Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РБ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Горные работы»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: «Вскрытие, подготовка и отработка с производительностью 3 млн. т в год четвертого калийного горизонта 3-го РУ»

Студент гр 102537

А.Л. Батяновский

Руководитель проекта

Ю.А. Шпургалов

Минск 2002 г

Содержание

Введение

1. Технико-экономическое обоснование

1.1. Обоснование способа вскрытия IV горизонта.

1.2. Обоснование порядка отработки шахтного поля.

1.3. Обоснование системы разработки.

1.4. Обоснование технологической схемы с частично

селективной выемкой пласта.

1.5. Обоснование выбора оборудования.

1.6. Бизнес-план.

1.6.1. Описание вида деятельности.

1.6.2. Оценка рынка сбыта.

1.6.3. Конкуренция.

1.6.4. Стратегия маркетинга.

1.6.5. План производства.

1.6.6. Организационный план.

1.6.7. Юридический план.

1.6.8. Стратегия финансирования.

2. Технологический раздел

2.1. Горно-геологические условия разработки.

2.1.1. Геологическое строение участка.

2.1.2. Гидрологические условия участка.

2.1.3. Тектоника участка.

2.1.4. Горнотехнические условия разработки.

2.1.5. Подсчет запасов.

2.2. Производительность, срок службы и режим работы рудника.

2.3. Вскрытие и подготовка IV горизонта.

2.3.1. Углубка стволов.

2.3.2. Проверочный расчет стволов по условиям вентиляции.Выбор главного вентилятора.

2.3.3. Подготовка шахтного поля.

2.3.4. Выбор ВМП.

2.3.5. Расчет устойчивости и крепи капитальных и

подготовительных выработок. Способы охраны.

3. Электроснабжение

3.1. Электроснабжение IV горизонта ЗРУ.

3.2. Расчет передвижных трансформаторных подстанций.

3.2.1. Расчет ТП для комплекса ПК-8 МА.

3.2.2. Расчет ТП для очистного комплекса.

3.3. Расчет кабельной сети подготовительного участка.

3.3.1. Расчет сечения высоковольтного кабеля.

3.3.2. Расчет кабельной сети низкого напряжения.

3.3.3. Расчет электрической сети по потере напряжения.

4. Спецчасть. Технологическая схема, механизм, устройство

4.1. Очистные работы.

4.1.1. Применяемое оборудование.

4.1.2. Расчет крепи.

4.1.3. Технология и организация работ в лаве.

4.1.4. Расчет производительности лавы.

4.1.5. Технико-экономические показатели системы разработки.

4.2. Количество панелей для обеспечения производственной мощности горизонта.

4.3. Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания лавы.

4.4. Расчет конвейерного транспорта.

4.5. Расчет скиповой подъемной установки.

4.6. Расчет качества руды.

4.7. Расчет ВЗТ.

5. Безопасное ведение горных работ. Электробезопасность

6. Охрана труда

6.1. Промышленно-производственная санитария.

6.2. Техника безопасности.

6.2.1. Передвижение людей по выработкам.

6.2.2. Безопасность при углубке шахтных стволов.

6.2.3. Безопасность очистных и подготовительных работ.

6.2.4. Безопасность подъемно-транспортных операций.

6.2.5. Электробезопасность.

6.3. Пожарная безопасность.

7. Экономика

7.1. Исходные данные.

7.2. Определение численности промышленно-

производственного персонала.

7.3. Расчет величины капитальных вложений и оборотных средств.

7.3.1. Затраты на ГКР по третьей группе спецфондов.

7.3.2. Затраты на ГКР по второй группе спецфондов.

7.3.3. Затраты на ГКР по первой группе спецфондов.

7.3.4. Капитальные вложения в рабочие машины и оборудование.

7.3.5. Капиталовложения в инструмент.

7.3.6. Капиталовложения в производственный инвентарь.

7.4. Определение годовых эксплуатационных расходов и

себестоимости продукции.

7.4.1. Расчет затрат по статье «Электроэнергия на

технологические цели».

7.4.2. Расчет затрат по статье «Материалы».

7.4.3. Расчет затрат по статье «Основная заработная плата

производственных рабочих».

7.4.4. Расчет затрат по статье «Дополнительная заработная плата».

7.4.5. Расчет затрат по статье «Отчисления на социальное и медицинское страхование».

7.4.6. Расчет затрат по статье «Амортизация».

7.4.7. Расчет затрат по статье «Ремонтный фонд и затраты на эксплуатацию основных фондов».

7.4.8. Расчет затрат по статье «Участковые расходы».

7.4.9. Налоги, относимые на себестоимость.

7.4.10. Ремонт и содержание горно-капитальных сооружений.

7.4.11. Калькуляция себестоимости продукции.

7.5. Расчет и обоснование цены.

7.5.1. Налог на недвижимость.

7.5.2. Чистая прибыль.

7.5.3. Прибыль налогооблагаемая.

7.5.4. Налог на прибыль.

7.5.5. Прибыль балансовая.

7.5.6. Объем выпуска продукции в условных отпускных ценах.

7.5.7. Условная отпускная цена единицы продукции.

7.6. Оценка экономической эффективности.

7.6.1. Рентабельность по чистой прибыли.

7.6.2. Годовой экономический эффект.

7.6.3. Определение «точки безубыточности» предприятия.

7.6.4. ТЭП проекта.

Выводы

Список использованных источников

Введение

Производственное объединение «Беларуськалий» с 1962 г. разрабатывает Старобинское месторождение калийных солей, выпуская калийные удобрения. В пределах месторождения выделены четыре Калийных горизонта, представляющие промышленный интерес. В настоящее время ведется отработка Второго и Третьего калийных горизонтов. Добываемое полезное ископаемое - сильвинит.

В состав производственного объединения входят четыре рудоуправления, относящиеся к основному производству по добыче и переработке калийной руды, соответствующие централизованные вспомогательные подразделения, обслуживающие основное производство, а также подразделения социального и культурно-бытового назначения. В состав каждого рудоуправления входят: рудник, сильвинитовая обогатительная фабрика, относящиеся к основным цехам, а также ремонтно-строительный цех, котельный цех.

