проветривания	Расход воздуха, м3/с		Обеспеченность воздухом,%
	Факт.	Расч.
1. Выемочные участки. 2. Камеры: - склад ВМ - электровозный гараж 4-го горизонта - ЦПП и насосные камеры 4- го горизонта 3. Поддерживаемые выработки: - Вент ходок 5-го горизонта - 3-й зап. конв. Штрек пл. m3 - вент. ходок склада ВМ - вспомогат. ств. M3 - вент. штрек лавы №13 - лава № 14 - разрезная печь лавы № 14 - разрезная печь лавы № 15 - сборочный штрек лав № 14 и 15 - сбойка 3-го горизонта 4. Внутренние утечки, в т. ч. через бетонированные перемычки в: - сбойке 1 –го горизонта - сбойке 2-го горизонта - обходной 2-го горизонта - панельном бремсберге - вент. ст. - бремсберге №5 - через изолированные участки отработанных 10 и 13 лав 5. Внешние подсосы: - через устье вспомогательного ствола - в районе вент. Установки ВОКР-1,8 - через устье вент. ст. - в районе вент. Установки ВОД-21	5,5 10,5 2,0   4,5   4,0 24,5 3,5 3,0 2,0 1,0 3,0 2,5 1,0 3,5 2,0 3,0 25,0 0,5 0,5 3,0 5,0 4,0 5,0   7,0 34,5 6,0 6,5 9,0 13,0	4,9 5,9 1,8   2,1   2,0 17,4 2,3 2,3 1,4 0,8 1,6 2,0 2,0 2,0 1,8 1,3 2,5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2   0,8 12,5 1,8 3,4 2,6 4,7	112,2 178,0 111,1   214,3   200,0 140,8 152,2   187,5   50,0 175,0   230,8 22,5     2,7 4,7 3,7 4,7   6,2 22,0 4,2 3,1 6,4 8,3

 

Сравнивая настоящие данные с предыдущей съемкой, можно сделать следующий вывод: поступление воздуха в шахту практически не изменилось. Поступало 67,0м³/с, сейчас поступает 65,5 м³/с хотя производительность вентилятора ВОД - 21 вентиляторного ствола пласта m₃ снижена путем уменьшения угла установки лопаток рабочего колеса с 33° до 23°, в результате выполнения рекомендаций предыдущей депресионной съемки.

Суммарные внешние подсосы уменьшились с 46,0 м³/с по прошлой съемке до 34,5 м³/с по настоящей и соответственно произошло снижение потребляемой мощности электродвигателя с 250кВт до 210 кВт, экономия электроэнергии составляет 0,44 млн кВт-час/год.

По-прежнему высокие внутренние утечки, превышающие расчетную величину в 10 раз (Q_Ф=25,0 м³/с, Q_р=2,5 м³/с).

Также из недостатков отмечены: перерасход воздуха на проветривание камер, поддерживаемых выработок.

Одним из основных недостатков в проветривании по результатам настоящей съемки является неустойчивое, практически неуправляемое проветривание углубки трех уклонов - людского, вспомогательного, конвейерного.

В период проведения депрессионной съемки в шахту поступало 65,5 м³/с воздуха, расчетное количество 33,8 м³/с, обеспеченность воздухом 193%.

Для оценки обеспеченности расчетным количеством воздуха обособленного проветриваемых объектов выполнено сравнение фактического и расчетного количества воздуха в сетях вентиляторов главного проветривания.

Результаты проветривания по группам объектов проветривания и внутренние утечки воздуха представлены в таблице 3.8.

 

Таблица 3.8 - Обеспеченность объектов проветривания воздухом

Группы объектов	Вспомогат. ст. ВОКР-1,8		Вент. ст. ВОД-21
	Факт.	Расч.	Факт.	Расч.
1	2	3	4	5
Выемочные участки Подготовительные забои Камеры Поддерживаемые выработки Внутренние утечки Итого	5,5 10,5 12,5 4,0 32,0	4,9 5,9 8,0 0,9 17,9	-   12,0 21,0 33,0	-   9,4 1,6 11,0

 

Используя данные таблицы 3.8 производим расчет обеспеченности объектов проветривания расчетным количеством воздуха в сетях вентиляторов главного проветривания.

Сеть вентилятора ВОКР-1,8 вспомогательного ствола:

 

(åQ_ф1/1,1åQ_р1) *100= (32,5/1,1*19,7) *100=150%

 

Сеть вентилятора ВОД-21 вентиляционного ствола:

 

(åQ_ф2/1,1åQ_р2) *100= (33,0/1,1*11,0) *100=272,7%.

 

Результаты расчетов показали, что для проветривания горных выработок шахты поступает достаточное количество воздуха, а в отдельные выработки - избыточное.

Более загружена сеть вентилятора ВОКР-1,8, вспомогательного ствола пласта m₃, в котором воздух полезно используется на проветривание одного выемочного участка и трех камер. Менее загружена сеть вентилятора ВОД-21 вентиляционного ствола пласта m₃, в котором 12,0 м³/с воздуха поступает на проветривание двух разрезных печей лав № 14 и 15 и примыкающих поддерживаемых выработок, а остальной воздух - 21,0 м³/с расходуется на непроизвольные внутренние утечки.

Общая характеристика.

В результате выполнения работ установлено, что основными газовыми компонентами углей являются: метан, азот, углекислый газ и другие.

Содержание метана изменяется в зоне метанового выветривания от 0 до 43,2%. В метановой зоне достигает 96,8%. Содержание азота с 90,6%, в зоне газового выветривания, уменьшается до 1,7% в метановой зоне.

Водород присутствует в небольших количествах; преобладают концентрации от 0,1 до 0,6%, максимальное значение 8,5%. Большие концентрации водорода, как правило, отмечены в газосборнике, что обусловлено, по-видимому, не герметичностью КГН, техническими погрешностями при отборе проб.

В свободно выделившемся газе водород присутствует только в небольших количествах: от 0 до 2,8%.

Гелий присутствует в большинстве газовых проб, где он определяется с содержанием от следов до 0,015%

Шахта "Житомирская" отнесена к сверхкатегорийным по метану. Первое проявление метана зафиксировано на глубине 83 м во второй западной лаве. Относительная газообильность горных выработок составила 78,31 м³/т сут. добычи. Внезапные выбросы не отмечены.

В целом для всех пластов свиты С⁷₂ и для оцениваемого пласта m₃, характерна более высокая природная газоносность.

Пласт m₃ не склонен к самовозгоранию.

