S_п.п =8202,15•1,7 =13943,6 м²

Исходя из норм размещения предприятий, ширина санитарно-защитной зоны предприятия по добыче каменного угля должна составлять не менее 1000 м.

Площадь горного отвода: S_г.о= 13,15 км²

Площадь земельного отвода: S_з.о= 1,97 км

4. Вскрытие и подготовка шахтного поля

4.1 Схема и способ скрытия на шахте

Пласт К₄ в границах поля шахты «Денисовская» имеет непосредственное обнажение у северной границы, так как ранее отрабатывался открытым способом по выходам пласта под наносы до горизонта +700 м. Преобладающий угол падения пласта составляет 4є. Общая мощность пласта согласно геологического отчета составляет 3,55 м. В связи с этим предопределяется возможность заложения вскрывающих наклонных стволов непосредственно по пласту, в направлении его падения. Отработка выемочных полей предусматривается на вскрывающие наклонные стволы, поэтому вскрывающие выработки являются также и подготавливающими шахтное поле. Данный способ является экономически выгодным, по сравнению с сооружением вертикальных стволов, так как исключает затраты на проведение стволов по вмещающим породам.

Между открытыми и подземными работами оставляется предохранительный целик, который в соответствии с рекомендациями ИГД «Севера» должен быть не менее 11 м.

В зависимости от планировки открытых и подземных работ величина этого целика, в основном, колеблется в пределах от 15 до 60 м, а в районе целика под р. Дежневка целик достигает 120 м.

По заключению ВостНИИ (письмо №25-16 от 18.03.1999г.) уголь пласта К₄ не самовозгорающийся, поэтому вскрытие шахтного поля предусматриваются пластовые.

Возможны два варианта расположения стволов:

- у северо-западной границы шахтного поля (в районе целика под водоохранную зону р. Чульман);

- в районе целика под руч. Дежневка в центре поля.

Принят вариант расположения створа наклонных стволов у северо-западной границы шахтного поля, в зоне неопасной по горным ударам.

Таким образом, вскрытие пласта приняты тремя главными наклонными стволами (путевым, конвейерным, вентиляционным), проходятся они по почве пласта у северо-западной границы шахтного поля непосредственно с борта разреза до горизонта +535-540 м, и магистральными и дренажными штреками и фланговыми уклонами.

При выборе схемы отработки и подготовки запасов пласта К₄ рассмотрены три варианта:

В варианте 1 отработка запасов угля предусматривается длинными столбами по простиранию «на воду». Ведение подготовительных работ по восстановлению линии очистного забоя (следующей лавы) спаренными подготовительными забоями намечается с главных наклонных стволов «от воды». Расположение комплекса водоотлива первой очереди предусматривается у главных наклонных стволов, комплекса водоотлива второй очереди в нижней точке фланговых уклонов и дренажных штреков.

В варианте 2 отработка запасов угля предусматривается длинными столбами по простиранию «от воды». Ведение подготовительных работ спаренными подготовительными забоями намечается с фланговых уклонов «от воды», с передачей угля из подготовительных забоев по фланговым уклонам и магистральным штрекам на главные наклонные стволы. Расположение комплекса водоотлива первой очереди у фланговых уклонов, комплекс водоотлива второй очереди - в нижней точке фланговых уклонов и дренажных штреков.

В варианте 3 отработка запасов угля предусматривается длинными столбами по восстанию «от воды». Ведение подготовительных работ спаренными подготовительными забоями намечается с дренажных штреков «от воды» с передачей угля из подготовительных забоев по фланговому конвейерному уклону и магистральному штреку на конвейерный ствол. Расположение комплекса временного водоотлива первой очереди в средней части дренажных штреков, комплекса водоотлива второй очереди в нижней точке фланговых стволов и дренажных штреков.

К дальнейшему проектированию принят вариант 2 с подготовкой и отработкой запасов угля пласта К₄ длинными столбами по простиранию «от воды». Данный выбор определяется благоприятными условиями «от воды» при практически горизонтальном (0,5-2°) расположении штреков и сравнительно небольшим объемом горнопроходческих работ на пусковой комплекс.

От главных наклонных стволов к юго-западной нижней границе шахтного поля проходятся дренажные штреки, которые далее вдоль границы проходятся в нижнюю точку шахтного поля, где предусматривается строительство комплекса главного водоотлива.

В верхней части пласта с горизонта + 690 м от главных стволов к юго-восточной границе шахтного поля на горизонт +600 м проводится магистральный штрек спаренной выработкой с вентиляционным штреком лавы №1.

У северо-восточной границы шахтного поля вскрытие и подготовка запасов предусматриваются проведением флангового ствола №2 с поверхности до горизонта +600 м (нижняя отметка магистрального штрека). Ниже магистрального штрека предусматривается проведение двух фланговых уклонов вдоль юго-восточной границы шахтного поля, от магистрального штрека к комплексу главного водоотлива в нижней точке шахтного поля у дренажных штреков.

Для сокращения сроков строительства шахты и уменьшения объемов горнопроходческих работ строительство шахты и отработка запасов угля предусматривается в три очереди, а не в две как говорилось ранее.

Магистральным штреком шахтное поле делит верхнюю и нижнюю части. Запасы угля нижней части отрабатываются в I и II очереди, запасы верхней части выделены в III очередь строительства.

С целью начала отработки в короткие сроки и возвращения вложенного капитала и получения прибыли, строительство шахты и отработка запасов угля в первую очередь включаются верхние 4 выемочных столба с промышленными запасами угля в 14890 тыс. т, что позволит обеспечить шахту работой на первые 5 лет и попутно осуществить подготовку к выемке запасов во всем шахтном поле.

Вскрытие и подготовка запасов I очереди строительства предусматривается по следующей схеме.

Для вскрытия I очереди главные наклонные стволы проходятся до отметки +620 м длиной по 950-1050 метров. С путевого наклонного ствола проходятся путевой штрек лавы №1 и магистральный штрек, с которого у юго-восточной границы шахтного поля проходятся фланговый путевой и вентиляционный уклоны, до горизонта +470 м, где сооружается комплекс временного водоотлива для отработки запасов угля первой очереди.

Фланговый ствол №1 проходится длинной 130 м в 50-100 м от главного путевого наклонного ствола непосредственно с борта разреза до магистрального штрека и служит запасным выходом при отработке запасов I очереди.

