Аннотация 

     Дипломный проект состоит из 115 страниц машинописного текста и 8 листов графического материала.

     В общей части дипломного проекта  дана характеристика шахты «Заполярная», выполнен расчёт механизации проходческого  участка, магистрального ленточного конвейера, водоотливной установки и описан рудничный транспорт. Рассмотрены вопросы охраны труда и экологии.

     В специальной части произведен выбор  и обоснование средств механизации  проведения спаренных подготовительных выработок для условий шахты  «Заполярная». Выполнен расчет экономический и электроснабжения проходческого участка для одного из вариантов. 

The summary 

      The graduation project consists of 115 sheets of an explanatory note and 8 sheets of a graphic material.

      In the general part of the graduation project the characteristics of Zapolarnaya mine is given, mechanization of a development district, the main belt conveyor, the pumping unit are calculated and the mine transport is described. Problems of mine safety and ecology are considered.

      In the specialized part the means of mechanization for driving twin development workings for the conditions of Zapolarnaya mine are chosen and put on the ground. The economic calculation is made and electric power supply of the development district for one of the variants is calculated.

 

Оглавление

 

Введение

 

     Повышение эффективности и безопасности производства товарного угля до уровня мировых стандартов является ключевой задачей ОАО «Воркутауголь», без решения которой невозможно обеспечить конкурентоспособность угледобычи в условиях Крайнего Севера. Среди предпринимаемых для достижения указанной цели технических решений можно выделить дальнейшее повышение уровня концентрации горных работ, а также переход от бесцеликовых к многоштрековым схемам подготовки выемочных участков, на первом этапе – к парной подготовке. Необходимость такого перехода обусловлена целым рядом недостатков присущих бесцеликовым схемам, главным из которых является ограничение нагрузок на очистные забои по газовому фактору. В первую очередь данные ограничения касаются пластов «Четвертый» и «Пятый», которые отрабатываются первыми в свите и являются защитными по отношению к вышележащим опасным по динамическим явлениям пластам «Тройной» и «Мощный». Увеличение нагрузок и, соответственно, скоростей подвигания очистных забоев по защитным пластам «Четвертый» и «Пятый» создаст условия для интенсификации отработки продуктивных пластов «Тройной» и «Мощный».

      В дипломном проекте рассматриваются вопросы выбора и обоснования средств механизации проведения спаренных выработок для условий поля шахты «Заполярная» ОАО «Воркутауголь».

     При парной подготовке (две выработки  с каждой стороны столба) между  выработками в условиях Воркутского месторождения предполагается оставление податливых целиков, т.е. целиков не способных накапливать упругую энергию, не представляющих опасности по горным ударам и не создающих зоны повышенного горного давления (ПГД) на сближенных пластах.

     Применение  многоштрековых схем позволяет подавать большее количество воздуха на выемочный  участок, улучшить условия работы дегазационных  скважин, организовать изолированный отвод метановоздушной смеси (МВС), создать условия для применения анкеров в качестве основной крепи выработок. В совокупности это повышает нагрузку на забой по газовому фактору, снижает трудоемкость поддержания сопряжений, позволяет более полно использовать возможности современной выемочной техники. В то же время проведение дополнительных выработок увеличивает затраты на проходку, также увеличиваются эксплуатационные потери за счет оставляемых целиков. Дополнительные затраты на проведение выработок могут быть оправданы лишь в случае соответствующего увеличения нагрузки на забой.

      Своевременное воспроизводство фронта очистных работ  в условиях перехода на многоштрековые схемы подготовки выемочных участков и интенсификации их отработки требует  соответствующего повышения скорости проведения подготовительных выработок.

      Анализ  работы проходческих бригад в устойчивом режиме показал, что в настоящее время достигнутые скорости проведения выработок с учетом различных факторов и условий составляют 120-310 м/мес. Данные скорости не отвечают в полной мере требованиям своевременной подготовки выемочных столбов для эффективной их отработки с высокими нагрузками. Для обеспечения необходимых скоростей проходки подготовительных забоев необходим выбор современной высокопроизводительной техники. Технические и эксплуатационные характеристики, которой должны соответствовать конкретным горно-геологическим условиям участков.