Одной из важнейших задач сегодня и в перспективе на будущее является необходимость развития производства и полного обеспечения потребности народного хозяйства в минеральных удобрениях.

Постоянно наращиваются объемы выпуска пользующейся спросом и освоенной на предприятиях объединения продукции: обеспыленных мелкозернистых калийных удобрений, пищевой и кормовой соли, полностью удовлетворяется потребность населения в высококачественных удобрениях, выпускаемых в расфасованном виде.

Одним из важнейших условий увеличения добычи руды является эффективное использование оборудования. Для горнодобывающих отраслей промышленности особую актуальность приобретают создание и внедрение машин и агрегатов высокого технического уровня, обладающих значительной производительностью, большой единичной мощностью при одновременном уменьшении их габаритов, снижении металлоемкости, энергопотребления на единицу конечного продукта и повышении надежности и долговечности.

На Старобинском месторождении применяется две принципиально отличающиеся системы разработки: камерная с жесткими и податливыми ленточными целиками и столбовая система с длинными лавами и управлением кровлей способом полного обрушения. Каждая из этих систем имеет несколько вариантов, характерных для участка шахтного поля. Выбор системы и ее различных вариантов обусловлен вынимаемой мощностью сильвинитовых пластов.

На поле первого рудника применяются:

o камерная система с жесткими целиками при размере камер 2,5х4,3м и шириной жесткого междукамерного целика 2,5 и 5м;

o камерная система с податливыми целиками с размерами камер 2,5х4,3м и шириной МКЦ 1,0-1,2м;

o столбовая система с длинными лавами при валовой и раздельной выемке сильвинитовых слоев при полном обрушении кровли.

На шахтных полях второго, третьего и четвертого рудников нашли применение следующие системы с управлением кровлей способом полного обрушения:

o столбовая система с длинными лавами при раздельной выемке сильвинитовых слоев (вариант четырехкомбайновой выемки);

o столбовая система с длинными лавами при валовой выемке нижнего слоя III-го горизонта и верхнего слоя;

o комбинированная система разработки III-го горизонта (вариант отработки верхнего слоя лавами с полным обрушением кровли, а нижних слоев - камерами с податливыми целиками комбайнами «Урал-10 КС»).

На практике возможны сочетания и других систем разработки, зависящие от конкретных условий.

Широкое внедрение усовершенствованного оборудования и технологии выемки полезного ископаемого в перспективе позволит значительно улучшить качество добываемой руды, повысить безопасность работ, снизить объемы отходов производства, уменьшить негативные последствия оседания земной поверхности, повысить извлечение полезного ископаемого.

Спецчастью проекта является разработка технологической схемы с селективной выемкой сильвинитовых слоев 6-10 четвертого калийного горизонта ЗРУ и закладкой каменной соли в выработанное пространство.

1. Технико-экономическое обоснование

1.1 Обоснование способа вскрытия IV горизонта

Шахтное поле рудника Третьего рудоуправления вскрыто четырьмя вертикальными стволами диаметром 7,0м, расположенными в центральной его части.

Для вскрытия четвертого горизонта рассмотрим два варианта:

1. Вскрытие транспортными, конвейерными и вентиляционными уклонами с третьего горизонта (рис 1.1).

2. Вскрытие углубкой вертикальных шахтных стволов №2 и №4 (в обоих вариантах необходимо по условиям вентиляции дополнительно углубить ствол №1 до третьего горизонта) (рис 1.2).

Стоимость горно-капитальных работ по двум вариантам, необходимых для ввода в эксплуатацию 4 горизонта, сведем в табл. 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1

Стоимость ГКР по варианту 1

Наименование	Вид крепи	Кол-во	Сечение, м2	Длина, м	Объем, м3	Стоимость 1м3, руб.	Общая стоимость, руб.
1	2	3	4	5	6	7	8
Углубка ствола №1	Бетон	1	50,3	165,0	8294,0	18050	149706700
Бункер с дозатором, транспортным и конвейерным ходками	Железобетон	1	50,3	-	5090	18050	91874500
Уклоны: транспортные, конвейерный и вентиляционные	Спецпрофиль СВП-19	1	8,03	700	5621	7212,1	40539214,1
		5	11,88	2418	143630	7212	1035873923
Капитальные выработки (ПЭММ, ЦПП и др.)	Ж/б, винтовая	-	-	-	19293	7212,1	139143045,3
Закладочный блок для укладки пустой породы от проходки капитальных выработок	-	-	10	-	487000	7212,1	3512292700
Главный транспортный штрек	Винтовая	2	8,03	18000	289080	7212,1	2084873868
Главный конвейерный штрек	Винтовая	1	8,03	18000	144540	7212,1	1042436934
Главный вентиляционный штрек	Винтовая	2	8,03	18000	289080	7212,1	2084873868
Итого	1391628		10181614000

Таблица 1.2

Стоимость ГКР по варианту 2

Наименование	Вид крепи	Кол-во	Сечение, м2	Длина, м	Объем, м3	Стоимость 1м3, руб.	Общая стоимость, руб.
1	2	3	4	5	6	7	8
Углубка ствола №1	Бетон	1	50,3	165,0	8294	18050	149706700
Углубка ствола №1	Бетон	1	50,3	180,0	9054	18050	163424700
Углубка ствола №4	Бетон	1	50,3	150,0	7545	18050	136187250
Бункер с дозатором, транспортным и конвейерным ходками	Ж/б	1	50,3	-	5090	18050	91874500
Выработки для углубки стволов	-	1	11,88	1000	11880	7212,1	85679748
Закладочный блок для укладки пустой породы от проходки кап. выработок	-	-	10	-	126000	7212,1	908724600
Капитальные выработки (ПЭММ, ЦПП и др.)	Ж/б, винтовая	-	-	-	20100	7212,1	144963210
Главный транспортный штрек	Винтовая	2	8,03	18000	289080	7212,1	2084873868
Главный конвейерный штрек	Винтовая	1	8,03	18000	144540	7212,1	1042436934
Главный вентиляционный штрек	Винтовая	2	8,03	18000	289080	7212,1	2084873868
	910663		6892735983

Увеличение стоимости горно-капитальных работ по варианту 1 в основном связано со строительством закладочного блока для складирования пустой породы, объем которого при вскрытии уклонами составляет 487 тыс.м³, а при углубке стволов - 126 тыс.м³, поэтому экономически целесообразнее второй вариант вскрытия (углубка стволов №2 и №4).