Кроме проходки магистрального штрека и путевого штрека лавы №1, намечалось проведение еще четырех штреков, в ранее предлагаемых вариантах. Два подэтажных штрека предусматривались для подготовки запасов в пусковой лаве №1 (конвейерный штрек лавы №1 и путевой штрек лавы №2). Два других штрека предусматривались в нижней части панели от главных наклонных стволов до фланговых уклонов (к комплексу водоотлива I очереди) как дренажные при отработке I очереди и в последствии должны были использоваться как конвейерный штрек лавы №4 и путевой штрек лавы №5.

Для сокращения объемов горных работ на I очередь строительства проведение штреков не предусматривается.

Объемы горных работ по вскрытию и подготовке I очереди пласта К₄ на сдачу подземного участка в эксплуатацию приведены в таблице 4.2.

Все вскрывающие и подготавливающие выработки проходятся прямоугольного сечения с шириной 5,5-6 м и высотой 3,9-4 м, что обеспечивает необходимые зазоры для размещения конвейеров, а также для движения дизелевозного транспорта на пневмоходу. Крепление всех наклонных стволов производится анкерами. Анкера устанавливаются под стальную полосу толщиной - 5 мм, шириной - 100 мм. В кровле выработки устанавливается пять анкеров, в боках - по три анкера. Параметры анкерного крепления выработок приняты в соответствии с рекомендациями СФ ВНИ-МИ №19 от 14.02.2002 г. В кровле и боках выработок в качестве затяжки применяется металлическая сетка. Сечение выработок в свету 21,2 м².

Конвейерный наклонный ствол предназначен для выдачи угля с участка подземных работ на поверхность и оборудуется конвейером 2П120, обладающим необходимой производительностью (рисунок 4.1.).

Рисунок 4.1. Конвейерный наклонный ствол



Рисунок 4.2. Путевой наклонный ствол

Рисунок 4.3. Вентиляционный наклонный ствол

Путевой наклонный ствол служит для доставки материалов, оборудования и людей с поверхности в шахту дизелевозным транспортом на пневмоходу (рисунок 4.2.).

Вентиляционный наклонный ствол служит для подачи в шахту свежего воздуха (рисунок 4.3.).

Размеры целиков в зоне, не опасной по горным ударам согласно рекомендациям СФ ВНИМИ №19 от 14.02.2002 г., приняты: между капитальными горными выработками - 30м; от капитальных горных выработок до границ выработанного пространства - 40м. В зоне опасной по горным ударам, по рекомендациям Кемеровского Представительства ВНИМИ №3 от 07.02.2002 г., в зависимости от глубины проведения выработок размеры охранных целиков капитальных выработок составляют 30-90м. Размер целика между подэтажными штреками - 15м.

Для дальнейшей отработки запасов угля II очереди строительства шахты наклонные стволы с горизонта +620 м углубляются до нижней отметки +535 м главных стволов. Фланговый путевой и вентиляционный уклоны углубляются от временного водоотлива (горизонт +470 м) до нижней отметки (горизонт+415 м). С нижней точки главных наклонных стволов вдоль границы горного отвода проходятся два дренажных штрека, которые сбиваются в нижней точке с фланговыми уклонами. В нижней точке фланговых уклонов сооружается комплекс главного водоотлива на горизонте +415 м. а временный водоотлив ликвидируется. Отработка запасов I и II очереди будет производиться на главные наклонные стволы.

Таблица 4.1. Характеристика шахтных стволов

Показатели	Един. изм.	Наклонные стволы
		Вентиляционный	Конвейерный	Путевой	Фланговый ствол №1	Фланговый ствол №2
1	2	3	4	5	6	7
Абсолютная отметка устья стволов	м	700	700	700	700	730
Длина устья стволов	м	10	10	10	10	10
Протяженная часть ствола ниже устья: I очередь II очередь	м м	935 1390	995 1390	1025 1390	120 -	2725
Длина стволов по очередям строительства: I очередь II очередь	м м	945 1390	1005 1390	1035 1390	130 -	2735
Полная длина стволов от поверхности до нижнего горизонта	м	2335	2395	2425	130	2735
Размеры ствола в свету	м	3,85x5,5	3,85x5,5	3,85x5,5	3,85x5,5	3,85x5,5
Площадь поперечного сечения ствола в свету	м2	21,2	21,2	21,2	21,2	21,2
Крепь ствола: устья протяженной части		металл анкера	металл анкера	металл анкера	металл анкера	металл анкера
Угол наклона ствола	градусов	2-5	2-5	2-5	2-5	2-5

Подготовка и отработка шахтного поля.

Подготовка пласта К4 принята как по падению, так и по простиранию, поэтому схема подготовки - панельно-погоризонтная. Т.к. проектом подготовка принята по одному пласту, способ подготовки - индивидуальный. В связи с тем, что уголь пласта К4 несамовозгорающийся, по заключению ВостНИИ , подготовка шахтного поля предусматривается пластовая.

Подготовка камер заключается в проведении камерных штреков от центральных уклонов стволов при панельной схеме отработки, а при проведении камерных штреков - от вентиляционного штрека №1 при погоризонтной схеме отработки. Отработка выемочных столбов предусматривается обратным ходом, камерно-столбовой системой разработки.

Нумерация столбов КСО и порядок вовлечения их в отработку принят согласно существующего плана горных работ шахты «Денисовская» . Для подготовки первоочередного столба отработки КСО (DBT №5) до начала ведения очистных работ необходимо:

проведение флангового наклонного ствола до гор+700м.;

проведение шести камерных штреков в сторону флангового наклонного ствола до охранного целика под фланговый наклонный ствол;

проведение магистрального штрека 4-1;

проведение путевого штрека 4-1;

проведение и сооружение участкового водоотлива гор.+612м в районе центральных уклонов для принятия водопритоков с участка.

Околоствольный двор.

Учитывая, что к отработке предусматривается один пласт К₄ по схеме «шахта - пласт - забой» и принят транспорт материалов, оборудования и людей в шахту и из шахты дизелевозным транспортом, околоствольные дворы не предусматриваются.