      В перспективе на шахтах ОАО "Воркутауголь" намечена тенденция к переходу на многоштрековую подготовку выемочных столбов с реализацией в настоящее время ее первого этапа – парной подготовки. Планируемые при этом высокие нагрузки на очистные забои по отрабатываемым пластам вызывают необходимость решения вопроса интенсификации горнопроходческих работ, в частности, увеличения скорости проходки в 2-4 раза по отношению к достигнутым. Объем проведения выработок при парной подготовке увеличивается более чем в 2 раза по сравнению с бесцеликовой, что требует перехода на новую, более совершенную, мощную и габаритную технику, транспортные средства, вызывает необходимость совершенствования технологии и организации работ.

      Возможности современного очистного оборудования применяемого на шахтах ОАО «Воркутауголь» позволяют добывать до 4 000 т в сутки по пласту «Тройной».

     Существующие схемы подготовки выемочных участков, их проветривания и дегазации не позволяют на пластах с высокой газоносностью отодвинуть газовый барьер до возможной производительности очистного забоя. Отечественная и зарубежная практика показывает, что достижение высоких нагрузок на очистные забои высокогазоносных пластов могут быть достигнуты только с применением многоштрековой подготовки, которая позволяет увеличить количество подаваемого на участок воздуха и существенно расширить возможности подземной дегазации угольного пласта и выработанного пространства.

 

      1 Технология подземных горных работ на шахте

      1.1 Характеристика Печорского  угольного бассейна

      Печорский угольный бассейн расположен на крайнем северо-востоке Европейской части страны между 65˚–70˚ северной широты и 56˚–65˚ восточной долготы. Значительная часть его расположена севернее Полярного и Приполярного Урала, северной его границей является побережье Карского и Печорского морей Ледовитого океана. На западе граница условно проводится несколько западнее кряжа Чернышева по меридиану 58˚. д., южная граница бассейна проходит в верховьях реки Костью около 65˚. с. ш. Протягиваясь с севера–востока на юго-запад на 400км и имея ширину до 300км, бассейн имеет площадь 90 тыс.км².

      По  общим ресурсам угля – около 400 млрд.т – бассейн представляет собой крупную базу для развития энергетической и коксохимической промышленности европейской части страны. Основное значение бассейна заключается в запасах коксующихся углей. Однако использование его сдерживается удаленностью от крупных потребителей (в среднем 1900км), ограниченностью разведанных запасов углей марок КиОС, сложностью разработки последних.

      Основными потребителями углей является энергетика севера и севера–запада европейской части страны, и черная металлургия – «Череповецкий» и Новолипецкий металлургические комбинаты.

      В границах бассейна выделяются наиболее освоенные и разведанные промышленные угленосные районы – Воркутский, Интинский, Халмерьюский общей площадью 6 тысяч км².

      В бассейне выявлено около 30 угольных месторождений, из которых балансом учтено11: Паэмбойское, Халмерьюское, Верхнесырьягинское, Нижнесырьягинское в Халмерьюском угленосном районе; Воркутское, Воргашорское, Юньягинское, Усинское и Сейдинское – в Воркутском; Интинское и Кожимское – в Интинском.

      1.2 Характеристика Воркутского месторождения

      Воркутское каменноугольное месторождение расположено на северо-востоке Печорского угольного бассейна. По административному делению оно входит в состав Воркутинского промышленного района, центром которого является город Воркута. Среднее расстояние до потребителя 1900км. Воркутское месторождение расположено в зоне вечной мерзлоты, которая охватывает толщу Четвертичных отложений.

      Геологические балансовые запасы шахтного поля в принятых границах с разбивкой по пластам и горизонтам на 1.01.99г. составляют 150600 миллионов тонн. 

      1.3 Общие сведения  о шахте «Заполярная»

      Поле  шахты «Заполярная» расположено  в юго-западной части Воркутинского  месторождения Печорского угольного  бассейна. Его границами являются: на севере–поле шахты «Комсомольская», на востоке ось Воркутской мульды, на западе выходы угольных пластов, на юге–полем законсервированной шахты 33. Рельеф поверхности слегка всхолмленный, тундровый.