1.2 Обоснование порядка отработки шахтного поля

При отработке пластовых месторождений используют два варианта: прямой и обратный. шахтный рудник разработка лава

При прямом порядке отработки сначала разрабатывают части, расположенные ближе к центру шахтного поля. При этом фронт очистных работ перемещается от границ к центру. Недостатками этого варианта является повышенное горное давление на выработки главного направления в районе отработанных панелей, для сохранности которых требуются дополнительные затраты, а также утечки воздуха, доходящие до 60%, однако происходит быстрая окупаемость затрат.

При обратном порядке вначале разрабатывают части шахтного поля, расположенные ближе к границе шахтного поля. При этом фронт очистных работ перемещается от границ к центру. Недостаток этого варианта - увеличение срока подготовки шахтного поля.

Достоинства:

1. Производится детальная доработка пласта, выявляются геологические нарушения.

2. Практически исключаются утечки воздуха.

3. Небольшие затраты на поддержание выработок главного направления.

Исходя из опыта ведения горных работ действующего предприятия, а, также учитывая геологические особенности Старобинского месторождения и срок эксплуатации горизонта (76 лет), принимаем обратный способ отработки шахтного поля двумя главными направлениями с производительностью каждого по 1,5 млн. тонн.

1.3 Обоснование системы разработки

Специальной частью проекта является выбор рациональной системы разработки четвертого калийного горизонта с закладкой пустой породы в выработанное пространство лавы.

В условиях Старобинского месторождения применяются камерная, столбовая и комбинированная система разработки. Для получения более высокого содержания КСL и для более полного извлечения запасов из недр принимаем столбовую систему разработки.

В зависимости от конкретных горно-геологических и горно-технических условий могут применяться различные варианты столбовой системы разработки с валовой и селективной выемкой пласта, с разделением и без разделения его на слои.

В составе четвертого калийного горизонта выделяется продуктивная пачка пород (слои 6-10). Сильвинитовые слои 6-8 и 10 разделены относительно мощным слоем каменной соли (3,43м) с небольшой прослойкой сильвинита (слой 9 мощностью 0,17м). Поэтому, учитывая геологическое строение пласта, принимаем слоевую выемку с опережением более 400м очистных работ в слоях 6-8 (нижняя лава) и 10 (верхняя лава).

Скорость подвигания забоя нижней лавы будет больше, чем скорость подвигания забоя верхней лавы, т.к. мощность слоя 10 - 0,74м, а мощность слоев 6-8 составляет 2,57м, и в нижней лаве необходимо применить высокопроизводительный комплекс на большую вынимаемую мощность. Поэтому панельные выработки располагаем в ненадработанном массиве, а длину верхней и нижней лавы принимаем приблизительно одинаковой (212 и 200м).

Преимуществом данного варианта является возможность повышения нагрузки на панель за счет одновременной отработки верхнего и нижнего слоев пласта, а также использование для верхней и нижней лав общих панельных выработок.

1.4 Обоснование технологической схемы с частично селективной выемкой пласта

Селективная выемка руды с закладкой повышает качество выдаваемой руды с горизонта при низком содержании ее в пласте, исключает транспортирование и переработку пустой породы, снижает влияние отработки лавы на поверхность и объекты, находящиеся на ней (многоэтажные жилые дома, промышленные объекты и коммуникации). Она также является одной из горных мер охраны объектов.

Наилучшее качество горной массы из нижней лавы обеспечивается при селективной выемке слоев 6, 7, 8 с закладкой галитовых слоев 6-7 и 7-8 в выработанное пространство. Однако малая мощность седьмого сильвинитового слоя (0,33м) не позволяет применить эту схему, т.к. технически невозможно оснастить очистной комбайн шнеком такого диаметра. Поэтому принимаем вариант частично - селективной выемки слоев 6, 7 и 8 (с выемкой галитового слоя 7-8 и закладкой галитового слоя 6-7, мощностью 0,96м, в выработанное пространство с помощью метателей, установленных на сопряжениях лавы с конвейерным и вентиляционным штреками, а также на двух закладочных выработках). Качество руды по КСL составит 24,19%.

1.5 Обоснование выбора оборудования

Расчет и проверка по допустимой скорости движения воздуха, приведенные в п. 2.3.3, показали, что для горизонтальных выработок подходит арочное сечение S = 8,03м², а сводчатая форма кровли выработки повышает ее устойчивость. Поэтому для проведения капитальных и подготовительных штреков принимаем комплекс, состоящий из проходческого комбайна ПК-8 МА, самоходного вагона 5 ВС-15, бункера перегружателя БП-14.

При использовании существующих горно-добывающих комплексов сильвинитовый слой 10, мощностью 0,74м, может отрабатываться только с прирезкой части галитового слоя. Для обеспечения допустимого качества руды необходимо применить комплекс с наименьшей вынимаемой мощностью. Поэтому принимаем использующийся на рудниках ПО «Беларуськалий» комплекс, который состоит из двух комбайнов Електра-340 с минимальной вынимаемой мощностью 1,0м, крепи Фазос-09, забойного конвейера LWaLL.

В качестве оборудования для селективной выемки в нижней лаве принимаем гидромеханизированный селективный комплекс, включающий серийно выпускаемый комбайн Електра-700, крепь Фазос-12/28, забойный конвейер ГРОТ, установку механической закладки УМЗ.

Расчет крепи Фазос-09 и Фазос-12/28 по конструктивной высоте и по несущей способности приведен в п. 4.1.2.

Для транспортировки руды в панельных и главном конвейерном штреках принимаем ленточные конвейеры 1Л-120 и 2ЛТ-100 согласно расчету, приведенному в п. 4.4.

1.6 Бизнес-план

1.6.1 Описание вида деятельности

Предприятие разрабатывает месторождение калийных солей. Производится отработка четвертого калийного горизонта с годовой производительностью 3004427 т.

Добываемое полезное ископаемое - сильвинит. После обогащения сильвинит используется в сельском хозяйстве как удобрение (К₂О), в пищевой промышленности (NaCL) и для других целей.