5.Спецчасть

В данной дипломной работе проведём сравнительный анализ использования откаточных машин совместно с комбайном DBT двух различных типов, а именно:

- электрический самоходный угольный вагон «Шатл Кар» HC20B

- дизельный самоходный вагон FBR 15 Ram Car

Сравнение будем проводить по следующим параметрам:

· затраты на проведения 1 часа работ

· сроки наработки до среднего и капитального ремонта

· функциональность использования

· тактико - технические характеристики

· конструктивная особенность

5.1 Комбайновый способ проведения подготовительных выработок

Общие вопросы проведения подготовительных выработок комбайнами.

По назначению все проходческие комбайны можно разделить на 3 группы:

для проведения выработок по породам с f от 8 до 10;

для проведения выработок по углю с присечкой пород с коэффициентом крепости f до 8;

для проведения выработок по углю.

Достоинствами комбайнового способа проведения являются:

малооперационность;

высокая степень механизации основных и вспомогательных процессов;

возможность достижения высоких темпов проведения (350 м в месяц и более);

высокая безопасность при ведении горных работ.

По способу обработки забоя исполнительным органом различают комбайны:

избирательного действия, которые обрабатывают забой последовательно слоями или заходками;

непрерывной выемки угля, которые обрабатывают угольный забой одновременно по всей ширине выработки и последовательно по высоте;

бурового (роторного) действия, которые обрабатывают одновременно всю площадь забоя.

Комбайны избирательного действия имеют стреловидный исполнительный орган, оснащенный на конце резцовой коронкой, и гусеничный механизм перемещения. К ним относятся:

комбайны ГПКС, КП-21 и КП-25 производства Копейского машзавода, предназначенные для проведения выработок сечением соответственно 6-17 м², 10-28 м² и 10-30 м² по породам с f<4, f<7, f<7 (мощности электродвигателя исполнительного органа соответственно 55, 110 и 110 кВт, масса комбайнов 20, 40 и 48 т);

комбайны 4ПП-2М и 4ПП-5 Ясиноватского машзавода (Украина), предназначенные для проведения выработок сечением соответственно 9-25 м² и 14-36 м² по породам с f<7 (мощности электродвигателей исполнительного органа соответственно 120 и 200 кВт, масса комбайнов 45 и 75 т).

В последние годы на шахтах Кузбасса получили широкое распространение комбайны избирательного действия с исполнительным органом с двумя коронками:

комбайны СМ-130К производства ассоциации «Кузбассуглемаш», предназначенные для проведения выработок сечением 8-25 м² по породам с f<7 (мощность электродвигателя исполнительного органа 150 кВт, масса комбайна 32 т);

комбайны П110 и П220 производства Новокраматорского машзавода (Украина), предназначенные для проведения выработок сечением соответственно 7-25 м² и 9-30 м² по породам с f<6 и f<8 (мощности электродвигателей исполнительного органа соответственно 110 и 220 кВт, масса комбайнов 36 и 48 т);

комбайны АМ-50 и АМ-75 производства «Voest Alpine» (Австрия), предназначенные для проведения выработок сечением соответственно 7-22 м² и 9-28 м² по породам с f<6 и f<8 (мощности электродвигателей исполнительного органа соответственно 130 и 200 кВт, масса комбайнов 28 и 50 т);

комбайны ЕТ-120L и ЕТ-210Q производства «Eickhoff» (Германия), предназначенные для проведения выработок сечением соответственно 8-24 м² и 9-31 м² по породам с f<6 и f<8 (мощности электродвигателей исполнительного органа соответственно 132 и 200 кВт, масса комбайнов 32 и 62 т).

Комбайны непрерывной выемки угля имеют исполнительный орган шнекового типа, установленный поперечно, и гусеничный механизм перемещения. Наиболее широкое распространение на угольных шахтах получили следующие комбайны непрерывной выемки угля:

комбайны 12CМ-18 производства «Joy» (США) с шириной исполнительного органа 3,3 м (мощность исполнительного органа 224 кВт, масса 54 т);

комбайны АВМ20 производства «Voest Alpine» (Австрия) с шириной исполнительного органа 4,9 м (мощность исполнительного органа 270 кВт, масса 80 т).

Для механизации возведения сталеполимерной анкерной крепи комбайны оснащаются гидравлическим навесным бурильным оборудованием.

Как показывает мировой опыт, средние темпы проведения подготовительных выработок по углю комбайнами непрерывной выемки с навесным бурильным оборудованием достигают 30-60 м в сутки.

Комбайны бурового действия имеют исполнительный орган роторного типа, оснащенный шарошечным инструментом и гидравлический распорно-шагающий механизм перемещения на забой:

комбайн КРТ предназначен для проведения выработок по породам с f<8 (диаметр выработки 4,75 м);

комбайн «Союз-19» предназначен для проведения выработок по породам с f<10 (диаметр выработки 5 м).

Для придания выработке арочной формы комбайны роторного действия оборудуются бермовыми органами, с помощью которых формируются выработки площадью поперечного сечения 18 и 20,6 м² соответственно.

5.2 Технологические схемы проведения подготовительных выработок комбайнами

Проходческий цикл при комбайновом способе проведения включает в себя выполнение следующих процессов:

разрушение и погрузку породы;

возведение крепи;

наращивание конвейера или настилку рельсового пути;

наращивание вентиляционных труб;

наращивание противопожарного става, кабелей и др.

Применяются следующие схемы основного транспорта при комбайновой проходке:

комбайн - перегружатель - рельсовый транспорт (перегружатель обеспечивает непрерывность работы комбайна в течение цикла);

комбайн - бункер-поезд - рельсовый транспорт (бункер-поезд обеспечивает накопление горной массы во время обмена составов вагонеток);

комбайн - скребковый конвейер;

комбайн - самоходный вагон - скребковый конвейер;

комбайн - перегружатель - ленточный конвейер.

Выбор технических средств транспорта горной массы от забоя выбирается в зависимости от условий проведения выработки, рациональной совместимости проходческого и транспортного оборудования.

Для погрузки и транспортирования горной массы от забоя применяются:

ленточные перегружатели ППС1, ППМ, УПЛ-2М;

самоходные вагоны 5ВС-15 или Joy-10SC32 («Shuttle car») с радиусом действия 300 м;

скребковые конвейеры С-53, СР-70;

ленточные конвейеры типа Л, ЛТ с шириной ленты 100, 120 см.

К перспективным направлениям технологии проведения подготовительных выработок комбайнами относятся следующие схемы:

проведение конвейерных штреков по постоянной транспортной схеме с ленточным конвейером, который после окончания проведения выработки остается для транспорта угля из очистного забоя;

проведение вентиляционных штреков с погрузкой горной массы в бункер-поезд и транспортировкой горной массы рельсовым транспортом.