      Шахта «Заполярная» введена в действие в 1949г. С 1977г. ее производственная мощность составляет 1300 тыс. т угля в год. Площадь шахтного поля примерно 38 . За 1949-95гг. шахтой добыто 67035 тыс.т. Балансовые запасы–85684 тыс.т; забалансовые –112622тыс. т; промышленные запасы – 71067 тыс.т.

      В пределах шахтного поля залегают пласты: «Тройной», «Четвертый», «Пятый». Рабочими пластами являются «Тройной», «Четвертый».

      Пласт «Тройной» преимущественно простого строения. Мощность пласта колеблется в пределах 2,5 ¸ 2,9м при средней 2,63м.Непосредственная кровля пласта представлена мелкозернистыми алевролитами и реже песчаниками, на площади выемочного поля неустойчивая, основная-легко и среднеобрушаемая. На всей площади выемочного поля распространена «ложная» кровля средней мощностью 0,28м.

      Почва пласта представлена аргиллитами и алевролитами.

      Пласт «Четвертый» залегает ниже пласта «Тройной» в 15 ¸ 25м и является нижним рабочим пластом. Пласт расположен в пределах всего шахтного поля и характеризуется устойчивой средней мощностью и простым строением. Мощность пласта колеблется в пределах 1,28 ¸ 1,6м при среднем значении 1,41м.

      1.4 Газоносность пластов  угля

      Шахта «Заполярная» в настоящее время  разрабатывает пласты на глубине 500м от поверхности и по содержанию металла, является сверхкатегорийной. В настоящее время пласты «Тройной» и «Четвертый» ниже отметки минус 95м отнесены к угрожаемым по горным ударам. Защитным является пласт «Четвертый». Размер опережения, согласно Правилам безопасности для угольных шахт, составляет 2 выемочных поля.

      Пласт «Тройной» отнесен к опасным по внезапным выбросам угля и газа ниже отметки минус 315м. Все пласты опасны по взрывам пыли. Выделение СН4; достигает 59м³/т. По заключениям ИГД им. А.А.Скочинского, пласты расцениваются как несамовозгораемые.

      Породы  шахты содержат более 10 % свободного кремнезёма, поэтому выработки, пройденные по породе. Относятся к силикозоопасным.

      1.5 Вскрытие и подготовка  шахтного поля

      1.5.1 Схема вскрытия шахтного поля

      Шахтное поле вскрыто вертикальными стволами и капитальными квершлагами.

      Главный скиповой ствол, вспомогательный клетевой и вентиляционный ствол №1 пройдены до третьего откаточного горизонта минус 345 м.

      Вентиляционный  ствол №2 пройден до отметки минус 95 м, вентиляционный ствол №3 пройден до отметки плюс 30 м.

      Вентиляционный  ствол №4 пройден в центре шахтного поля на отметку минус 546метров. Часть ствола ниже отметке минус 546м затоплена и используется как водосборник. На отметке минус 556м сооружено перекрытие по чертежам, выполненным институтом ПечорНИИпроект.

      В соответствии с перспективой развития ОАО “Воркутауголь”, рассматривается вопрос о строительстве шахты “Воркута”, объединяющей перспективные шахты “Заполярная”, “Воркутинская” и “Северная” с выдачей горной массы по наклонному стволу, пройденному из околоствольного двора шахты “Заполярная” на ЦОФ “Печорская” Строительство наклонного конвейерного ствола и магистральных конвейерных уклонов №1 и №2, которые будут являться вскрывающими выработками для шахты “Заполярная”, будет вестись на шахте в период с 2004 по 2008год. Объемы и стоимость проведения этих выработок будут включены в “ТЭО строительства шахты “Воркута” ОАО “Воркутауголь”.

      С полевого откаточного штрека гор. минус 345 м. основными вскрывающими нижний 4-й горизонт выработками являются:

      в блоке №1 – рельсовые и конвейерный уклоны14-ю и 15-ю;