Предприятие основано на государственной республиканской собственности и включено в состав Белорусского государственного Концерна по нефти и химии.

Вся выпускаемая продукция сертифицирована «Белстандартом». На продукцию имеются удостоверения гигиенической регистрации. Она может реализовываться как в соответствии с требованиями стандартов, так и требованиями конкретных контрактов. Упаковка - мешки по 1000кг.

1.6.2 Оценка рынка сбыта

Начиная с 1970 года мировой спрос на калийные соли до 1988 года возрастал и составил 32 млн.т в 100% К₂О. Однако, начиная с 1989 года потребление начало падать и достигло в 1993 году 20,8 млн.т. В 1994 году произошло увеличение потребления на 2,6%, в 1995 на 1,6%.

Мировые производственные мощности в 1995 году составили 33,8 млн.т. превышение над спросом составляет около 10 млн.т.

Большое преобладание предложения над спросом на мировом рынке порождает жесткую конкуренцию среди производителей, завоевание рынков сбыта путем предложения потребителю нетрадиционной или улучшенной продукции, рационализацию системы доставки.

Качество руды с четвертого горизонта невысокое (21,74% KCL), однако удовлетворяет требованиям обогатительной фабрики.

1.6.3 Конкуренция

Положение с экспортом калия обстоит таким образом, что большинство стран стремится экспортировать столько же продукции, сколько они могут произвести в пределах своих мощностей, что порождает конкуренцию между товаропроизводителями. Учитывая географическое положение Беларуси, основным конкурентом является Германия. Основное направление германского экспорта - это рынки Европы.

Выгодное расположение, разветвленная сеть транспортных коммуникаций позволяет германским производителям обеспечивать любой заказ в максимально сжатые сроки. Европейский рынок в экспорте калия из Германии занимает около 54%.

Все компании, занимающиеся производством калия, отличает стремление к модернизации, новым технологиям, как в производстве, так и в хранении и транспортировке, что позволяет сократить издержки и получать максимальную прибыль.

1.6.4 Стратегия маркетинга

Себестоимость добычи сильвинита составляет 4862 руб/т. основные факторы, влияющие ан себестоимость, связаны с качеством и местоположением минерального сырья.

Затраты на энергию возросли до уровня мировых и составляют 23,3% в себестоимости. Существенное влияние оказывает изменение курса валют, расходы на транспортировку, так как у производителей калия нет выбора, где строить производство. Это зависит от источника сырья.

Предприятие около 80% всех материалов и 90% оборудования импортирует из-за пределов Республики Беларусь тоже по мировым ценам. Продукция продается через собственную торговую сеть. Цена одной тонны необогащенной руды составляет 6712,6 руб. Предприятию выдана генеральная Лицензия на право реализации калийных солей на внутренний рынок, страны СНГ и на экспорт.

Планируемый уровень рентабельности - 10,1%.

1.6.5 План производства

Предусматривается добывать с четвертого горизонта 3 млн.т руды в год. Объем реализованной продукции в действующих ценах составит 20167504000 руб. Использование мощностей составит 90%.

Предприятие фондоёмкое, работает на дорогостоящем оборудовании с небольшим сроком амортизации. Амортизационные отчисления на восстановление оборудования составляют 3238498000 руб/год.

Среднегодовая стоимость основных производственных фондов составит 27675682380 руб, фондовооруженность труда - 174652364,5 руб на 1 работающего. Затраты на производство составят 1,79 руб на 1 руб товарной продукции.

1.6.6 Организационный план

Размер заработной платы начальника участка - 537382 руб, сменного мастера - 469371 руб, главных специалистов - 609450 руб.

Баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего:

Календарное число дней в году 360

В том числе:

- - число рабочих дней 196

- - число праздничных дней 10

- - число выходных дней рабочего 96

- - продолжительность отпуска средняя 50

- - число дней невыходов по уважительным причинам 8

Потребность в рабочих, чел 164

В том числе:

- - МГВМ 50

- - ГРОЗ 90

- - Электрослесарь 12

- - Электрогазосварщик 4

- - Крепильщик 8

Величина заработной платы цеховому персоналу определяется, исходя из месячной ставки для данного разряда, а производственным рабочим - исходя из часовой тарифной ставки и трудоемкости выполнения операции.

1.6.7 Юридический план

Предприятие является юридическим лицом по законодательству Республики Беларусь. Оно имеет самостоятельный баланс, обособленное имущество, расчетный, валютный и другие счета в учреждениях банков, круглую печать со своим наименованием и с изображением Государственного герба Республики Беларусь, штампы со своим наименованием и другие реквизиты юридического лица.

Основным видом деятельности является добыча калийных солей.

Предприятие имеет разрешения Проматомнадзора РБ:

1. На право добычи полезных ископаемых подземным способом на месторождении калийных солей;

2. на эксплуатацию горных производств и объектов;

3. на ремонт горных производств;

4. на эксплуатацию горношахтного оборудования и т.д.

Правовые интересы предприятия представляет юридическая служба.

1.6.8 Стратегия финансирования

Для создания основных фондов планируется взять кредит в размере 35978387090 руб.

Резюме.

Предприятие разрабатывает четвертый горизонт Старобинского месторождения калийных солей, добывая сильвинит. В будущей деятельности ожидается ежегодная чистая прибыль в размере 3651653250 руб. общий объем реализованной продукции в действующих ценах составит 20167504000 руб или 3004427 тонн. Затраты на производство составят 1,79 руб на 1 руб товарной продукции.

Планируемый уровень рентабельности - 10,1%.

2. Технологический раздел

2.1 Горно-геологические условия разработки

2.1.1 Геологическое строение участка

В геологическом строении участка принимают участие: четвертичные, третичные, меловые и верхнедевонские отложения.

Толща четвертичных отложений (Q) распространена повсеместно, состоит из современных и древних аллювиальных отложений, мощность которых колеблется от 20 до 80м и представлена отложениями песка, супесей и глин.

Третичные отложения (P+N) представлены кварцевоглауконитовыми песками средней мощностью до 31м.

Меловые отложения (К) имеют среднюю мощность до 23м. Отложения юра(J) присутствуют в одиночной скважине №116.