Таблица 3.9 - Характеристика газовыделений в выемочный участок

Газообильность, м3/мин		Составные части газообильности выемочного участка, м3/мин (м3/т)		Природная метаноносность пласта, Х, м3/т	Выход летучих веществ Vdaf,%	Суточная добыча угля, А, т/сут	% СН4 на исходящих струях		Схема проветривания выемочного участка
уч. Iуч. ф qуч	Лавы Iоч. ф, qоч	Iпл (qпл)	Iвп (qвп)				лавы	уч.
0,21	2,45	0,2	2,34		8-12	250	0,2	0,1	Прямо-точная с подсве-жением

 

В таблице 3.10 приведена характеристика газовыделения в проходимые пластовые выработки, данные даны по бортовому штреку лавы №17.

Таблица 3.10 - Характеристика газовыделения в бортовой штрек лавы №17

Наимено-вание выработки	Абсолютное газовыделение, м3/мин		Скорость подвигания забоя	Площадь сечения выработки в свету, S, м2	Способ проведения
	В призабойное пространство, Iз. п.	В подготови-тельную выработку
Борт. Шт. л. №17	0,24	0,37	3,0	7,0	БВР

 

На шахте не проводится дегазация, однако, при отсутствии дегазации на выемочных участках газовых шахт третьей категории и выше следует определить необходимость применения дегазации по формуле:

I _уч £ ( Q _уч *С/194) ^1,163, (3.45)

 

где I_уч - среднее фактическое метановыделение на действующем выемочном участке, м³/мин, принимается по результатам замера (табл.3.8);

Q _уч - расход воздуха на участке, м³/мин (табл.3.7);

С - предельно допустимая ПБ концентрация метана для действующего выемочного участка

 

I_уч=0,21, (Q_уч*С/194) ^1,163= (330*1/194) ^1,163=1,8.

 

0,21<1,8, следовательно на шахте следует применять дегазацию.

Таблица 3.14 - Выбор обеспыливающих мероприятий

Наименование выработки	Производст-венный процесс	Источник пылевыделения	Категория по пылевому фактору	Рекомендуемые обеспыливающие мероприятия
Лава №16	Выемка угля комбайном	Выемка угля в забое	VI	1, 15, 11

 

Перечень наименований обеспыливающих мероприятий представлен в "Руководстве по проектированию обеспыливающих мероприятий на угольных шахтах" [8].

Для уменьшения пылевыделения на шахте "Житомирская" применяется нагнетание воды в пласт, технологическая схема нагнетания воды в пласт представлена в приложении В. Также для целей пылеподавления на комбайне предусмотрена система орошения, схема орошения комбайном представлена в приложении В.1.

Охрана труда

 

Мероприятия, применяемые на шахте для пылеподавления можно разделить на мероприятия в проходческом забое и мероприятия общешахтные.

Для пылеподавления в проходческом забое применяется связывание пыли водой для этого используется 1,2-1,5 л на 1 м² поверхности выработки с добавлением 1% ДБ, а также ее смыв по периметру выработки перед взрыванием, для этого используется 1,2-2,0 л на 1 м² поверхности выработки. Водяная забивка (гидрозабойка) шпуров при проведении взрывных работ - 1,0-1,3 л на 1 м отбитой горной массы; водяные завесы, создаваемые взрыванием зарядов ВВ в полиэтиленовых сосудах с водой в количестве 5, л/м² площади поперечного сечения забоя.

Перед уборкой взорванной массы применяется орошение, для этого необходимо 50 л/м³ горной массы. Орошение может производиться с породопогрузочной машины, оборудованной оросителем типа ПФ-2,2-125, с расходом воды 10 л/мин.; с оросителей на горнопроходческом комбайне типа КФ - -0,4 - 15 или ПФ - 2,2 - 125с расходом воды 100 л/мин; с помощью ручных оросителей (интервал орошения 15-20 мин погрузки горной массы), расход воды при этом 50 л/м³ горной массы.

Высокое пылеобразование наблюдается в местах погрузки с конвейера в вагонетки и перегрузки с конвейера на конвейер, поэтому в этих местах применяется орошение при помощи ПФ - 5,0 - 125 с расходом воды 15 л/мин. Для очистки вентиляционного потока применяется водяная завеса. Она создается при помощи оросителей типа ПФ - 5,0 -125 в количестве 3-х штук и с расходом воды 50 л/мин на 0,1 л/м³ проходящего воздуха.

Кроме того, для увлажнения угля в массиве в лаве №16 применяется нагнетание воды в пласт.

Нагнетание воды в пласт производится с помощью высоконапорных насосов типа НВЭ, гидрозатвора и высоконапорного рукава диаметром 16 мм.

Глубина шпуров зависит от горнотехнических условий (способность пласта к увлажнению, техники бурения, затрат времени на бурение и обработку забоя), и при условиях, характерных для шахты "Житомирская", составляет 2,0 м.

Шпуры располагаются перпендикулярно плоскости пласта в один ряд, расстояние между шпурами в ряду 2,0 м. Указанное расположение шпуров определено опытным путем.

Для бурения шпуров используется воздушное сверло с частотой оборота шпинделя - 500-550 об/мин.

Давление воды при нагнетании ее в пласт составляет 40-80 атм или 0,54-1,01 МПа, при этом происходит максимальное насыщение угольного массива водой, оно составляет 30 л на одну тонну.

Для общешахтного пылеподавления используется пожарооросительный трубопровод и пожарные краны, которые расположены: в количестве 14 штук через каждые 50 м по бремсбергу; у погрузочного пункта лавы, в количестве 1 шт; в горизонтальных выработках в количестве 10 шт через каждые 200 м. Расчет пожарооросительного трубопровода представлен в приложении В.

Кроме мероприятий по пылеподавлению в шахте должны применятся мероприятия по противопожарной защите. Мероприятия по противопожарной защите представлены в таблице 3.4

Таблица 3.4 - Средства пожаротушения

Места расположения	Ручные огнетушители, шт.		Количество песка или породной пыли, м3	Число лопат, щт.
	Порошковые с V корпуса 10л	Пен-ные
1	2	3	4	5
Надшахтные здания и копры на каждом этаже (площадке)	5	2	-	-
Околоствольный двор - у сопряжения ствола с выработками горизонта	5	2	-	-
Верхние и нижние площадки наклонных стволов, шурфов, уклонов и бремсбергов, а также их сопряжения с ярусными и этажными откаточными штреками	1	1	-	-
1	2	3	4	5
Центральные электроподстанции и зарядные камеры	4	-	0,2	1
Электровозные гаражи	5	2	0,2	1
Камеры подземных ремонтных мастерских	2	2	0,2	1
Подземные инструментальные камеры и здравпункты	1	1	-	-
Участковые трансформаторные камеры, камеры водоотлива	4	-	0,2	1
Склады ВМ	2	2	-	-
Лебедочные камеры	5	2	0,2	1
Электромеханизмы, находящиеся вне камер	2	-	-	-
Оборудование с гидромуфтами, работающими на масле	2	1	0,3	-
Сопряжения вентиляционных штреков с лавами	1	1	-	-
Погрузочные пункты лав - на расстоянии 3-5 м со стороны поступления свежей струи воздуха	1	1	-	-
Забои подготовительных выработок - не далее 20 м от места работы	1	1	-	-
1	2	3	4	5
Выработки с горючей крепью через 300 м	1	1	-	-
Тупиковые выработки через 50 м	2	-	-	-
Передвижные электроподстанции	2	-	0,2	1
Проходческие комбайны, породопогрузочные машины	2	-	-	-

