Розрахунок магістрального конвеєрного штреку

26

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Загальні відомості про шахту

Поле шахти «Україна» розташоване на Красно армійському горно - промисловому районі. По адміністративному розподілу відноситься до Красноармійського району Донецької області. В промисловому відноси ні шахта віднесена до державної Донецької вугільної компанії. Безпосередньо біля кордону шахтного поля проходе одноколійна залізнична дорога Красно армійська--Донецьк. Розміри шахтного поля складають :

по про стиранню--7 км.

по падінню --7.02 км.

Шахта збудована по проекту інституту «Дніпрошахт» та здана в експлуатацію в 1963 році з проектною потужністю 1800 тис. тон вугілля в рік. Виробничі потужності шахти до 1995 року складала 0.85 млн.т. на рік. З 1995 року шахті установлена виробнича потужність в обсязі 600 тис.т , з 2004 року-400 тис.т. В процесі експлуатації відпрацьовані бремсбергові поля та два ступеня похилих полів.

Режим роботи підприємства щодобовий і складає чотири зміни по 6 годин, одна з змін - ремонтно-підготовча. На поверхні 3 зміни по 8 годин з двома вихідними на неділю. Число робочих днів складає в середньому 350 за рік. Видобуток по шахті складає 370 тисяч тон на рік. На останній час розробляються пласти К8 , L₂ , видобуток складає 1000 т/добу.

1.2 Коротка геологічна і гірнича характеристика шахти

В межах шахтного поля згідно геологічного звіту по до розвідку запасів від 15.09.89 залягають пласти m₂ ,m_{3 ,} L₈ ,L₇ ,L₃ ,L₂ ,L_1, К 8. Найбільш перспективними являються пласти L_{1 ,} К 8 , L₂ потужність яких складає ( 0.9- 1.06) м.

Пласт L₂ має простий устрій , не стійкий по потужності. Зміна потужності пласта зв'язана з розливами. Покрівля пласта складається з аргіліту тріщинуватого , що визиває його обвалювання на значних площинах. Вугілля та породи на дільницях розмивів зниженої міцності, щільність вугілля 1.35 т\м. За класифікацією Дон УГИ породи покрівлі віднесені до нестійких, а на розмивах дуже нестійких. В підошві пласта залягає аргіліт темно-сірий середньої стійкості.

Опір вугілля різанню складає 240 кг\см, кріпость ?-1.5.

Пласт К8 складного сбурівання, складається з 3-4 вугільних пачок з при слойками аргіліту міцністю ?= 2-3, темно-сірого слабої стійкості, потужністю 0.01-0.08 м. Вугілля чорне, наполовину скраве, з включенням сирнистого колчедану в виді лінз. Гіпсометрія пласта різко хвиляста з падінням на схід 10-15. Основна крівля пласта складається з міцного тріщинуватого вапняку, потужністю до 4 м, з обвалю вальними можливостями.

В підошві пласта залягає сірий аргіліт слоїстий потужністю від 0.3 м до 0.8 м ,середньої стійкості ?=4. Щільність вугілля К8 складає 1.33 т\м3, міцність ?=3.

Пласт L₁ має просту будову. Покрівля пласта представлена обводненним піщаником L_{1 S} L₂ по потужністю від 24.0 до 27.0 м.

Піщаник безпосередньої і основної покрівлі хрупкозирнистий або середньозернистий.

По стійкості ці піщаники відносяться до нестійких (Б2) , по обвалюваності до середньообвалювальних (А2).

Безпосередній грунт пласта - аргіліт потужністю від 0.0 до 6.6 м або алевроліт потужністю від 0.0 до 0.4 м. При обводнені грунту пласта пучиться, стає в'язким, рухливим. Категорія порід грунту - нестійкі (П1), схильність до розмокання при зволоженні - високі до повної втрати несучої здібності.

Всі вугільні пласти до 900 м знаходяться в зоні газового вивітрювання. Шахта «Україна» умовно віднесена до 1 категорії по метану, пласти небезпечні по викидам та гірничим ударам. Вугільний пил безпечний по вибуху, вугілля не самовозгорається, притік води на пластах складає до 10 м3-рік.

1.3 Розкриття та підготовка шахтного поля

Розтин шахтного поля здійснюється двома вертикальними центрально-подвоєними стволами та капітальними квершлагами. Стволи пройдені до горизонту 210 м. Від горизонту 210 м пройдені похилі конвеєрний і вентиляційний квершлаги на горизонт 570 м. Головний ствол діаметром 7 м служить для видачі вугілля, допоміжний ствол №1 діаметром 7 м призначений для видачі породи і виконання усіх допоміжних операцій по стволу поступає у шахту свіже повітря.

Для забезпечення провітрювання шахти використовуються шурфи № 4,7,8 (7 обладнаний клітьовим підйомом). Вентиляційні свердловини №9, 11 пробурені на повну глибину і вводяться у експлуатацію.

Ведуться підготовчі роботи з буріння на північному крилі шахтного поля повітроподаючої ( у перспективі вентиляційної) свердловини №10, що дозволить забезпечити необхідною кількістю повітря північне крило шахти.