Верхнедевонские отложения состоят из двух, отличающихся по литологическому составу частей: нижней соленосной свиты (Дз dlb) и верхней глинисто-мергелистой свиты (Дз dla). Мощность пород ГМТ на площади шахтного поля колеблется от 252 до 493м, составляя в среднем 303м и представлена карбонатными глинами с прослоями мергелей и песчаника.

Соленосная толща представлена многократным чередованием хорошо выдержанных пластов каменной соли мощностью от нескольких метров до 47м и глинисто-карбонатных пород мощностью от 2 до 50м. В разрезе соленосной толщи установлено четыре калийных горизонта. Они имеют подчиненное значение и приурочены к мощным пластам каменной соли.

Первый калийный горизонт мощностью 1,5-4,8м залегает на глубине 455-520м и имеет ограниченную площадь распространения. Мощность покрывающей соленосной толщи над горизонтом составляет от46м до 92м. Запасы горизонта отнесены к забалансовым из-за низкого качества руды.

Остальные калийные горизонты в пределах шахтного поля распространены повсеместно.

Геологическое строение пластов II и III горизонта хорошо изучено. Они отвечают требованиям существующих кондиций на калийные соли почти на всей площади отвода и в настоящее время интенсивно разрабатываются. Мощность междупластья между II и III горизонтами в среднем составляет 180м.

Четвертый горизонт является одним из наиболее распространенных на освоенной части Старобинского месторождения. Глубина залегания его на площади горного отвода рудника 3 РУ колеблется от 829м (скв. №344а) до 1031м (скв. 132а). Междупластье между III и IV горизонтами в среднем составляет 207м.

Разрез Четвертого калийного горизонта представлен чередованием прослоев сильвинита, каменной соли и галопелитов. Характерной особенностью разреза является наличие большого количества галопелитовых прослоев мощностью от 1см до 10см, которые увеличиваются по направлению с юго-запада на северо-восток. Сильвинитовые слои повсеместно разделены относительно мощными слоями каменной соли и глины (до 2-3,5м). В целом в разрезе IV горизонта присутствует до 22 сильвинитовых слоев, однако наиболее выдержанными по мощности и составу, а также компактными являются сильвинитовые слои 5,6,7,8 и 10 (в некоторых разрезах слой 12), и представляющие практический интерес для их последующей отработки.

На рис. 2.1 приведен усредненный геологический разрез средней продуктивной пачки IV горизонта.

Средний геологический разрез продуктивной пачки IV горизонта

		М, м	KСL, %	HO, %
12		0,72	19,66	6,62
		3,38	3,02	11,42
10		0,74	31,63	6,19
		1,35	1,26	11,02
9		0,17	47,79	1,38
		1,91	1,16	14,89
8		0,54	32,39	4,48
		0,49	2,79	15,77
7		0,33	24,89	4,07
		0,96	4,83	15,63
6		0,25	47,52	3,31
		0,62	5,17	13,64
5		0,18	36,41	2,58

Рис. 2.1

2.1.2 Гидрогеологические условия участка

Старобинское месторождение относится к краевой северо-западной части Припятского артезианского бассейна.

В пределах месторождения различают водоносные горизонты (комплексы) в надсолевых и подсолевых отложениях. Гидрогеологическими и гидрогеохимическими исследованиями ВНИИГа, выполненными в 1976-1979 годах установлено, что в пределах шахтного поля рудника ЗРУ верхняя граница водоупорной части разреза ГМТ расположена на глубине 50-60м от ее кровли. Эксперименты показали, что коэффициенты фильтрации надсолевых отложений водоносного комплекса в зависимости от гранулометрического состава пород колеблются от 1 до 25 м/сутки, а удельные дебиты скважин варьируют от 5 до 500 м³/сут.

Соленосные отложения, к которым приурочены горизонты калийных солей, водоносных горизонтов не имеют.

Воды подсолевого водоносного комплекса приурочены к карбонатным и терригенным породам верхнего и среднего девона и песчаникам верхнего протерозоя. Непосредственно под соленосной толщей скважинами вскрыты обводненные карбонатные породы. Воды этих пород напорные, уровень их устанавливается на глубине 51м. Подсолевые воды относятся к высококонцентрированным рассолам. Они залегают на значительной глубине от разрабатываемых горизонтов и не представляют никакой угрозы для рудника.

Таким образом, IV горизонт характеризуется благоприятными гидрогеологическими условиями, т.к. он приурочен к нижней части соленосной толщи, породы которой безводны и водоупорны. Горизонт перекрыт толщей соленосных отложений мощностью свыше 400м, а мощность подстилающих соленосных отложений составляет 90-150м.

2.1.3 Тектоника участка

На месторождении горными, буровыми и геофизическими работами выявлен ряд субширотных и субмеридиальных блокообразующих тектонических нарушений, представляющих собой систему ступенчатых сбросов, амплитуда которых от нижележащих к вышележащим отложениям постепенно затухает.

Шахтное поле рудника 3 РУ расположено в пределах Центрального тектонического блока. От шахтного поля рудника 4 РУ его отделяет разлом северо-восточного простирания.

На севере Центральный тектонический блок ограничен северным разломом, проходящим вблизи скважин Р-3, 8^Г, 752, 132^а, 227. северный разлом характеризуются амплитудой смещения на уровне IV горизонта 150-400м.

От северного нарушения в районе скв. 349 ответвляется северо-западном направлении пересекает шахтное поле рудника 2 РУ. Здесь амплитуда сброса изменяется от 70 до 200м.

На площади горного отвода рудника 3 РУ встречаются также локальные сбросы небольшой амплитуды 2-20м.

Как правило в притектонических зонах наблюдается снижение содержания КСL в пласте с одновременным увеличением НО.

2.1.4 Горно-технические условия разработки

В пределах шахтного поля рудника 3 РУ Четвертый горизонт калийных солей залегает на глубинах 829-1050м. Угол падения пластовой залежи составляет около 2 по направлению на северо-восток. В составе горизонта выделяется продуктивная пачка пород (слои 6-10, иногда слой 12) средней мощностью до 12м, содержащая сильвинитовые слои близкие по своим параметрам к требованиям кондиций запасов калийных руд, ранее утвержденных ГКЗ.