 

Для противопожарной защиты поверхностного комплекса и горных выработок на промышленных площадках имеются резервуары для хранения противопожарного запаса воды. В 35 м от главного ствола и вспомогательного ствола пласта m₃ шахты "Житомирская" - резервуар емкостью 300 м³. В 10 м от устья вентиляционного ствола пласта m₃ шахты "Житомирская" - резервуар емкостью 300 м³. Заполнение этих резервуаров производится питьевой водой. Подача воды в шахту осуществляется самотеком по противопожарному оросительному трубопроводу диаметром 150 мм.

Специальная часть

 

На нынешнем этапе развития техносферы, когда все в большей степени возрастает воздействие человека на биосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно, необходимы новые подходы во взаимодействии человека и природы. Одной из наиболее важных проблем является загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод.

Серьезная экологическая проблема - восстановление водности и чистоты малых рек, наиболее восприимчивых к антропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов вызвало их истощение, обмеление и загрязнение [12].

В питьевом водоснабжении населения в настоящее время все большее значение начинают приобретать подземные источники. Практически вся вода, поступающая в магистрали питьевого водоснабжения, нуждается в специальной водоподготовке, так как во многих случаях трудности возникают не столько из-за недостаточного объема воды, сколько из-за ее низкого потребительского качества. Проблема качества воды связана в основном со значительным техногенным загрязнением поверхностных и подземных природных вод.

Состояние вопроса

Требования к качеству очистки шахтных вод при их использовании в технических целях и выпуске в водоем

Во многих угольных бассейнах страны и за рубежом снижение расхода дефицитной и дорогостоящей питьевой воды для нужд, связанных с питьевым и бытовым водоснабжением, осуществляется за счет использования шахтных вод. Очищенные шахтные воды используются в процессе угледобычи для нужд комплексного обеспыливания, включающее нагнетание воды в пласт с целью дегазации и предотвращения внезапных выбросов газа и пыли, а также интенсивного пылеподавления в процессе разработки; устройства водяных заслонов на входящей и исходящей струях забоев, пластов или крыльев шахт; для орошения забоя при работе очистных и подготовительных комбайнов, а также транспортных средств; при бурении дегазационных скважин и шпуров с промывкой; на обмывку стенок основных и вспомогательных выработок для предупреждения и локализации взрыва угольной и породной пыли. Кроме того, значительный объем шахтной воды необходим поверхностным комплексам шахт и обогатительным фабрикам [9].

Возможность и объем использования шахтных вод определяются:

наличием потребителей неочищенной и очищенной шахтной воды и их потребностью в воде;

требованиями этих потребителей к качеству воды;

притоком и физико-химическим составом шахтных вод;

технической возможностью и стоимостью очистки шахтных вод до требуемых кондиций.

Основными потребителями шахтных вод являются:

технологические процессы на обогатительных фабриках и установках с мокрым обогащением угля;

профилактическое заиливание и гидрозакладка выработанного пространства;

котельные;

бани и прачечные;

борьба с пылью в подземных выработках, на технологических комплексах поверхности шахт и на обогатительных фабриках.

Общие требования к воде, предназначенной для использования на технические нужды, сводятся к следующим:

быть безвредной для обслуживающего персонала;

не обладать отрицательными органолептическими свойствами; не вызывать коррозии оборудования, аппаратуры, трубопроводов и сооружений;

не давать солевых отложений и не способствовать развитию биологических обрастаний;

не снижать технико-экономических показателей производственного процесса и не создавать аварийных режимов.

Кроме того, каждый потребитель предъявляет к воде свои специфические требования. Сопоставление перечисленных выше общих и специфических требований потребителей к качеству воды с физико-химическим составом шахтных вод с учетом объемов возможного потребления позволяет применительно к конкретным условиям шахты оценить целесообразность использования шахтных вод с технической и экономической точек зрения.

Особые требования предъявляются к воде, используемой для борьбы с пылью. Спецификой горных работ обусловлено присутствие машиниста комбайна и его помощников непосредственно в зоне повышенного пылеобразования. Вдыхание рабочими аэрозоли, включающей связанные частицы твердого при обеспыливании, неизбежно, если они не пользуются средствами индивидуальной защиты. Поэтому, естественно, что при использовании для пылеподавления шахтных вод, содержащих взвешенные вещества, ухудшаются санитарные условия, так как к исходной загрязненности воздуха прибавляются и загрязнения, содержащиеся в воде.

В 1975 году введены санитарные правила, по которым вода, используемая для нужд пылеподавления и комплексного обеспыливания, должна отвечать питьевому стандарту ГОСТ 2874-73. Для районов с дефицитом питьевой воды разрешается по согласованию с органами государственного санитарного надзора использовать шахтную воду, при условии ее предварительной очистки до норм питьевого качества. Последнее требование ставит перед угольной промышленностью важные задачи, связанные с необходимостью обессоливания некоторого объема шахтных вод перед их использованием для отдельных объектов водопотребления, особенно в условиях шахт Донбасса.

Таким образом, опреснение шахтных вод в промышленном масштабе - вопрос перспективы, хотя работы в этом направлении ведутся. Отказ от использования минерализованных шахтных вод для нужд технического водоснабжения в угольной промышленности может вызвать, с одной стороны, ухудшение санитарного состояния поверхностных и подземных вод в связи с необходимостью отвода сточных вод с территории шахт, и с другой - к дальнейшему повышению дефицита питьевой воды, обусловленному необходимостью ее для технических нужд.

В связи с дефицитом питьевой воды по согласованию с государственными санитарными органами шахтные воды используются для нужд технического водоснабжения угольных предприятий. Подача питьевой воды при этом полностью исключается. Для удовлетворения питьевых нужд подземных рабочих на шахтах организованы фляговые хозяйства.

Сброс шахтных вод в водоемы регламентируется "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами".

В условия шахты "Житомирская" предполагается использовать шахтную воду в технологических целях, на цели вспомогательного производства, на хозяйственно-бытовые нужды работающих на предприятии.

