Материал: Разработка технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа

Разработка технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа

Аннотация

Темой дипломной работы является: "Разработка технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа".

Целью работы является обоснование параметров пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа для обеспечения безопасного и эффективного ведения горных работ с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах.

Основная идея работы заключается в обеспечении безопасной и эффективной отработки запасов угольных пластов, залегающих в виде брахисинклинальных складок, с минимальными потерями полезного ископаемого за счёт перехода на реализацию прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений на базе системно-упорядоченного синтеза подземной и физико-химической геотехнологий и рационального сочетания комплексно-механизированной, агрегатно-гидравлической, скважинной гидравлической и механо-гидравлической технологий очистных работ.

Дипломная работа содержит 135 страниц, 22 рисунка, 11 таблиц.

The summary

theme of the thesis is: "Development of technological solutions in the design of underground mining reserves of coal deposits brahisinklinalnogo type."aim is to study the parameters of space- planning and technology solutions in the design of underground mining reserves of coal deposits brahisinklinalnogo type for the safe and efficient mining with minimal loss of minerals in the ground.basic idea is to provide a safe and efficient development of reserves of coal seams occurring as brahisinklinalnyh folds , with minimal loss of minerals due to the transition to the progressive realization of the space- planning and engineering solutions based on a system- ordered underground synthesis and physico- chemical and Geotechnology rational combination of complex mechanical , hydraulic - aggregate , downhole hydraulic and mechanical- hydraulic technology sewage works .thesis contains 135 pages, 22 drawing, 11 tables.

Содержание

Введение

. Геологическая часть

.1 Общие сведения об административном и физико-географическом положении шахтного поля шахты "Казанковская"

.2 Стратиграфия

.3 Тектоника

.4 Гидрогеология

.5 Качество углей

.6 Характеристика разведанности месторождения

.7 Угленосность и характеристика угольных пластов

.8 Инженерно-геологические и горно-геологические условия разработке

. Технологическая часть

.1 Режим работы шахты

.2 Производственная мощность шахты

.3 Вскрытие шахтного поля

.4 Технологический комплекс на поверхности

.5 Подготовка пластов в шахтном поле

.6 Система разработки угольных пластов

.7 Технологическая схема очистных работ

.8 Нагрузка на комплексно-механизированный очистной забой

.9 Водоотлив

. Вентиляция шахты

.1 Выбор и обоснование способа и схемы проветривания шахты

.2 Расчет расхода воздуха по выделению углекислого газа

.3 Расчет расхода воздуха по наибольшему числу людей

.4 Расчет расхода воздуха из условия оптимальной скорости по

пылевому фактору

. Безопасность труда

.1 Анализ опасных и вредных факторов

.2 Меры безопасности при ведении горных работ

.3 Мероприятия по борьбе с пылью

.4 Мероприятия по безопасному ведению работ

.5 План ликвидации аварий

. Экономическая часть

.1 Анализ рынка сбыта продукции. Оценка конкурентоспособности.

.2 Мероприятия по освоению проектной мощности в нормативные сроки

.3 Капитальные вложения

.4 Основные промышленно-производственные фонды и нормируемые оборотные средства

.5 Себестоимость добычи угля

. Технологические решения при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа

.1 Анализ исследований технологических схем разработки угольных месторождений брахисинклинального типа

.1.1 Современные направления развития подземной технологий отработки угольных пластов на шахтах России и за рубежом

.1.2 Анализ способов и схем вскрытия брахисинклинальных складок

.1.3 Анализ технологических схем вскрытия, подготовки и отработки запасов угольных пластов залегающих в виде брахисинклиналей

.2 Разработка вариантов пространственно-планировочных и технологических решений по освоению угольных месторождений брахисинклинального типа6

.2.1 Разработка требования к пространственно-планировочным решениям при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений

.2.2 Систематизация пространственно-планировочных и технологических решений при освоении угольных месторождений брахисинклинального типа

Введение

Современный этап развития технологии подземной угледобычи характеризуется усложнением технологических процессов и применяемого оборудования. Это приводит к тому, что усложняются и сами технологические схемы, они становятся зависимыми от большого количества влияющих горно-геологических и горнотехнических факторов. В процессе начала работ по вскрытию, подготовке, отработке шахтного поля, не говоря уже о дальнейшем долгосрочном сроке службы шахты, поднимается большой ряд вопросов технического характера связанных с особенностью рельефа местности, геологического строения пластов, газоносности пластов, а также наличия грунтовых вод и других факторов, которые в значительной степени повлияют на выбор способов: проведения выработок, их крепления и дальнейшего поддержания; отработки пластов и безопасного ведения горных работ.