В кровле и почве продуктивной пачки залегают породы каменной соли с прослоями глины и сильвинита. По скважинам 754 и 309^а были взяты пробы керна для оценки физико-механических свойств пород продуктивной пачки. Установлено, что естественная влажность соляных пород пачки составляет в среднем 0,003%, а глины - 0,074%. Прочность пород на одноосное сжатие варьирует в большом интервале от 102кгс/см² до 323кгс/см².

В условиях Старобинского месторождения, которое характеризуется тонкослоистой структурой вмещающих пород, важным фактором охраны горных выработок различного назначения является расположение их в породах с наиболее монолитными и мощными слоями каменной соли или сильвинита.

Геологами Старобинской партии БГРЭ по ряду скважин (скв. 344а, 139,134,112,19^а) был исследован структурно-литологический состав керна пород кровли над сильвинитовым слоем 8, который показал, что количество слабых прослойков в междупластье 8-10 не превышает 15% и кровлю можно отнести ориентировочно ко II типу по классификации БФ ВНИИГ.

При отработке пластов II и III калийных горизонтов на руднике 3 РУ отмечены газодинамические явления (ГДЯ) в виде внезапных обрушений, а также выбросов соли и газа. Наиболее эти явления характерны в местах большого скопления глинистого материала, а также в районах, приуроченных к тектоническим разломам и зонам замещений.

ГДЯ осложняют условия отработки рудника, снижают темпы проходки, ведения очистных работ и повышают травматизм производства.

В связи с увеличением глубины разработки проявления горного давления и ГДЯ на IV горизонте могут быть более интенсивны, чем на эксплуатируемых пластах.

2.1.5 Подсчет запасов калийных руд IV горизонта

На современной стадии изучения, когда запасы основных конкурентоспособных II и III горизонтов Старобинского месторождения в значительной мере погашены в процессе интенсивной эксплуатации, калийные соли IV горизонта являются одним из возможных источников расширения сырьевой базы региона и продления сроков существования действующих горно-добывающих предприятий ПО «Беларуськалий».

Подсчет запасов произведен методом геологических блоков. Контуры блоков опираются на скважины разведочной сети, пересекшие горизонт. При этом часть площади геологических блоков, ограниченная технической границей IV горизонта с рудниками 1 РУ и 2 РУ была исключена из подсчета запасов.

Средняя мощность сильвинитового слоя в блоках определялась методом среднеарифметического, а среднее содержание компонентов методом средневзвешенного (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Подсчет запасов калийных солей промышленных пластов IV горизонта на шахтном поле рудника 3 РУ (категория С1)

Слои	Площадь подсчёта запасов, м2	Средняя мощность слоя, м	Запасы серых солей, млн. т	Содержание, %
				KCL	НО
6	59914,35	0,25	31,00	46,28	3,59
7	59914,35	0,34	42,17	26,85	3,61
8	59914,35	0,56	69,45	32,91	4,72
10	39155,7	0,75	60,79	32,20	6,19
Итого			203.41	33,48	4,76

Запасы, теряемые в предохранительных целиках у геологических скважин составили 0,28 млн. тонн. Охранный целик под промплощадку рудника на уровне 4 горизонта составил 1,9х2,2км. Запасы, консервируемые в этом охранном целике составили 12,1 млн. тонн.

Промышленные запасы: 203,41-12,1-0,28=191,03 млн. тонн.

Так как на горизонте планируется ввести в эксплуатацию 70 панелей (2500х315м), то эксплуатационные потери в охранных целиках (П) составят:

250060701,862,07=40427100т;

где 60 - ширина целика между панелями, м;

1,86 - мощность слоев 6+7+8+10, м;

315200701,862,07=16979382т;

где 200-ширина целика для охраны выработок главных направлений,м;

П=40427100+16979382=57406482т.

Так как слой 10 распространен не на всей площади, то эксплуатационные потери составят 50 млн.т.

Эксплуатационные запасы: 191,03-50=141,03 млн.т.

2.2 Производительность, срок службы и режим работы рудника

Годовая производительность рудника 3 РУ по 4 горизонту принята 3,0 млн.т. Срок службы горизонта определяется по формуле

, лет

где Q - эксплуатационные запасы горизонта, Q = 141,03 млн.т.

A - годовая производительность горизонта, А = 3 млн.т.

P - разубоживание, Р = 37%.

Режим работы рудника принимается в соответствии с действующим на предприятии - по графику пятидневной рабочей недели с двумя выходными днями по скользящему графику.

Число рабочих смен в сутки - 3

Число ремонтно-подготовительных смен в сутки - 1

Продолжительность смены - 6 часов.

Число рабочих дней в году - 314

Производительность рудника на 2002 г. - 7 млн.т.

Проектная мощность - 10 млн.т, из них по IV горизонту - 3 млн.т.

2.3 Вскрытие и подготовка IV горизонта

2.3.1 Углубка стволов

В ТЭО были рассмотрены два варианта вскрытия. Экономически целесообразнее оказался второй вариант - углубка вертикальных стволов №2 и №4 сечением 50,3м² и диаметром 7м.

Принимаем комбинированную технологическую схему, основным достоинством которой является независимость ведения углубочных работ от эксплуатационных работ действующего рудника.

Для снижения влияния эксплуатационных работ на процессы, связанные с углубкой вертикального ствола, предусматривается сооружение специального углубочного горизонта, находящегося на 10м ниже рабочего горизонта. Вскрытие углубочного горизонта осуществляют с рабочего путем проходки слепого ствола, закладываемого в 20м от углубляемого с последующим проведением подходной горизонтальной выработки. Глубина слепого ствола - 40м.

Весь комплекс выработок, вскрывающих углубочный горизонт, предназначен для обеспечения подъемных, вентиляционных и коммуникационных функций, связанных с углубкой ствола.

Для ведения углубочных работ на углубочном горизонте проводят камеры для размещения подъемной машины, проходческих лебедок для подвески стволового оборудования.

От слепого ствола к углубочному горизонту проводят восстающий для спуска породы в бадью и выдачи на рабочий горизонт с помощью подъемной машины.

Последовательность проходческих работ:

1. Снизу вверх узким сечением с последующим расширением сверху вниз с приемом породы на подготовительном горизонте и использованием слепого углубочного ствола.