Таблица 4.2 - Характеристики бактерицидных ламп

Тип	Потребляемая мощность, Вт	Бактерицидный поток лампы, Вт
Аргонно-ртутные: БУВ-15 БУВ-30 БУВ-30П БУВ-60П	19 36 38 72	1,2 3,2 2,5 6,0
Ртутно-кварцевые: ПРК-7 РКС-2,5	1000 2500	50 125

 

Из уравнения видно, что эффект обеззараживания воды зависит от произведения интенсивности бактерицидного облучения Е на продолжительность облучения t, то есть от количества затраченной бактерицидной энергии. Это означает, что один и тот же эффект может быть достигнут при малой интенсивности облучения, но большой продолжительности его и, наоборот, при большой интенсивности облучения и при малой продолжительности.

При проектировании бактерицидной установки рассчитывают по методике Соколова В.Ф. требуемую мощность потока бактерицидного облучения F_p, Вт:

 

 

где q - расход воды, м³/ч;

a - коэффициент поглощения, см;

k = 2500 - коэффициент сопротивляемости бактерий, мкВт. с/см²;

Р₀ - коли-индекс воды до облучения;

Р£3 - коли-индекс воды после облучения;

h₀ = 0,9 - коэффициент использования бактерицидного потока, учитывающий поглощение лучей в слое воды;

h_n - коэффициент использования бактерицидного потока, учитывающий погруженность (не погруженность) ламп, который равен соответственно 0,9 и 0,75.

 

F_р= (50*24*2500*lg3/1000) /1563,4*0,9*0,9=2369 Вт.

 

Необходимое количество бактерицидных ламп:

n=F_p/F _л , (4.3)

 

где F_л - расчетный бактерицидный поток каждой лампы.

 

n=2369/125=18,95, принимаем 19 ламп.

 

Расход электроэнергии (Вт. ч/м²) на обеззараживание воды вычисляется:

S=N*n/q, (4.4)

 

где N - потребляемая мощность лампы, Вт;

 

S=2500*19/269,98=176 Вт. ч/м²

 

В зависимости от способа размещения бактерицидных ламп (в воздухе над поверхностью воды или в ее объеме) установки для обеззараживания воды ультрафиолетовым облучением делится на два типа: с не погруженными и погруженными источниками бактерицидного облучения. В зависимости от давления, под которыми работают лампы, различают напорные и безнапорные бактерицидные установки.

Опыт эксплуатации установок для обеззараживания воды бактерицидными лучами показывает, что этот метод обеспечивает надежную дезинфикацию воды, однако только при обработке осветленных и бесцветных вод. Расход электроэнергии на обеззараживание воды из подземных источников водоснабжения облучением не превышает 10-15 Вт. ч/м², а из поверхностных источников (после осветления воды) до 30 Вт. ч/м².

Недостатком метода является отсутствие оперативного контроля за эффектом обеззараживания. [9].

Накопление осадка в прудах-отстойниках и илонакопителях является простым, удобным в эксплуатации и дешевым методом его обработки, позволяющем избежать затрат на его обезвоживание. Однако эти сооружения занимают большие площади, а в паводковые периоды представляют потенциальную опасность как источник загрязнения водоемов. Они рассчитываются на длительный срок службы, составляющий не менее 10 лет. По истечении срока службы производится наращивание бортов сооружений для образования дополнительной емкости, или строятся новые сооружения, а территории, занимаемые старыми сооружениями, рекультивируются.

4.2 Выбор и обоснование схемы очистки шахтных вод шахты "Житомирская"

 

Шахтные воды шахты "Житомирская" ГХК "Октябрьуголь" относятся к слабосолоноватым, сульфатно-хлоридного класса. Имеют низкую минерализацию.

Слабосолоноватые воды могут использоваться в промышленном водоснабжении практически всех потребителей без снижения солесодержания.

Общие требования к технологии очистки и очистным сооружениям, которые сводятся к следующим:

технология очистки должна предусматривать 3 основных стадии: удаление взвешенных веществ (или осветление), обеззараживание воды, обработку (или складирование) осадка;

удаление взвешенных веществ должно производиться в одну или две ступени в зависимости от их концентрации в исходной шахтной воде;

технология очистки должна обеспечивать получение необходимого качества очистки воды при изменении количества и качества исходной шахтной воды по сезонам года, а также в результате вскрытия новых горизонтов и освоения новых участков шахтного поля;

качество очистки шахтных вод должно обеспечивать возможность широкого использования очищенной воды на производственные нужды предприятий и удовлетворять условиям сброса избыточного объема в водоемы;

очистные сооружения должны быть надежны в работе, экономичны, простыв строительстве и эксплуатации, по возможности компактны и не должны занимать больших площадей, пригодных для использования в народном хозяйстве;

технологические процессы очистки воды и обработки осадка должны максимально поддаваться механизации, дистанционному управлению и автоматизации;

совокупность технологических схем очистки должна охватывать весь диапазон изменения притоков, состава и технологических свойств шахтных вод.

На основании анализа результатов выполненных научных исследований, практического опыта применения различных технологических схем очистки шахтных вод и выявления соответствия этих схем перечисленным выше общим требованиям выбраны 6 наиболее современных и эффективных технологических схем. Для условий шахты "Житомирская" наиболее подходит технологическая схема с использованием прудов-отстойников и скорых фильтров на весь приток.

Технологическая схема с применением прудов-отстойников может эффективно использоваться для очистки шахтных вод, в которых взвешенные вещества обладают хорошими седиментационными свойствами, то есть кинетически неустойчивы и способны к коагуляции без введения химических реагентов. При этом содержание взвешенных веществ в исходной воде может быть различным и не оказывает существенного влияния на качество очистки.

Очистные сооружения по данной технологической схеме предназначены для очистки от взвешенных веществ и обеззараживания нейтральной шахтной воды с рН=6,5-8,5 с целью последующего ее использования на производственные нужды шахты и соседних с ней предприятий, а также для предотвращения загрязнения водоемов в результате сброса избыточного объема шахтных вод. Общая концентрация взвешенных веществ в исходной шахтной воде не ограничивается, содержание тонкодисперсных частиц гидравлической крупностью менее 0,05 мм/с не должно превышать 50 мг/л.

В данной технологической схеме шахтная вода по трубопроводу поступает в пруд-отстойник, отстаивается в нем и подается насосом на скорые открытые фильтры. Для повышения качества очистки шахтной воды перед поступлением на фильтры она может обрабатываться раствором флокулянта. Далее фильтрат попадает в бактерицидную установку, где обеззараживается путем облучения и направляется в резервуар очищенной воды.