Разнообразие горно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождений определяет многообразие самих составных элементов. Таким образом, из большого количества элементов может быть составлена определенная последовательность, позволяющая осуществить поставленную цель - добычу угля. При выполнении дипломной работы уделено большое внимание техническому прогрессу в угольной промышленности, использование новейшие достижения в области научного проектирования, опыт передовиков производства.

1. Геологическая часть

1.1 Общие сведения об административном и физико-географическом положении шахтного поля шахты "Казанковская"

Успенская брахисинклиналь находится в юго-западной части Ерунаковского угленосного района. На ее площади разведано два участка: Казанковский, расположенный в южной части складки, и Успенский. Административно участки входят в состав Кузнецкого района Кемеровской области. Районный центр - город Новокузнецк - находится в 30-35 км южнее Казанковского участка.

Ерунаковский угленосный район расположен в центральной части Кузнецкого бассейна, является богатейшим угленосным районом, с прогнозными запасами каменного угля до гор. - 300 м порядка 60 млрд. тонн.

Согласно "Генеральной схемы развития угольной промышленности Кузбасса от 1986 г" в районе заложено 9 шахт и 6 разрезов на общую производственную мощность 124 млн. т в год. На участках Успенской бахисинклинали по этому проекту заложена крупная шахта "Казанковская " мощностью 1,5 млн т в год. В настоящее успешно осваивается район, построены общерайонные объекты.

Каких-либо других промышленных предприятий вблизи от границ участка нет. До действующих предприятий проложены автомобильные технологические дороги со щебеночным покрытием и построены собственные ЛЭП. Тепло- и водоснабжение предприятий осуществляется от индивидуальных котельных и водозаборов. Жилых поселков и каких-либо комплексов ЖКХ предприятия не имеют. Основная масса трудящихся проживает в г. Новокузнецке, откуда к месту работы и обратно доставляется автомобильным транспортом.

Связь района и разрабатываемых участков осуществляется по железнодорожной ветке Артышта-Томусинская, проходящей по южной границе участка "Казанковского".

В геоморфологическом отношении участок расположен на водоразделе рек Ускат, ЕланныйНарык и Тагарыш. Поверхность участка имеет резко выраженный холмистый характер с постоянными и временными водостоками, с долинами, поросшими кустарниковой растительностью и редкими березовыми рощами.

Климат района резко континентальный с колебаниями от -47.5⁰С в декабре до +35.5⁰С в июле. Амплитуда колебаний за год достигает 83⁰С. Безморозный период составляет , в среднем, 120 дней. Морозы начинаются в сентябре и держатся до середины - конца мая. Среднегодовое количество осадков 514 мм, снеговой покров от 0.5 до 1.8 м, в зависимости от этого изменяется и глубина промерзания от 0.35 до 2.4 м. преобладающее направление ветров северо-восточное и юго-западное.

Угли пластов участка исследовались на содержание редких элементов. Среднее содержание германия в углях составляет 1.31 - 1.82 г/т сухого топлива, галия - 1.91 - 2.42 г/т сухого топлива.Среднее содержание в углях собственно "малых" и редких элементов - меди, кобальта, никеля, ниобия, ванадия, серебра, а также промышленных концентраций не имеют.

Из вредных компонентов, представляющих потенциальную опасность заражения окружающей седы и для здоровья рабочих изучались мышьяк, ртуть, хлор. Согласно инструкции по изучению токсичных компонентов при разведке угольных и сланцевых месторождений, эти элементы повышенных концентраций по шахтному полю не имеют - угли не токсичны.

Кроме каменных углей на площади шахтного поля имеется сырье для производства строительных материалов. Суглинки и глины могут использоваться для производства кирпича, черепицы, пустотелых блоков, дренажных труб, а также керамзитного гравия и песка при условии обязательной предварительной обработки. Песчаники могут использоваться в качестве бутового камня и наполнителя в бетонных смесях, но недостаточный объем опробования не позволяет рекомендовать их к использованию в указанных направлениях. Алевролиты изучались как сырье для получения керамзита. Учитывая результаты испытаний алевролиты можно использовать как сырье для получения керамзита.

1.2 Стратиграфия

В геологическом строении Ерунаковского геолого-экономического района принимают участие кольчугинская, мальцевская, табраганская серии осадков повсеместно перекрытых мощным чехлом четвертичных отложений.

Промышленная угленосность шахтного поля связана с отложениями верхнепермского возраста Р₂. Отложения верхней перми представлены отложениями кольчугинской серии.

Кольчугинская серияР₂kl сложена ретмичным чередованием мелко- и среднезернистых песчаников, алевролитов, углей. В пределах горного отвода шахты в составе этой серии распространены угленосные отложения ерунаковскойподсерииР₂er.