2. Сверху вниз полным сечением с укладкой пустой породы в закладочные блоки, расположенные на III горизонте.

Для защиты людей в забое углубляемого ствола оставляется породный предохранительный целик, перекрывающий все сечение ствола, мощностью 10м.

Ликвидацию предохранительного целика производят бурением скважин диаметром 65-85мм снизу вверх на всю высоту целика, предварительно создав дополнительную плоскость обнажения.

Взорванная отдельными сериями порода падает на поддерживающий полок.

Достоинство способа - значительное сокращение времени простоя эксплуатационного подъема.

При стволе №4 предусмотрен один разгрузочно-загрузочный комплекс, состоящий из приствольного бункера, камеры питателей и дозатора. Бункер отнесен от ствола на расстояние 40м. Емкость бункера принята не менее 600м³.

Норматив углубки стволов составляет 20 м/месяц. Общее время строительства ствола с углубкой, креплением и армировкой составит около 2 лет.

2.3.2 Проверочный расчет стволов по условиям вентиляции

Выбор главного вентилятора.

Для обеспечения свежим воздухом горных выработок рудника 3 РУ применяется всасывающая схема проветривания принимаем обособленное проветривание горизонтов. Свежий воздух на III горизонт поступает по стволу №1, а исходящая струя выдается по стволу №3 (рис. 1.2).

На II и IV горизонты свежий воздух поступает по стволу №2, а исходящая струя выдается по стволу №4. На очистные и подготовительные забои свежий воздух поступает по главным, панельным транспортным и конвейерным штрекам. Омыв рабочие места воздух выдается на панельные и главные вентиляционные штреки. Необходимый расход воздуха по суточной добыче составляет (на 1м³ среднесуточной извлекаемой горной массы необходимо 1,4 м³/мин воздуха, тогда на 1т полезного ископаемого оно будет равно 1,4/2,1=0,67м³/т): для II горизонта производительность 3 млн.т.

.

для III горизонта производительность 4 млн.т.

.

для IV горизонта плановая производительность 3 млн.т.

.

Необходимое количество воздуха для проветривания шахты составит 106,7142,3106,7=355,7м³/с.

Пропускная способность одного воздухоподающего ствола №1 (№2) составит

м³/с

где S_сеч - сечение ствола в свету, S_сеч =38,5 м²,

V_max - скорость воздуха в воздухоподающем стволе, принимается в стволах, по которым производится спуск и подъем людей и грузов не более 8м/сек

Из вышеприведенных расчетов ясно, что не углубив ствол №1 до III горизонта невозможно обеспечить рудник производственной мощностью 10 млн.т в год необходимым количеством воздуха.

После углубки ствола №1 производственная мощность рудника по фактору вентиляции определяется по формуле

где Q_max - максимальное количество воздуха, подаваемое по стволам

Q_max = n_ствV_maxS_сеч,

где n_ств - число воздухоподающих стволов, n_ств=2;

Q_max = 28,038,5=616м³/с.

- объемный вес руды, = 2,07т/м³;

N - число суток работы рудника, N = 314.

Произведенные расчеты показывают, что для проветривания Второго и Четвертого горизонта необходимое количество воздуха составляет 213,4м³/с. С учетом подсоса воздуха через неплотности бетонных копров и вентиляционных каналов в размере 20% от общего количества воздуха дебит вентилятора будет составлять

Q_p = 1,2213,4=256,1 м³/с.

Вышеуказанные расчетные параметры вентиляции могут быть обеспечены центробежным вентилятором ВЦД-4,7.

Техническая характеристика:

- номинальная производительность, м³/с 700

- статическое давление, Па 6000

- число сторон всасывания 2

- частота вращения, об/мин 500

- статический КПД 0,85

В данный момент рудник 3 РУ добывает около 7 млн.т руды в год при работе одной вентиляторной установки ВРЦД-4,5, расположенной у ствола №3.

Согласно принятой схемы вентиляции (рис. 2.2) данные вентиляторные установки обеспечат подачу необходимого количества воздуха в рудник.

Проверочный расчет сечения стволов шахты по скорости движения воздуха:

- скорость движения воздуха по стволу №1 будет равна

, м/сек

где Q_III - расход воздуха для III горизонта, Q_III = 142,3 м/сек

0,8 - коэффициент, учитывающий сечение, занимаемое армировкой, подъемными сосудами.

.

- скорость движения воздуха по стволу №2 будет равна

.

Вывод: сечение стволов удовлетворяют требованиям скорости движения в них воздуха.

2.3.3 Подготовка шахтного поля

1. Околоствольный двор

Околоствольные дворы предназначены для связи между шахтными стволами и выработками, вскрывающими пласты. Они являются своего рада станцией, на которую поступает груз, подлежащий выдаче на поверхность, и с которой отправляются материалы и оборудование к рабочим участкам. Основное требование, которое предъявляется к околоствольным дворам - обеспечение необходимой пропускной способности.

По грузопотоку для условий IV горизонта наиболее подходит околоствольный двор скиповой для ствола №4 и клетевой для ствола №2.

Клетевая ветвь ствола №2 служит для спуска - подъема людей, оборудования, материалов. Скиповая ветвь ствола №4 служит для выдачи руды.

Принимаем околоствольный двор с конвейерной доставкой полезного ископаемого.

Камеры и выработки околоствольного двора подразделяются на:

производственного назначения:

- сопряжение с околоствольным двором;

- гараж;

- склад ГСМ;

- мастерские электромеханические;

- ЦПП;

- склад хранения оборудования;

вспомогательного назначения:

- камеры ожидания;

- медпункт;

- камера противопожарных материалов.

Гараж, склад ГСМ, ПЭММ должны иметь не менее двух запасных выходов, при этом склад ГСМ должен проветриваться обособленной струей.

При затруднительных условиях проходки камер и выработок механизированным комплексом работы ведутся буровзрывным способом.

Крепление сопряжений с околоствольным двором, камер разгрузки, приемного бункера, компрессорной, дозаторной осуществляется железобетоном. Кровля остальных камер крепится спецпрофилем, винтовыми штангами.