Способы крепления выработок:

металлической рамной крепью (для арочной крепи применяются крепеустановщики);

сталеполимерной анкерной крепью (для механизации возведения крепи применяются электросверла, переносные пневматические или гидравлические бурильные установки, навесное бурильное оборудование).

Способы и средства проветривания подготовительных выработок при комбайновой проходке аналогичны способам и средствам проветривания при БВР. Выемку угля при подготовительных и очистных работах для камерно-столбовой системы планируется осуществлять комбайном непрерывного действия Континьюс Майнер DBT 25М3.

Основные технические характеристики комбайна Континьюис Майнер DBT 25М3:

Транспортные габариты

Ширина рамы (включая поручни) 3700 мм

Общая длина 10.871 м

Высота над трубой скруббера 1793 мм

Вес (в сборе) 62000 кг

Рабочие габариты

Рекомендуемая область применения 1800 до 3500 мм

Максимальная высота выемки над

режущим органом 1700мм

Максимально высота 3900 мм

Клиренс по уровню почвы 305 мм

Длина от заднего бампера до резца 8280 мм

Режущий орган

Диаметр режущего барабана 1118 мм

Скорость вращения режущего барабана 47 об/мин.

Ширина режущего барабана 3700 мм

Мощность на режущем барабане 2150кВт(в длительном режиме),2164кВт (в одночасовом режиме)

Производительность режущего барабана 14-31т/мин

Узел погрузки

Способ загрузки Загрузочная звездочка с тремя пальцами

Ширина конвейера 914 мм

Скорость конвейера 145 м/мин.

Производительность погрузки 36 тонн/мин.

Мощность на конвейере с загрузочной

звездочкой 230кВт(в длительном режиме)

241кВт(в одночасовом режиме)

Узел передвижения

Ширина гусеницы 508 мм

Давление на грунт 208 кПа(2,1кгс/см²)

Мощность гусеничного привода 232кВт постоянного тока(в длительном режиме) 245кВт( в одночасовом режиме)

Скорость передвижения гусениц 0-0,381 м/сек

Электрооборудование

Напряжение 1000 В, 50 Гц

Система управления Дистанционное радиоуправление-без кабины оператора

Система гидравлики

Узел маслостанции 132 кВт(в длительном режиме)/ 141кВт(в одночасовом режиме)

Система пылеподавления

Тип скруббера тип Engard 30

Мощность скруббера 10 м³/сек/мотор 60 кВт

Общая установленная мощность 514 кВт(в длительном режиме, включая скруббер)

5.3 Продолжительность работы комбайна DBT25M3 по выемке угля при проходке одного цикла камеры

, мин.

 мин.

где: - продолжительность работы комбайна по выемке угля при проходке одного метра заходки

, мин.

3мин.

где: =2 - затраты времени на подготовку к выемке угля, мин.;

= b_рез.к * Н_{.кам.и зах.} =3,7*3,55=13 - сечение заходки вчерне, м²;

=1,4 - плотность угля, т/м³;

- коэффициент готовности комбайна, изменяется в зависимости от крепости разрушаемого массива.

где: f =0,9 - коэффициент крепости углепородного массива;

=22,5- средняя производительность комбайна, т/мин.

По технической характеристике производительность комбайна "DBT" типа 25M3 составляет от 14 до 31 т/мин. среднее значение 22,5 т/мин.

5.4 Продолжительность перегона комбайна DBT25M3

Перегон комбайна предусматривается по выработкам, состоящих из прямолинейных и криволинейных участков, с другими осложняющими факторами: по твердой и мягкой почве, с мульдами, переносом кабеля и др. Скорость движения комбайна на этих участках будет различна.

Поэтому продолжительность перегона комбайна определяется выражением:

для перегона одного метра при проведении камер и выемки заходок

,мин

мин

где =11,4 - средняя скорость движения при перегоне, м/мин;

По технической характеристике комбайна "DBT" типа 25M3 скорость передвижения гусениц составляет от 0 до 0,381 м/сек, среднее значение 0,19 м/сек.

= 1- длина перегона, м.

для перегона при переезде в другую камеру при подготовке

, мин

мин.

где =80,=30,=20 - длина участков, м;

=11,4, =1, =0,5 - скорость движения комбайна на различных участках выработки, м/мин.

для перегона при переезде в другую камеру при отработки

, мин

мин.

где =20,=15,=5 - длина участков, м.

Продолжительность одного цикла при выемке угля при проходке камеры

, мин.

мин.

где - продолжительность цикла при выемке угля при проходке 1 м заходки, мин.

, мин.

мин.

где ,,,,- затраты времени на операции по выемке угля, загрузке вагона, доставке и выгрузке горной массы;

=0,9- коэффициент, учитывающий совмещение операций по выемке угля и загрузки вагона;

- число вагонов, участвующих в процессе, шт.;

=2 мин. - длительность простоев неучтенного времени (повторные запуски, перерывы и др.).

5.5 Основные технические характеристики Дизельного самоходного вагона FBR-15 Ram Car

Работа на тяжёлом оборудовании часто связана с опасностями. Чтобы гарантировать безопасную эксплуатацию оператор и персонал должны быть бдительны, компетентны, квалифицированы, экзаменованы и иметь лицензии для работы в соответствии с принципами безошибочной эксплуатации и методами обнаружения неисправностей данного оборудования.

Описание FBR-15

FBR-15 это самоходный вагон ёмкостью 15 м . Вагон может использоваться для перевозки угля от комбайна непрерывного действия до питателя.

Движущая сила обеспечивается дизельным двигателем Caterpillar тип 3216, 172 кВт шесть цилиндров, четыре такта, с турбонаддувом. Взрывозащищённость системы включает в себя систему «сухого» кондиционирования вместе с выхлопным и впускным пламегасителями. Система запуска является пневматической, а аварийная система это искробезопасная система аварийного наблюдения. * Полезная мощность двигателя подсоединена к системе привода 4-х колёс при помощи приводной муфты и передаётся через 4-х скоростную коробку передач Dana-Spicer модель 32000 с сервоприводом переключения в обоих направлениях на большегрузные мосты Dana- Spicer 16D, при помощи 90⁰-ных угловых редукторов Berini задний мост приводит в движение задние колёса, передача силы происходит на заднюю планетарную ступицу с тормозом позиционного останова с жидкостным охлаждением.