Таблица 4.3 - Нормативы и объемные показатели, определяющие величину водопотребления, на пылеподавление шахт

Потребляющие процессы	Ед. изм.	Нор-матив	Объемный показатель
1	2	3	4
1. Нагнетание воды в пласт 2. Орошение при выемке угля из очистных забоев (включает орошение при работе механизмами и ручной навалке угля) 3. Устройство водяных завес при выемке угля (проходке выработок) взрыванием: одинарных двойных 4. Устройство водяных завес при выемке угля (проходке выработок) взрыванием: одинарных двойных 5. Орошение при ведении подготовительных работ (включает орошение взорванной массы при погрузке и орошение при работе проходческих комбайнов) 6. Орошение при конвейерной транспортировке угля (перегрузка с конвейера на конвейер) 7. Орошение на погрузочных пунктах 8. Орошение при перегрузке угля и породы с конвейера в вагонетки или из вагонеток в скип 9. Пылеподавление на поверхностном комплексе на пунктах пересыпа	л/т л/т   л/мин   л/мин   л/мин л/мин м3/м     л/т     л/т л/т     л/т	25 30   30   60   30 60 0,6     10     10 15     8	V1 - объем добычи с нагнетанием воды в пласт, тыс. т. V2 - объем добычи угля из очистных забоев, тыс. т. V3 - годовой фонд времени работы завес, тыс. мин. V4 - годовой фонд времени работы завес, тыс. мин. V5 - объем проведения выработок, тыс. м. V6 - объем пересыпаемой с конвейера на конвейер массы угля, т. V7-объем угля, поступающего на транспортировку, т. V8-объем угля и породы, выдаваемой на поверхность, тыс. т. V9 - объем угля, орошаемого на поверхности в пунктах пересыпа.

 

Потребность в воде для неучтенных процессов (противопожарные водяные заслоны, водяная забойка и водораспылительные завесы при взрывании, промывка шпуров при бурении бурильными молотками, обмывка выработок перед взрыванием, ежедневная обмывка и орошение в подготовительных выработках, проверка трубопроводов и др.) принимается дополнительно в размере 15% от расчетной потребности на пылеподавление.

Согласно действующим санитарным нормам и правилам по содержанию угольной и сланцевой промышленности для целей орошения должна использоваться вода питьевого качества. В то же время, по согласованию с санитарными органами наряду с питьевой водой может быть использована очищенная и обеззараженная шахтная вода [15].

В расчетах норм потребности в воде на производство теплоэнергии в котельных учитывается ее расход на выпуск теплоэнергии, продувку котла, на водоподготовку и другие собственные нужды котельной.

Водоснабжение основного процесса (выработки теплоэнергии) организованно по оборотной системе с возвратом конденсата, вспомогательных процессов - по прямоточной системе. Расчет норм потребности в воде на нужды котельной производится при учете того, что на нужды котельной рекомендуется применять воду, очищенную до требований санитарных органов, на нужды гидрозолоудаления - техническую и шахтных водоотливов.

При расчетах следует учитывать, что используется оборотная вода в размере 1,32 м³/гкал и свежая вода на восполнение потерь в сети (при возврате конденсата в размере 80%) - 0,35 м³/гкал.

В расчете норм потребности в воде для прочих неучтенных потребителей учитывается ее расход на: геологоразведочные работы, тушение породных отвалов, на капитальное строительство, капитальный и текущий ремонт зданий и сооружений шахт, технологические нужды механических цехов, противопожарные мероприятия (пополнение противопожарных резервуаров, полив лесных складов в летнее время), на биологическую рекультивацию земель, мойку полов конторских и производственных помещений, собственные нужды водопровода и др.

Потребность в воде, при расчете норм для прочих потребителей, в соответствии с практикой проектирования водоснабжения, учитывается совместно с расходом воды на плановые потери и утечки в сетях водоснабжения и принимается в размере 15% от суммарного расхода по учтенным процессам водопотребления.

При расчете норм потребления воды для хозяйственно - бытовых нужд работающих на производстве учитывается ее расход на хозяйственно-питьевые нужды и на приготовление напитков, мытье фляг, душевых, обуви, стирку спецодежды (при наличии собственной прачечной), на полив территории и приготовление пищи в столовых и буфетах, размещенных на территории предприятия.

Водоснабжение процессов организовано по прямоточной системе. Значение нормативов для расчета норм и рекомендуемые объемные показатели, определяющие величину водопотребления по процессам представлены в таблице 4.4

Таблица 4.4 - Нормативы и объемные показатели, определяющие водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды работающих на предприятии

Направление расходования	Ед. имз.	Нор-матив	Объемный показатель
1	2	3	4
1. Хозяйственно-питьевые нужды: трудящихся, работающих непосредственно в шахтах другие категории трудящихся 2. Приготовление пищи в столовых и буфетах 3. Поливка зеленых насаждений, газонов и цветников на территории предприятия	л/чел. - см.     л/блюдо   л/м2 на 1 поливку	15     25   12 5,0	V1,2-среднегодовое количество чел. - смен контингента, пользующегося соответствующими услугами. V3-количество блюд, приготовляемых за год. V4 - расчетная годовая площадь поливки.

 

Учитывая приведенные выше нормативы, составлен расчет водопотребления шахты ”Житомирская". Количество водопотребления в м³/год по процессам составляет: на пылеподавление всего необходимо 70,2 тыс. м³/год, на нужды вспомогательного производства всего 29,7 тыс. м³/год, на хозяйственно-питьевые нужды всего используется 200,8 тыс. м³/год питьевой воды.

Всего по шахте используется 300 тыс. м³/год питьевой воды.

Применение данной установки позволит сократить расходы на покупку 300 тыс. м³/год питьевой воды путем замены ее очищенной шахтной водой. Дополнительный экономический эффект достигается путем уменьшения убытков от выброса в природу высокомутных шахтных вод. Экономическая эффективность применения данной установки рассчитывается в экономической части проекта.

Автоматизация

Современные системы водоснабжения городов и прилегающих предприятий состоит из ряда сложных производственных объектов. К ним относятся водоприемные сооружения, станции очистки воды, сети водоснабжения, насосные станции. В этих объектах осуществляются различные механические, гидравлические, физико-химические процессы. Оперативный контроль за протеканием этих процессов затруднен их сложностью и произвольными внешними воздействиями. Наряду к указанным системам водоснабжения предъявляются требования экономичности как их сооружений, таки последующей их эксплуатации.

Приведенные особенности работы систем водоснабжения и канализации оказывают, что для оптимального управления ими недостаточно наличие квалифицированного эксплуатационного персонала. Поэтому необходимо использование современных средств автоматизации контроля и управления.

Автоматизация процесса фильтрования воды является одним из важнейших вопросов автоматизации водопроводных очистных станций.

Автоматизация фильтров позволяет достичь безаварийной работы, увеличить на 8-10% производительность фильтров и улучшить качество фильтруемой воды, снизить расход промывной воды и электроэнергии. На фильтрующих установках осуществляется автоматическое регулирование и автоматическая промывка фильтров.

Часто бывает необходимо наряду с поддержанием постоянной скорости фильтрации изменить ее в заданных пределах в зависимости от поступления воды на очистные сооружения или при отключении части фильтров для промывки и ремонта.