Углесодержащими являются кузнецкая,ильинскаяи ерунаковскаясвиты кольчугинской серии.

Кузнецкая свитаР₂krпредставлена переслаиванием разнозернистых алевролитов и мелкозернистых песчаников с явным преобладанием в разрезе глинистых разностей.

Ильинская свитаР₂irпредставлена переслаиванием песчаников и алевролитов, включающих пласты углей. Алевролиты мелкие и среднезернистые залегают невыдержанными по мощности и литологическому составу слоями, по падению и простиранию часто замещаются песчаниками тонко и мелкозернистыми, иногда частым переслаиванием алевролитов и песчаников.

Ерунаковская свита Р₂er представлена мелкозернистыми песчаниками и алевролитами. Алевролиты залегают невыдержанными по мощности слоями.

Мощность четвертичных отложений меняется от 1 - 10 м в долинах рек и логах, и до 50 м на водоразделах. В долинах рек коренные породы часто перекрыты галечниками.

Рис. 1.1. Стратиграфическая колонка угленосных отложений поля шахты "Казанковская"

1.3 Тектоника

Продуктивные отложения поля шахты Казанковской слагают крупную Успенскую брахисинклинальную складку с простиранием оси с северо-запада на юго-восток.

Максимальное погружение оси отмечается в районе IX разведочной линии. Складка асимметрична. Углы падения юго-западного крыла достигают 70⁰, северо-восточного 20 - 34⁰. Пласты залегают в ядре Успенской брахисинклинали. Крылья складки дислоцированы крупными взбросами на юго-западе Иганинским, на северо-востоке Успенским. Пласты угля в зоне взбросов сильно нарушены дополнительной складчатостью. Центральная часть складки имеет относительно спокойное пологое залегание пластов, особенно на северо-востоке крыла.

1.4 Гидрогеология

Основной дренирующей артерией всего Ерунаковского района является река Томь. Режим реки характеризуется следующими данными: максимальный расход воды - 900 м³/с; ледоход с 3 по 8 мая; ледостав в конце ноября.

В пределах Казанковского участка протекает река Салаир, пересекающая по диагонали территорию участка впадающая в реку Томь у деревни Казанково. Река имеет несколько притоков (слабых ручьев) с хорошо разработанными долинами. Максимальный (весенний) расход воды 2 - 3,5 м³/с, минимальный 0,0009 м³/с, ледоходов не бывает, паводок проходит раньше, нежели оттаивает почва и подстилающие ее грунты.

Геологоразведочными работами установлено, что в пределах участка выделяется два основных типа вод:

а) воды четвертичных отложений,

б) воды пермских отложений.

Воды четвертичных отложений приурочены к рыхлой толще осадков, мощность которых на большей части территории участка - 35 м. на водораздельных пространствах осадки представлены в большей части суглинками с небольшими линзами супеси и глин, с различными фильтрационными свойствами. Какой-либо закономерности в чередовании слоев не выяснено, поэтому лишь по индивидуальным наблюдениям установлено, что появление в весенний период и после длительных дождей по бортам логов и долин речек, нисходящих источников с рассеянным выходом, связано с подземными водами типа "верховодки". В сухое время года "верховодка" исчезает, источники прекращают свою деятельность.

Питание четвертичных отложений в процессе их вскрытия горными выработками в силу непостоянства и низких фильтрационных свойств на условия проходки не окажут отрицательного влияния.

Водоносный комплекс пермских отложений связан с осадками верхней перми, которые литологически представлены переслаиванием песчаников, алевролитов, реже аргиллитов и пластами угля.

Наибольшей выдержанностью отмечаются песчаники между пластами Тагарышскими 34 и 35 мощностью до 40 м с глубиной погружения в центре брахисинклинали до 340 м.

Наибольшими значениями удельного дебита 1,63 л/с характеризуется песчаниками в кровле Тагарышского 35.

На площади выделяется водоносный горизонт, приуроченный к песчаникам в кровле и почве пластов Тагарышских 34 и 35. По мере погружения пласта увеличивается обводненность пород.

В целом в верхней наиболее обводненной зоне пород интенсивной трещиноватости может иметь место весьма сложная гидродинамическая зависимость как с водами четвертичных отложений, так и с нижележащей зоной затухающей трещиноватости.

В пределах водоразделов воды зоны интенсивной трещиноватости являются безнапорными с положением уровня на 10 - 25 м ниже дневной поверхности. В депрессиях рельефа они напорные или слабонапорные с величиной подъема уровня в 1-5 м над поверхностью земли. Питание осуществляется за счет атмосферных осадков. Разгрузка происходит в местную речную сеть.

Таким образом, наиболее обводненными в зоне интенсивной трещиноватости являются крупные слои песчаников и пласты углей.