На FBR-15 установлена система сухого выхлопа со сменным воздушным фильтром и катализируемым выхлопным фильтром дополнительной очистки. На выходе корпуса фильтра установлен сменный искрогаситель.

Табл

Г абариты
Грузоподъёмность (макс. с пустыми бортами)	15 м3
Грузоподъёмность (макс. вес угля)	15 000 кг
Грузоподъёмность (макс. вес без материала)	20 000 кг Вес
Порожний с полными баками	20 000 кг
Гружённый с грузом 20т	45 000 кг
Двигатель
тип	дизельный с тербонаддувом, 4-х тактовый
Система охлаждения	радиатор на воде
Вентилятор охлаждения	вентилятор с гидроприводом
Двигатель модель	Caterpillar 3126
Рабочий объём	7,2 литра
Макс. Мощность	172 кВт при 2600 об/мин
Макс. крутящий момент	720 Нм при 1950 об/мин
Вентиляция (NSW Req)	8 м3/сек
Расход топлива
При полной нагрузке	50 лит/ч
При нормальном режиме	25-30 лит/ч
Система запуска
Тип стартерного двигателя	воздушная турбина
Выхлопной кондиционер
тип взрывозащищённый сухой	сухой
модель	DBT Diesel Pty Limited
Выхлопной фильтр	сменный элемент Выхлопной пламегаситель спиральный DBT
Последующая обработка	каталитический выхлопной фильтр
Трансмиссия
тип переключение передач с режимом	вперёд/назад
Модель	Dana/Spicer серия 32 000 MHR
Скорости,	вперёд и назад 4
Колёса
модель	3 части (для большой нагрузки)
Шины--стандартные
тип	Мишелин X mine D2
размер	17,5 x 25
Норма слойности	радиальные
Наполнение	воздух
Давление. T	BA. Пси передние, TBA Пси задние
Скорости вагона
1-ая передача	4 км/ч
2-ая передача	9 км/ч
3-ая передача	1 6 км/ч
4-ая передача	26км/ч
Максимальная сила тяги
1-ая передача	21 300 кг
2-ая передача	10 100 кг
3-ая передача	5 800 кг
4-ая передача	3 400 кг

5.6 Основные технические характеристики электрического самоходного вагона «шатал кар» Phillips HC20B

Тип	угольный вагон РМ2110-НС20В-56
Положение кабины оператора	расположением кабины оператора с правой стороны
Тип шасси	HC20B (с поднимающейся разгрузочной секцией - см.чертеж)
Общая длина	8,96 м
Ширина	3,68 м
Клиренс (дорожный просвет)	343 мм
Высота вагона no кузову	1753мм (включая доп.нарощенные борта 305мм)
Высота вагона no крыше кабины (мин. - макс.)	1763мм-2134мм
Грузоподъемность	20 т
Размер шин	14X24
Тип шин	Стандартная комплектация: Воздухонаполненные
Ширина конвейера	1420 мм
Емкость барабана для кабеля	250м для кабеля тип 11
Опорные домкраты (сервисные)	4 опорных (сервисных) гидравлических домкрата
Скорость движения без груза (зависит от условий)	8,8км /час
Скорость движения с грузом (зависит от условий)	8км / час
Масса вагона	26т(приблизительно)
Сообщения на монитореиси на вагоне	На русском языке
Информационные и предупреждающие надписи на вагоне	На русском языке
Конвейер
Скорость конвейера	22 м / мин
Время разгрузки вагона (зависит от условий)	30 - 40 сек
Ширина конвейера	1420 мм
Основание конвейера	Hardox 400 - специальная сталь с высоким сопротивлением к износу
Тип конвейерной цепи	Конвейер скребкового типа с шагом цепи
Электропитание	1140B / 50Гц
Привод гидромотора (маслостанции)	19 хВт (перем.тока)
Мощность привода конвейера	26 кВт (перем.тока)
Мощность привода ходовой (два)	2 электродвигателя перем.тока с частотно регулируемым приводом по 85кВт (каждый)
Общая установленная мощность	215 КВт
Фары	галогеновые: две спереди и две сзади
Конвейер
Скорость конвейера	22 м / мин
Время разгрузки (зависит от условий)	30 - 40 сек
Ширина конвейера	1420 мм
Основание конвейера	Hardox 400 - специальная сталь с высоким сопротивлением к износу
Тип конвейерной цепи	Конвейер скребкового типа с шагом цепи конвейера 104 мм
Гидравлика
Ёмкость гидравлического бака	170 литров
Тип масляного фильтра	10 микрон

5.7 Сравнительный анализ самоходного вагона FBR-15 и HC20B

Сравнительный анализ будем проводить по следующим параметрам:

· затраты на проведения 1 часа работ

· сроки наработки до среднего и капитального ремонта

· функциональность использования

· тактико - технические характеристики

· конструктивная особенность

6. Система разработки

6.1 Выбор и обоснование системы разработки

Для конкретных горно-геологических условий устанавливается порядок проведения подготовительных и очистных выработок во времени и пространстве, который в основном определяет систему разработки. К системе разработки предъявляются требования безопасного ведения работ, минимальных потерь полезного ископаемого в недрах, высоких и устойчивых технико-экономических показателей. На выбор системы разработки влияют факторы: горно-геологические (мощность и угол падения тела полезного ископаемого, его ценность, строение, глубина залегания, газоносность, водообильность, физико-механические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород и др.) и горнотехнические (средства механизации, технический уровень предприятия и др.).

Условия залегания угольных пластов отличаются большим разнообразием. Это, а также экономические причины обусловили применение различной технологии разработки угольных пластов. Как правило, для разрушения угля используют механические средства или взрывчатые вещества; реже гидравлические и химические.

Применяемые системы разработки отличаются весьма большим разнообразием, что вызвано сложной взаимосвязью влияющих на них факторов. В практике существуют различные классификации систем разработки. В данном случае воспользуемся классификацией, в которой за основной признак принята последовательность ведения очистных и подготовительных работ в выемочном поле по отношению к движущемуся очистному забою.

Указанный основной признак дополняется вспомогательными, характеризующими варианты систем разработки: длиной очистного забоя (длинные и короткие забои); направлением перемещения в пространстве очистного забоя в выемочном поле по отношению к элементам залегания пласта (по простиранию, падению, восстанию, диагонали); направлением движения очистного забоя, транспортирования угля, исходящей струи воздуха.