Для этой цели в данном проекте разработана схема автоматического регулирования работы станции (рисунок 4.2).

В канале, подающем воду на фильтры, устанавливается уровнемер с электрическими датчиками и регулятор открытия фильтратной задвижки.

Датчики уровнемера служат задатчиком для регуляторов скорости фильтрования всех фильтров. При нарушении равновесия между подачей воды от насосов первого подъема и отводом отфильтрованной воды, например при отключении одного фильтра на промывку, уровень воды в канале начинает увеличиваться. При этом датчик уровнемера задает новую увеличенную скорость фильтрования всем остальным фильтрам.

По истечении некоторого времени нарушенное равновесие восстановится на новом уровне воды в канале. Таким образом автоматически устанавливается скорость фильтрования, соответствующая числу работающих фильтров и притоку воды от насосов первого подъема.

Электрическая схема регулирования представлена на рисунке 4.3 Для измерения скорости фильтрования принят расходомер с ДМ-6 и вторичным прибором ЭПВ-2, имеющий реостатный задатчик со стопроцентной зоной пропорциональности. Уровень воды в канале измеряется таким же количеством приборов с двадцати процентной зоной пропорциональности. В качестве регуляторов приняты ЭГ-III-59. Цепи питания регуляторов и управление задвижками на электрической схеме не показаны. Реостатные задатчики вторичных приборов питаются от сети переменного ток, через трансформатор и добавочное сопротивление СД.

Пределы допустимого изменения уровня в канале устанавливается задатчиком измерения уровня ИУ. Максимально допустимая скорость фильтрации устанавливается реостатом R₁, при верхнем уровне воды в канале, минимальная - реостатом R₂ при нижнем уровне воды.

Может возникнуть необходимость создания для отдельных фильтров пониженной и повышенной скорости фильтрования. Для этой цели в схеме предусмотрены переключатели ПУ₁ и ПУ₂.

При переводе переключателя ПУ какого-то фильтра в положение местного управления, регулятор этого фильтра переместится с автоматического задатчика на реостат задатчика УСФ.

Тогда скорость фильтрования этого фильтра будет задаваться передвижением направляющей стрелки по шкале УСФ. В схеме предусмотрена аварийная сигнализация, когда скорость фильтрования или уровень в канале выходит за установленные пределы. На рисунке 1 показаны только два фильтра, другие фильтры присоединяются аналогично.

Таким образом, автоматизация регулирования режима работы фильтров обеспечивает оптимальный технологический режим работы фильтров без дополнительных затрат.

Достоинствами технологической схемы:

может применятся в широком диапазоне притоков шахтных вод;

обеспечивает высокое качество очищенной шахтной воды независимо от начальной концентрации взвешенных веществ, что позволяет широко использовать ее на технологические нужды предприятий;

для достижения высокого качества очистки достаточно применения одного реагента, что упрощает реагентное хозяйство;

обеззараживание и складирование осадка совмещаются в одном сооружении с осветлением исходной шахтной воды и не требуют больших эксплуатационных затрат;

очистные сооружения просты в строительстве и эксплуатации, характеризуются наиболее низкими удельными капитальными затратами.

Экономическая часть

 

Проблема минимизации экологического ущерба в условиях промышленного производства может, в принципе, решаться в двух направлениях за счет:

повышения эффективности существующих методов очистки промышленных выбросов в окружающую среду;

внедрение новых альтернативных технологий (экологически чистых, безотходных).

На практике прослеживается в последнее время тенденция сочетаний этих направлений едином комплексном подходе к решению экологических проблем. Вопросы сокращения опасных выбросов в окружающую среду реализуется на всех стадиях производства - от подготовки сырья, выпуска полупродуктов и до конечных этапов технологического процесса, вплоть до ликвидации (обезвреживания и утилизации отходов).

При этом упор делается на поиск альтернативных технологий, не загрязняющих окружающую среду, а также централизацию процессов очистки водной среды.

Методы. применяемые в промышленном производстве в целях обеспечения экологической безопасности, отличается большим разнообразием по эффективности, надежности, экономичности и другим показателям. При выборе оптимального варианта для конкретного производства (технологического процесса) руководствуются, как правило, следующими критериями:

эффективность очистки загрязнителей, характерных для данного вида производства;

токсичность (ядовитость загрязнителей, характерных для данного вида производства);

область рационального применения каждого метода (или группы методов, их возможное сочетание;

экономические показатели.

Экологическая политика может способствовать оптимизации управления ресурсами, создания общественного доверия и развитию рыночных возможностей.

Многие новые чистые и низкоотходные технологии не только снижают загрязнения, но и экономят расход сырых материалов и энергии до такой степени, что снижение издержек может более чем возместить исходные, более высокие, инвестиционные затраты и таким образом снизить себестоимость единицы продукции.

Широкие возможности скрыты в использовании генетической инженерии и биотехнологии для сельского хозяйства, для пищевой промышленности, химии, очистки окружающей среды и получение новых материалов и энергетических источников.

Соединение передового технологического общества с сильной творческой и приспособленной производственной базой может принести большой личный выбор и должно, в конечном счете, гарантировать лучшее здоровье и улучшенное качество жизни.

Конфликт между защитой окружающей среды и экономической международной конкурентоспособностью происходит от узкого рассмотрения источников благосостояния. Строгие экологические требования могут стимулировать улучшения и нововведения. Страны, которые имеют наиболее суровые требования, обычно лидируют в экспортировании продуктов и технологий.

Влияние технологического решения на окружающую среду проявляется по девяти направлениям:

использование сырья и энергии;

выбросы в атмосферу и воду;

отчуждение земли;

шумовое, тепловое и радиационное воздействия;

связывание ресурсов в оборудовании.

При оценке простых решений достаточно решить изменения по отдельным направлениям, а для сложных и комплексных необходим анализ по всем отмеченным направлениям.

Для технических и хозяйственно-бытовых нужд шахта использует воду питьевого качества. В связи с этим экономический эффект использования технологии очистки шахтных вод определяется исходя из возможности замены определенного количества питьевой воды очищенной шахтной водой.

Рассчитаю возможный годовой объем замены питьевой воды очищенной шахтной водой по формуле:

 

Q _очищ. = Q _уст. * t * n _дн., тыс. м³, (5.1)

где Q _уст. - производительность установки, м³/ч;

t - число часов работы установки в сутки, часы;

n _дн. - число дней работы в году;

 

Q_очищ. =300*24*365=2628 тыс. м³

 

Факторами экономической эффективности от применения установки очистки шахтных вод является экономия по себестоимости D С, при использовании очищенной шахтной воды вместо питьевой воды, а также ликвидация убытка от сброса шахтных вод в поверхностные водоемы.

Капитальные вложения на строительство установки очистки шахтных вод подсчитывается на основании годового объема заменяемой питьевой воды (А₂) на производственные нужды очищаемой шахтной водой, а также расчетов капитальных вложений на строительство установки.