Приствольный бункер, емкостью 600м³, отнесен от ствола на расстояние 40м и закреплен монолитным железобетоном.

Сечения камер и выработок ОД разработаны и приняты исходя из опыта действующего предприятия.

2. Выработки главного направления

Раскройка шахтного поля осуществляется северным и южным главными направлениями, состоящими из пяти выработок: конвейерных, транспортных и вентиляционных штреков.

Между группой вентиляционных и транспортных штреков оставляется целик 35м, а между штреками в группе - целик, шириной 5м /1, табл. 4.4/.

В панелях для охраны выработок главных направлений оставляются целики шириной 200м.

По технологии проходки воздухоподающие и вентиляционные выработки через каждые 250м сбиваются технологическими сбойками, в которых сооружаются вентиляционные перемычки.

Произведем выбор сечения горизонтальных выработок.

Минимальная ширина конвейерного штрека:

В = а + А + в, мм

где а - минимальный зазор для прохода людей, а = 700мм,

А - ширина става ленточного конвейера 2ЛF100, А = 1650мм,

в - зазор с противоположной стороны, в = 400мм,

В = 700 + 1650 + 400 = 2750мм.

Минимальная высота штрека:

H = h + l, мм

где h - высота автомашины «Минка», h = 2430мм,

l - допустимый зазор, l = 500мм

Н = 2430 + 500 = 2930мм.

Принимаем проведение выработок комплексом ПК-8М с арочным сечением S = 8,03м². В = Н = 3000мм.

Комплекс состоит из комбайна ПК-8МА, самоходного вагона 5ВС-15М, бункера-перегружателя БП-14, скребкового конвейера СП-202.

Проходческий комбайн ПК-8МА:

- техническая производительность, т/мин 4,0

- форма сечения выработки арочная

- сечение выработки, м² 8,03

- минимальный радиус закругления выработки, м 25

- ширина комбайна по гусеничному ходу, мм 2105

- длина, мм 8300

- высота по режущему органу, мм 3000

- скорость передвижения, м/час

рабочая 15

маневровая 200

- суммарная мощность электродвигателей, кВт 336

- вес, т 61,6

Самоходный вагон 5ВС-15 предназначен для безрельсовой транспортировки горной массы от забоя до мест разгрузки.

Загрузка вагона производится погрузочными средствами на высоте 2м. Основные узлы вагона: бункер - кузов с конвейером в днище, самоходное шасси с пневмоколесным ходом, станция конвейера, привод колес, эл. Магнитная станция, пульт управления.

- - грузоподъемность, т 15

- емкость кузова, м³ 8,6

- скорость движения, км/час

первая 2,5

вторая 5,0

третья 8,0

- максимальный преодолеваемый угол, град 15

- общая установленная мощность двигателей, кВт 127

- вес вагона, т 16,2

Бункер-перегружатель БП-14 предназначен для бункеризации калийной руды, поступающей от проходческих очистных комбайнов в процессе их работы, и перегрузки ее в самоходные вагоны.

- - грузоподъемность, т 15

- емкость бункера, м³ 13,8

- время разгрузки, сек. 50

- мощность электродвигателя, кВт 20

- габариты, мм

длина 8130

ширина 2220

высота 1870-2650

Проведем проверку сечения выработок по условию предельно допустимой скорости движения воздуха

, м/сек

где А_сут - суточная добыча крыла, А_сут = 4098т

К - коэффициент неравномерности добычи, К = 1,2

0,67 - количество воздуха на 1т добычи, м³/тонну.

S - площадь сечения выработки, S = 8,03м².

п - количество выработок.

Для транспортных и конвейерного штрека

Для вентиляционных штреков

.

3. Панельные выработки

Подготовка панелей горизонта осуществляется комбайнами ПК-8МА, общее число которых должно быть не менее

где 310⁶ - годовая производительность по руде IV горизонта, т.

0,23 - коэффициент, учитывающий добычу руды при ГПР.

183125 - годовая производительность на проходке комплекса ПК-8МА, тонн.

Подготовительные выработки проходятся двумя комбайнами ПК-8М в комплексе с бункером-перегружателем БП-14 и самоходным вагоном 5ВС-15М.

Подготовка панели начинается с проведения группы панельных выработок (конвейерного, транспортного и вентиляционного штреков) на всю длину панели (комбайном ПК-8 в один ход). Другой комбайн проводит выработки верхней лавы с перепуском руды на панельный конвейер через рудоспуски в конвейерных сбойках и вспомогательных выработках.

После отхода верхней лавы от монтажного штрека на расстояние не менее 400м приступают к подготовке нижней лавы с выработок панельного направления.

Для сброса исходящей струи воздуха из нижней лавы ее вентиляционный штрек сбивают с кроссингами, которые проводят с панельного вентиляционного штрека. Породу из кроссингов складируют в погашенную часть панельного вентиляционного штрека.

Между панелями оставляется целик шириной 60м /1, табл. 4.7/, между панельными выработками ширина целиков принимается 5,0м /1, п.4.2.9/.

Параметры подготовки:

- длина верхней лавы 212м;

- длина нижней лавы 200м;

- ширина бортовых штреков 3,0м - 4,5м;

- длина панели 2500м.

Отбитая комбайном ПК-8М руда грузится на панельные конвейеры 1Л-120, далее по главному конвейерному штреку магистральными конвейерами 2ЛТ100 доставляется к стволу №4.

Горные выработки на период проходки предусматривается проветривать вентиляторами местного проветривания ВМ-4М в нагнетательном режиме работы. В процессе подготовки панелей по мере завершения каждого этапа подготовки необходимо своевременно возводить вентиляционные перемычки и включать участки панели в общешахтную схему проветривания.

Проведем расчет необходимого количества выработок для установки метателей, расположенных в поле нижней лавы.

1. Исходные данные:

длина лавы L = 200м;

средняя мощность внутрипластовой каменной соли т_с = 0,96м;

ширина захвата комбайна т_к = 0,8м;

средняя вынимаемая мощность пласта т = 2,57м.

2. Общий объем галита по лаве на 1 стружку с учетом разрыхления составит:

V = m_k L m_c K_p, м³

где K_p - коэффициент разрыхления, K_p = 1,37;

V = 0,8 200 0,96 1,37 = 210,4м³.