Способ подготовки для пологих пластов принимается панельный. Для пластов средней мощности рекомендуется применять систему разработки столбовую (в вариантах - по простиранию, падению, восстанию). При этом способ управления горным давлением для этих систем - полное обрушение.

Для достижения производственной мощности предприятия в 3000 тыс. т/год отработку запасов угля пласта К₄ по схеме «шахта - пласт - забой» принято производить системой длинных столбов с управлением кровлей полным обрушением с использованием современного высокопроизводительного выемочного оборудования в относительно благоприятных горно-геологических и горно-технических условиях.

При выборе схемы отработки запасов пласта К₄ рассмотрены три варианта:

В варианте 1 отработка запасов угля предусматривается длинными столбами по простиранию «на воду» .

В данном варианте выемка запасов угля будет производиться в неблагоприятных условиях «на воду» с подвиганием очистного забоя под незначительным углом по падению пласта.

Учитывая фактор ведения очистных работ в неблагоприятных условиях «на воду» и наибольший объем горнопроходческих работ на пусковой комплекс, а также осложнение очистных работ наличием геологических нарушений центральной и восточной части лавы 1-3 , необходимость оставления охранного целика в лавах 1-8 под ручей Дежневка, вариант 1 является малоперспективным, а также технологические условия не соответствуют геологическим, в связи с малой глубиной залегания пласта в верхней его части.

В варианте 2 отработка запасов угля предусматривается длинными столбами по простиранию «от воды». Отработка участков неправильной формы и небольшой площади в верхней части пласта предусматривается камерно-столбовой системой .

При данном варианте отработка запасов угля будет производиться в благоприятных условиях «от воды» при практически горизонтальном (0-2°) расположении штреков. Возможность одновременной отработки запасов угля длинными столбами по простиранию и камерно-столбовой системой в верхней части пласта позволит, при необходимости, увеличить мощность шахты. При этом зольность добываемого угля в лавах пускового комплекса наименьшая, в дальнейшем она будет увеличиваться. Данная схема позволяет применить для отработки камерно-столбовую систему на участках с незначительной глубиной залегания, а при ее увеличении применить отработку запасов длинными столбами по простиранию, при этом геологические условия и характеристика угольного пласта полностью соответствует технологическим условиям.

В варианте 3 отработка запасов угля предусматривается длинными столбами по восстанию «от воды» .

При данном варианте отработка запасов угля будет вестись в благоприятные условиях «от воды» при углах падения участковых уклонов (штреков) в 2-4° (с увеличением угла падения до 6-8° в последних лавах). В данном варианте ожидается повышенная зольность добываемого угля в лавах пускового комплекса с последующим её снижением.

Вариант 3 также является малоперспективным, несмотря на то, что работы будут вестись в благоприятные условиях «от воды» в связи с тем, что в лавах 6-11 необходимо оставление охранного целика под ручей Дежневка, а также неравномерное распределение зольности добываемого угля в процессе эксплуатации шахты, а также технологические условия не соответствуют геологическим, в связи с малой глубиной залегания пласта в верхней его части.

К дальнейшему проектированию принят вариант 2 с отработкой запасов угля пласта К₄ длинными столбами по простиранию «от воды», как наиболее оптимальный в рассматриваемых условиях. Данный выбор определяется благоприятными условиями «от воды» при практически горизонтальном (0-2°) расположении штреков и сравнительно небольшим объемом горнопроходческих работ на пусковой комплекс .

Характерным для столбовых систем разработки является проведение подготовительных выработок до начала очистных работ; эти выработки оконтуривают запасы угля в пределах выемочного столба. При отработке запасов угля длинными столбами по простиранию с обрушением, подготовка линии очистного забоя заключается в оконтуривании лавы подготовительными штреками, проводимыми от наклонных стволов к фланговым уклонам (проходка выработок на воду). Уголь транспортируется ленточными конвейерами. От наклонных выработок в сторону проводят штреки (транспортный и вентиляционный) со вспомогательными выработками (заездами, сбойками и др.). По мере отработки подготавливается следующий выемочный столб, для чего проходят новые штреки. Столбовая система разработки устраняет недостатки, присущие сплошной, однако она характеризуется увеличенным первоначальным объёмом проводимых подготовительных выработок. Её применение позволяет повысить нагрузку на очистной забой, улучшить основные технико-экономические показатели.

Запасы угля I и II очереди предусматривается отрабатывать на наклонные стволы.

При отработке III очереди длинными столбами по восстанию с обрушением кровли, подготовка линии очистного забоя заключается в оконтуривании лавы нарезными уклонами, проводимыми от конвейерного и путевого магистральных штреков к нижнему магистральному штреку. Очередной столб подготавливается путём проведения новых наклонных выработок. Система разработки с перемещением забоя по восстанию применяют при высокой водообильности. Система позволяет обеспечить снижение удельного объёма проводимых и поддерживаемых выработок; постоянную длину лавы в пределах выемочного столба (что особенно важно при оснащении очистного забоя механизированным комплексом); простую и надёжную схему подземного транспорта; прямоточную схему проветривания с подачей воздуха к источникам выделения метана (очистной забой, выработанное пространство, уголь на конвейере, подготовительной выработки). Недостатки: большой объём наклонных выработок, проведение и эксплуатация которых обходятся дороже, чем горизонтальных. Данный вариант системы разработки благодаря технико-экономическим преимуществам является наиболее прогрессивным для выемки тонких и средней мощности пластов с углом падения до 12-15є.

При отработке III очереди камерно-столбовой системой разработки, относящейся к системам разработки с короткими забоями, подготовка линии очистного забоя состоит в проведении необходимого количества подготовительных штреков проводимых от магистрального конвейерного и путевого штреков до флангового уклона. После этого производится проходка разрезной камеры с выемкой заходок. Междукамерные целики частично погашаются, в результате чего повышается степень извлечения угля. Междукамерный целик погашается заходками по 6,0м с оставлением технологических целиков между ними шириной 0,6-1 м. Штреки и камеры крепятся анкерной крепью, заходки не крепятся. Основные условия применения технологии с короткими забоями: низкое качество угля (обычно с повышенной зольностью); мощность пласта до 3,5 м; угол падения пласта до 15є (определяется возможностью работы самоходного оборудования); породы средней и вышесредней устойчивости; глубина ведения горных работ до 300 м (т.к. с ее увеличением резко возрастают потери угля в недрах).