К₂= (А₂/ Q _уст) *К₂ ^¢ , тыс. грн. (5.2)

 

Расчет капитальных вложений на строительство установки (К₂^¢) выполняется на основании данных о стоимости, объеме и виде работ при внедрении и эксплуатации установки очистки шахтных вод. Капитальные затраты включают в себя затраты на строительство зданий и сооружений, монтаж и наладку оборудования.

По предварительным подсчетам капитальные затраты составят К₂ ^¢=63,154 тыс. грн.

Годовой объем заменяемой питьевой воды составит А₂=300 тыс. м³/год

Исходя из вышеприведенных данных, можно рассчитать капитальные вложения:

 

К₂=300/2628*63,154= 7,2 тыс. грн.

 

Удельные капитальные затраты на установку очистки шахтных вод рассчитываются по формуле:

К_2у=К₂/ Q _уст., (5.3)

К_2у=7200/300=24 грн. / м³

 

Затраты на ремонт и восстановление установки подсчитываются по формуле:

С_ам. = ( n /100) *К_2, грн/м³, (5.4)

 

где n=15% - средняя норма амортизационных отчислений на ремонт и восстановление установки по очистке шахтных вод.

 

С_ам= (15/100) *7,2=1,08 тыс. грн.

 

Технология очистки шахтных вод предусматривает непрерывный график работ. В целом процесс очистки шахтных вод безопасный и невредный, за исключением хлораторной, где возникает опасность отравления хлором и возможна взрывоопасность. Поэтому, основным условием безопасности труда является обеспечение полной герметичности оборудования и трубопроводов, по которым проходит хлор.

Численность персонала в сутки для обслуживания данной очистной установки составит 10 человек, в том числе: слесари, рабочие.

Затраты на заработную плату с начислениями находим по формуле:

С_{з. п.} = n _сп *С_тар. * t * n _г. *К_доп. *К_{соц. стр.} *10^-3, тыс. грн., (5.5)

 

где n _сп. - списочный состав обслуживающего персонала в сутки, чел.;

С_тар. - тарифная (почасовая) ставка обслуживающего персонала, грн.;

t - длительность рабочей смены, t=8 часов;

n _г - число дней работы в году, n_г=260 дней;

К_доп. - коэффициент доплат для определения полной заработной платы, К_доп. =1,35;

К_{соц. стр.} - коэффициент, учитывающий отчисления на социальное страхование, К_{соц. стр.} =1,09.

 

С_{з. п.} =10*1,2*260*1,35*1,09*10^-3=36,73 тыс. грн.

 

Затраты на материалы подсчитываются исходя из норм расходов материалов и их прейскурантной стоимости по формуле:

С_м. = ( å V _м *С_м) *К_неуч. *К_{буд. пер.} *10^-3, тыс. грн., (5.6)

 

где V _м - расход материалов на очистку шахтных вод;

С_м - стоимость единицы расходуемых материалов, грн.;

К_неуч. =1,7 - коэффициент подсчета затрат по неучтенным материалам;

К_{буд. пер.} =1,08 - коэффициент подсчета затрат на материалы по статье "Расходы будущих периодов".

В данной технологической схеме очистки шахтных вод применяются следующие материалы: кварцевый песок для загрузки фильтров, реагент - сернокислый алюминий (Al₂ (SO₄) _3.

Затраты на материалы составляют:

 

С_м=235,2*1,7*1,08*10^-3=0,46 тыс. грн.

 

Затраты на электроэнергию определяются исходя из мощности потребителей электроэнергии на установке очистки шахтных вод, числа часов работы установки t, тарифа за 1 кВт. - час потребляемой электроэнергии (С_{1 эл)} по формуле:

С_эл= å N_i * C _{1 эл.} * t * n _дн , грн., (5.7)

 

где N_i - суммарная мощность работающих двигателей, кВт для данной установки она составляет 48 кВт;

С_{1 эл.} - тариф за 1 кВт-час израсходованной электроэнергии, С_{1 эл}=13,76 коп;

t - время работы установки за сутки, принимаем равным 24 часа;

n _д=365 дней - число дней работы установки за год;

 

С_эл. =48*0,1376*24*365=57,85 тыс. грн.

 

Годовые эксплуатационные расходы на станцию очистки шахтных вод рассчитываются по формуле:

С_{ш. в.} =С_ам. +С_эл. +С_м. +С_{з. п.,} грн. (5.8)

С_{ш. в.} =1,08+57,85+0,46+36,73=96,12 тыс. грн.

 

Себестоимость одного м³ очищаемой шахтной воды определяем по формуле:

С₂=С_{ш. в.} /А_2,С₂=96,12/300=0,32 грн.

 

Косвенный экономический эффект (Э_косв) достигается за счет ликвидации убытка от сброса шахтных вод повышенной мутности и определяется в зависимости от объема сбрасываемых загрязнений:

Э_косв. =З_взв. *К_кат., грн., (5.9)

 

где З_взв. - возможный убыток от сброса взвешенных веществ с шахтной водой в поверхностные водоемы, определяется по таблице в зависимости от объема сбрасываемых загрязнений - Р_взв.:

Р_взв. = Q * (С_{исх. -} С) * t * n _дн. *10^-6, т (5.10)

Р_взв. =235* (276-30) *24*365*10^-6=508,06 тонн.

К_кат. =1,1 - коэффициент, учитывающий категорию водного объекта. Штраф за выброс 1 т взвешенных веществ в водные объекты для условий бассейна реки Нижняя Крынка составляет 5 грн за тонну

 

Э_косв. =2540,3*1,1=2794,33 грн.

 

Экономический эффект, согласно методике составит:

Э= (С_{п. в.} * Q _{п. в. -} С_{ш. в)} - Е_н* D К+Э_косв., грн., (5.11)

 

где С_{п. в.} =0,35 грн. - стоимость 1 м³ питьевой воды;

Q _{п. в.} - объем питьевой воды, используемый на предприятии, м³/час;

С_{ш. в.} - годовые эксплуатационнные расходы, грн.;

Е_н =0,15 - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

D К - капитальные затраты на ввод в эксплуатацию очистной установки,

 

D К=К₂-К₁; К₁=0, тогда DК=К₂=7,2 тыс. грн.

Э= (300*0,35-96,12) - 0,15*7,2+2,79=10,51 тыс. грн. /год

 

Таким образом, от применения денной технологической схемы очистки получается экономический эффект в размере 10,51 тыс. грн/год.

Выводы

 

В дипломном проекте были рассмотрены следующие разделы: характеристика природных ресурсов горного предприятия, границы и размеры шахтного поля, анализ “узких” мест в работе горного предприятия и пути их устранения, очистные работы, подготовительные работы, вскрытие шахтного поля, подземный транспорт, шахтный водоотлив, проветривание шахты, охрана труда и очистка шахтных вод.