Подготовительные забои оборудованы проходческими комбайнами АВМ-20 и П220. В одновременной работе находятся 2 спаренных подготовительных забоя. Один забой, оборудованный проходческим комбайном АВМ-20, ведет работы по восстановлению линии очистного забоя. Второй спаренный подготовительный забой, оборудованный двумя комбайнами П220, ведет работы по дальнейшей подготовке шахтного поля.

Все выработки проходятся по углю и крепятся анкерной сталеполимерной крепью.

6.2 Столбовая система разработки

На выбор размеров выемочного поля по простиранию и длины очистного забоя решающее влияние оказывает способ выемки угля. При механизированной выемке может достигать 1000 м и более.

Размеры выемочных столбов при системе разработки длинными столбами по простиранию составляют 1100-3500 м (размеры шахтного поля по простиранию при отработке запасов I и II очереди).

Размеры выемочных столбов при системе разработке длинными столбами по восстанию составляют 770-1660 м (запасы III очереди).

Оптимальная длинна лав, оборудованных комплексами, на пластах аналогичной мощности и подобных горно-геологических условиях составляет 180-200 м. Параметры систем разработки рекомендованы Институтом горного дела им. А.А. Скочинского в соответствии с отраслевым планом Минуглепрома СССР с учетом возможных водопритоков в горные выработки подмерзлотных горизонтов, однако, в процессе эксплуатации они могут быть скорректированы.

Из-за труднообрушаемой кровли, а также опыта шахт «Джебарики-Хая», «Сангарская-Центральная», «Баренцбург», длина лавы, для облегчения управления кровлей, принята 200 м (по рекомендации Горного института по проектированию предприятий угольной промышленности «Гипроуголь»), что не превышает нормы по условию проветривания п.244 «Правил безопасности в угольных шахтах».

6.3 Камерно-столбовая система разработки

В связи с трудностями в обеспечении механизированными крепями и комплексами, а также вследствие невозможности применения крепей на ряде участков из-за геологических нарушений с амплитудой, превышающей мощность пласта, а также с целью снижения вредного воздействия на окружающую среду разрешено применение технологических схем с короткими очистными забоями с использованием проходческих комбайнов.

Длина выемочных столбов зависит в данном случае от формы отрабатываемых участков и составляет 250-1250 м.

Длина камеры принимается 64 м (по опыту шахты «Эрчим-Тхан»).

Ширина некрепленого пространства камер:

, м (7.1)

где: h₀ - мощность нижнего слоя кровли, м;

- длительное сопротивление породы непосредственной кровли растяжению, кгс/см² (МПа);

- безразмерный коэффициент (0,5-1);

К₁ - коэффициент концентрации давления в месте закрепления нижнего слоя кровли (1,5-2,5);

Н - глубина разработки, м;

К_п - коэффициент пригрузки нижнего слоя (1,1-1,5);

- средняя плотность нижнего слоя кровли, т/м³.

м

Принимаем ширину устойчивого пролета камер 7,5 м.

Продолжительность отработки камеры незначительная, поэтому существенного влияния на устойчивость пролета камеры не будет оказывать.

Исследования устойчивости потолочин и работы междукамерных целиков, проведенные в шахтных условиях, показали, что междукамерные целики воспринимают нагрузку, создаваемую только толщей непосредственной кровли. В период выемки камеры наблюдаются деформация пород непосредственной кровли и отделения ее от основной. Однако расслоений в непосредственной кровле над междукамерными целиками не наблюдается. Это объясняется тем, что породы непосредственной кровли, отделяясь от основной, всей толщей опускаются и нагружают междукамерный целик, вызывая его деформацию.

В процессе разработки пласта целики нагружаются неравномерно. На всех этапах отработки блока камер один из целиков (первой отработанной камеры, затем второй и т.д.) испытывает давление большее, чем остальные. Нагрузка на междукамерный целик возрастает с увеличением числа отработанных камер.

Ширина междукамерных целиков с расширением камеры посредством погашения междукамерного столба при первом обрушении пород кровли:

, м (7.2)

где: К - коэффициент запаса прочности, зависящий от способа выемки (при комбайновой К=1,0);

а - ширина камеры, м;

L - устойчивый пролет камеры после расширения, м;

- средняя плотность пород подрабатываемой толщи, т/м³;

Н₁ - толщина пород до дневной поверхности (при глубине разработки до 200 м);

- длительное сопротивление сжатию угля в массиве, тс/м².

м

Принимаем ширину междукамерного целика 6,5 м.

Расчет ширины междукамерных целиков для последующих камер производится из условий поддержания толщи непосредственной кровли на период выемки угля в камере.

Нагрузка определяется:

, т (7.3)

где: Q₁ - нагрузка, создаваемая консолью пород со стороны соседней отработанной камеры, на единицу длины целика, тс/т;

Q₂ - масса пород над целиком, приходящаяся на единицу длины целика, т;

Q₃ - масса пород кровли пролета камеры, приходящаяся на единицу длины целика, т.

, тс/т

где: h - мощность пород непосредственной кровли, м;

- угол обрушения пород непосредственной кровли со стороны забоя, град (45є);

тс/т

, т

т

, т

 т

т

Ширина целика на контакте с кровлей:

, м (7.4)

м

Принимаем ширину междукамерных целиков 6,5 м.

Расстояние между блоковыми целиками:

, м (7.5)

где: Н_п - максимальная глубина от дневной поверхности до кровли камеры, м.

м

Принимаем расстояние между блоковыми целиками 91,5 м.

Ширина межблоковых целиков:

, м (7.6)

где: Кн - коэффициент учета неоднородности пласта (1,0-1,3);

Кф - коэффициент формы целика;

где: m - высота целика, м.

м

Таблица 7.1. Параметры систем разработок

Наименование параметра	Значение, м
1	2
Столбовая система разработки
Длина столба	1100-3500
Длина лавы	200
Ширина целика между столбами	15-18
Камерно-столбовая система разработки
Длина столба	250-1250
Расстояние между блоковыми целиками	91,5
Ширина межблоковых целиков	18,0
Ширина выемочных камер	7,5
Длина выемочных камер	64,0
Ширина междукамерных целиков	6,5
Ширина подзавальных целиков	1,0
Ширина заходки	5,5
Длина заходки	7,0

Принимаем ширину межблоковых целиков 18 м.

Ширина подзавальных целиков принимается 1 м, исходя из рекомендаций ВНИМИ.

6.4 Способ управления горным давлением

Расчет параметров анкерной сталеполимерной крепи

Расчет произведен в соответствии с «Инструкцией по расчету и применению анкерной крепи на шахтах России », 2000 г.

Исходные данные для расчета параметров анкерной крепи:

- По условиям проходки, охраны и поддержания, проводимые горные выработки относятся к пластовым выработкам, проводимым в массиве. Срок службы выработок до 20 лет.

- Расчётная высота (h, м) и ширина (B, м) в проходке B = 5,5 м; h = 3,85 м.

- Расчётная глубина расположения от поверхности (Н, м) - максимальная глубина от поверхности составит Н = 350 м.

- Тип строения и класс устойчивости пород непосредственной кровли, исходя из горно-геологических условий: разрабатываемый на шахте, не угрожаемый по горным ударам пласт, средней мощностью 3,85 м, выдержан по мощности и углу падения, составляющему 2 - 5 град, принимаем II тип строения пород кровли и III класс устойчивости кровли. Кровля средней устойчивости. При отнесении непосредственной кровли к классу средней устойчивости, с учётом назначения пластовых выработок, принимаем решение о форме поперечного сечения с вертикальными боками и плоской кровлей, совпадающей с кровлей пласта.

- Расчетное сопротивление пород кровли на одноосное сжатие (R_c, МПа) определяется для слоев кровли, залегающих на расстоянии, равном ширине выработки:

R_ск = R_с1 • m₁ • К_с /В, (7.7.)

где: R_с1 - сопротивление сжатию песчаника;

m₁ - мощность песчаника для расчёта;

К_с - коэффициент структурного ослабления;

R_ск = 80 • 5,5 • 0,9/ 5,5 = 72 МПа

Для крепления кровли применяем анкера А20В из стали арматурной винтового профиля диаметром 23 мм, закрепляемых в шпуре двумя ампулами, и протяжённостью участка закрепления стержней более 1 м, расчётная несущая способность которых, по проведённым испытаниям составила Nа= 100 кН. Для крепления боков выработок также намечено применение анкеров А20В, закрепляемых одной ампулой, для которых Nа= 70 кН.

Все рассматриваемые выработки и сопряжения по условиям проходки и поддержания в массиве, с углом залегания пласта до 30⁰ , по расчётной ширине выработок и сопряжений В_с= v(В²₁+В²₂) = 5,5 м, при H/R_ск< 25 и другим факторам соответствуют области применения «Инструкции…»

В выработках и сопряжениях, проводимых в массиве величина расчётных смещений (U_п) кровли определится по формуле:

U_м = U_т • K_б • K_ш • K_в • K_а (7.8.)

где: U_т - типовые смещения пород кровли;

K_б- коэффициент, учитывающий расположение выработок K_б = 1;

K_ш - коэффициент, учитывающий отличие расчётной ширины выработки и сопряжений от В = 5 м, принимаемый равным K_ш = 0,25 • (В - 1);

K_в - коэффициент, учитывающий влияние других смежных выработок, K_в = 1;

K_а - коэффициент, учитывающий степень связывания и упрочнения пород различными конструкциями анкеров K_а = 0,62;

U_м = 5*1*1,125*1*0,62 = 3,5 мм

Принимаем сопротивление анкерной крепи (Р_а) и длину анкеров (L_а) Р_а = 65 кН/м²; L_а = 1,8 м.

В качестве стержней для анкеров применяется сталь арматурная винтового профиля Ш 23 мм со специальной сферической гайкой. Все принятые для применения конструкции должны иметь соответствующие сертификаты с указанием в технических характеристиках значений минимальной прочности на разрыв по гайке, резьбе, соединению стержней и другим ослабленным сечениям.

В качестве демпфирующих податливых элементов анкеров применяем податливые опорные пластины размером 300х300мм и шайбы анкерные выгнутые 100х100 мм. В качестве затяжки применяем металлическую решётку из прутка диаметром 6 мм - ЗР-2,6.

Для определения требуемого расстояния между рядами анкеров применим формулу:

C_k = n_к • N_a.к / В • P_a.к , (7.9.)

где: n_к - количество анкеров в ряду.

C_k = 5 • 100 / 5,5 •65 = 1,4 м

При сравнении расчетного шага (С_к) с требуемым по условию минимальной плотности установки анкеров применим формулу:

C_k = n_k / В • П , (7.10.)

где: П = 0,5 анк/м² для кровли средней устойчивости;

n_k - количество анкеров в ряду. Согласно «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на шахтах России », количество анкеров в ряду должно составлять в зависимости от ширины выработки В , как правило, от 5 до 6 при 5 < В < 6 м. Принимаем 5 анкеров в ряду.

C_k = 5/5,5*0,5 = 1,8 м

Окончательно принимаем для крепления кровли:

Анкера А20В, длиной 1,8 м, диаметром 23 мм, закрепляемых двумя химическими ампулами АП-400 У (АП-470 У), количество анкеров в ряду - 5 шт, шаг установки - 1м.

В качестве демпфирующих податливых элементов анкеров применяем податливые опорные шайбы 300х300 мм и шайбы анкерные выгнутые 100х100 мм. Перетяжка кровли -- металлической решеткой из прутка Ш 6 мм всплошную. Строение полиметаллического анкера А20В представлено на рисунке 17.

В зонах перехода выработкой горно-геологических нарушений (трещиноватость кровли, ложная кровля и т. п.) шаг крепи уменьшается вдвое, до 0,5 м.

В качестве критерия интенсивности горного давления для определения необходимости установки и расчёта параметров анкерной крепи в боках следует принимать степень относительной напряжённости пород и пласта, расположенных в их боках, определяемую по формуле:

у_б = К_в • К_вл • К_о • г ? Н / R_с.б , (7.11.)

где: К_в - коэффициент концентрации напряжений в боках от проходки выработок и сопряжений;

К_вл - коэффициент увеличения напряжений в боках выработок и сопряжений от других выработок;

К_о - коэффициент увеличения напряжений в боках выработок и сопряжений при расположении их в зоне влияния опорного давления от очистных работ;