В разделе “Границы и размеры шахтного поля” были описаны эксплуатационные, общешахтные и промышленные потери, а также посчитан коэффициент извлечения угля.

В разделе “Анализ узких мест в работе горного предприятия" были проанализированы основные звенья горного производства и их влияние на окружающую природную среду, так же произведен анализ узких мест шахты и предложены пути их устранения.

В разделе “Очистные работы” посчитана нормативная нагрузка на очистной забой и нагрузка по газовому фактору, составлена норма выработки по процессам в очистном забое.

В разделе “Подземный транспорт" проанализирована схема транспорта шахты "Житомирская" и рассчитаны грузопотоки угля и породы.

В разделе “Проветривание шахты" произведен анализ схемы проветривания шахты, рассмотрена пылевая нагрузка и предложены мероприятия по уменьшению пылеобразования на участке. Посчитан коэффициент резерва вентилятора главного проветривания и проанализировано распределение воздуха по объектам шахты "Житомирская"

В разделе “Охрана труда" приведен расчет пожарооросительного трубопровода и водяной завесы, а так же представлено комплексное обеспыливание на участке.

Так же в дипломном проекте предложена схема очистки и повторного использования шахтных вод. Посчитана себестоимость очищенных шахтных вод и показан экономический эффект от очистки.

В целом в данном дипломном проекте были решены вопросы о минимизации отрицательного влияния горного производства на окружающую природную среду.

Перечень ссылок

 

1. Заславский И.Ю. и др. Повышение устойчивости подготовительных выработок угольных шахт. М.: Недра, 1998. - 265 с.

2. Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. Охрана и ремонт выработок. - М.: Недра, 1990.

3. Машины и оборудование для угольных шахт: Справочник. /Под ред.В.Н. Хорина - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1987 - 424 с.

4. Справочник по шахтному транспорту. / Под ред. Г.Я. Пейсховича и И.П. Ремизова. М.: Недра, 1977.624 с.

5. В.Н. Григорьев, В.А. Дъяков, Ю.С. Пухов. Транспортные машины для подземных разработок. Учебник для вузов.2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1984 - 383 с.

6. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов / Д.В. Дорохов, В.И. Сивохин, И.С. Костюк и др. Под общ. ред. Д.В. Дорохова. - Донецк: ДонГТУ, 1997 - 344 с.

7. И.Г. Ищук, Г.А. Поздняков. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий. Справочник. М.: Недра, 1991.

8. Руководство по проектированию обеспыливающих мероприятий на угольных шахтах. Макеевка, Донбасс. МакНИИ, 2000.

9. Монгайт И.А., Текиниди К.Д., Николадзе Г.И. Очистка шахтных вод. М.: Недра, 1978 - 173 с.

10. Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод угольной промышленности. - М.: Недра, 1981 - 169 с.

11. СНиП 2.04.02. - 84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения - М.: Стройиздат, 1985 - 131 с.

12. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ, 1998 - 455 с.

13. Москвитин А.С. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений - М.: Недра, 1979 - 430 с.

14. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. "Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб" справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1984 - 116 с.

15. ГОСТ 2874 - 82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

 

Приложения

 

Приложение А

 

Данные о запасах

Данные о запасах по состоянию на 1 января 2000 года по пласту m ₃ шахты "Житомирская" ш/у "Комсомольское" ГХК "Октябрьуголь".

Горизонт

Мар-ка угля

пласт

Балансовые запасы А+В+С тыс. т

Проектные общешахтные потери в целиках

Запасы нецелесообразные к отработке

Остаток балансовых запасов

Проектные эксплуатационные потери

Сумма проектных потерь и запасов нецелесообразных к отработке

Промышленные запасы

под выраб

охр. поверхности

барьерных

всего

всего

сильно наруш. уч.

целик у крупн. наруш.

%

тыс. т

всего

В том числе

вскрытые

подг.

гот. к выемке

Отработ. Действующ Подгот. Оставшиеся. Всего.

Т

m3

45 180 5591 5816

125 125

94 94

124 124

343 343

2 7 49 58

2 7 49 58

43 173 5199 5415

4,7 5,5 5,1 5,1

2 10 286 298

4 17 678 699

41 163 4913 5117

41 163 1786 1990

41 41

1 1

Приложение Б

Анализ и общая характеристика района расположения горного предприятия

 

В административном отношении поле шахты "Житомирская" расположено на территории Шахтерского района Донецкой области, Украина.

В геолого-структурном отношении оцениваемая площадь приурочена к центральной части южного крыла Чистяковской синклинали. Недра принадлежат ГХК "Октябрьуголь". Оцениваемая площадь расположена в пределах участка, границы которого имеют координаты: 38° 24´-38º26´ восточной долготы и 48º09´-48º10´ северной широты.

Площадь поля шахты "Житомирская" составляет 7,4 км ² с длиной по простиранию 3,7 км и шириной вкрест простирания 2 км.

Границами оцениваемой площади являются: на северо-западе - общая с шахтой "Енакиевская" п/о "Орджоникидзеуголь", на юго-западе - общая с шахтой №5-7 ш/у "Рассвет", по падению - общая с шахтой "Комсомолец Донбасса", проходящая по изогипсе минус 60 м по пласту m3; по восстанию - граница годного угля по пласту m3.

Поверхность рассматриваемой площади имеет сложный рельеф. Рельеф представлен возвышенностями и впадинами пересеченными в западной части балкой Кленовой, в восточной - балкой Харцызской и балкой Берестовой, в северной - балкой Скелевой. Склоны балок пологие реже - крутые. Перечисленные балки, располагаясь параллельно друг другу, создают местные водоразделы.

Наивысшие точки поверхности располагаются в северной части оцениваемой площади, максимальная абсолютная отметка составляет плюс 259,2 м, минимальная отметка плюс 156 м отмечена у уреза воды балки Харцызской.

В орфографическом отношении участок расположен на южном склоне Главного водораздела, с севера на юг площадь пересекают балки Кленовая и Харцызская. Поверхность участка представлена в основном пахотные земли совхоза "Прогресс", лесные посадки, неудобья, крупные склоны, балки и овраги.

Климат района континентальный, характеризуется теплым летом и малоснежной, относительно холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха составляет плюс 8,1º С, при колебаниях от плюс 34º С в июле, до минус 30,3º С в январе. Среднегодовое количество осадков составляет в среднем 250-670 мм, из которых до 65% приходятся на летний период. Максимальная глубина промерзания почвы составляет 82 см, в среднем же не превышает 68 см. Господствующее направление ветров - восточное, а летом преобладают западные и северо-западные. Скорость их в зимнее время достигает 30 м/сек, а иногда и более.