Ведуться роботи з проведення північних магістральних відкотного і конвеєрного штреків гор. 570 пл.К8. Проведення цих виробок необхідно для підготовки центральної і північної панелей шахтного поля.

На шахті прийнята панельна схема підготовки. З 2004 р. очисні роботи ведуться тільки у південній( ухил №1, 3-я сходина) частині шахтного поля. У північній частині шахтного поля роботи припинено. Розмір панелей по простиланню - 2100 м, по падінню 750- 900м. Панелі по падінню діляться на яруси. Похила довжина ярусів відповідає довжині лави 150-200 м. На південному крилі гор 570 м у відповідності із затвердженими проектами і робочою документацією підготовляються ухили №1 ,3 сходини по пластах К 8 , L_2.

На сьогодні ведуться роботи з підготовки 10 південної лави похилу №1 пласта L₂ з сходини, 9 північної лави похилу №1 пласта К8 з сходини.

1.4 Механізація та організація очисних робіт

Для видобутку вугілля на шахті використовуються механізовані комплекси типу КМ-88, КД-80, КД-90, ДМ. Виймання вугілля в очисних вибоях розробляємих пластів здійснюється комбайнами 1К-101У , К-103, 1ГШ-68.Доставка вугілля по лаві здійснюється конвеєрами СПЦ-26, СП-87 ПМ. Управління покрівлею методом загального обвалювання, за допомогою секцій покріплення. Для живлення секцій використовують водяну емульсію, тиск створюють масло станції типу СНТ-32. Для боротьби з пилом використовують зрошувальні установки. Секцій покріплення переміщаються послідовно за проходом комбайну ,а за ними засувається вибійний конвеєр. Добове переміщення лінії вибою складає 1.3-2.5. Ширина захвату залежить від стану покрівлі і складає 0.63- 0.8 м. За добу вдається здійснити 2-4 циклу. Видобуток на лаву складає 400-800 т\добу, можливості техніки не використовуються в повну силу, в зв'язку з складними геологічними умовами, обмовленими дуже не стійкою покрівлею.

Подальше транспортування гірничої маси здійснюється стрічковими конвеєрами. Доставка матеріалів за допомогою лебідок, площадок , та в вагонах.

Організація робіт в чотири зміни. В першу зміну - ремонтну, проводиться ремонт обладнання, підготовка ніш, доставка матеріалів , перевірка обладнання під навантаженням. Послідовні зміни - видобувні, проводиться виїмка вугілля комбайном, управління покрівлею, БВР по виїмці ніш.

1.5 Механізація та організація підготовчих робіт

Проведення гірничих виробіток на шахті здійснюється комбайновим та методом БВР, вузьким ходом. При проведенні виробок комбайнами типу ГПКС, П-110 навантаження гірничої маси здійснюється на скребкові та стрічкові конвеєри. При проведенні способом БВР навантаження за допомогою машин типу 1ПНБ-2 та скреперних установок та на ланцюговий конвеєр. Буріння шпурів за допомогою ручних с верл типу СЄР-19Д, а по міцним породам колонковими свердлами, встановлених на навантажувальних машинах.

Форма виробіток арочна, іноді трапецевидна. Покріплення використовується типу КМП-АЗ-АЛ-15.5 11.2, іноді КПП-Т (КПС-З). Затяжка бортів за допомогою ж\б затяжки та металевої сітки.

Доставка матеріалів та елементів покріплення в вагонетках та площадках по рельсовій колії 900м за допомогою електровозів, лебідок і комбайнових доріг ДКН. Лебідки використовують також для пересування обладнання типу ЛВД-24, ЛВД-13.

Провітрювання виробіток за допомогою вентиляторів ВМ-6М, або ВМЄУ-6, по трубам діаметром 600 мм.

Проведення виробок організовано в чотири зміни, бригадою прохідників. В кожну зміну виходить одна ланка, яка здійснює роботи згідно графіка організації робіт. Найбільш досягнуті темпи проведення складають 200 м\міс, а для капітальних виробок (50-80) м\міс. низькі темпи проходки обмовленні нестачею матеріалів та високою долею ручної праці

1.6 Транспорт на шахті

На сьогодні на шахті застосовуються повна конвеєризація з видачі вугілля. По дільничних горизонтальних і похилих виробках панелей. Вугілля транспортується з використанням стрічкових і скрипкових конвеєрів. Для забезпечення допоміжного вантажопотоку використовуються одно кінцеві підйомні по похилих виробках, а також електровоз ні відкатки у на вколоствольному дворі (гор.210), і по відкатному штреку гор.570 пл. К8.

По вентиляційних дільницях штреках для доставки матеріалів використовуються канатні надґрунтові дороги типу ДКН, лебідки типу ЛВД,ЛШВ,ЛВ.

Вугілля з лав по конвеєрних штреках транспортується конвеєрами 1 ЛТ-80У, 1л-80У.

Далі по похилу №1 пласта L₂ і похилу №1 пласта К8 вугілля транспортується конвеєрами 1Л100К, 2Л-100У до бункера на магістральний конвеєрний штрек гор.570 м. По магістральному конвеєрному штреку вугілля транспортується конвеєром 1Л-100К. По похилому конвеєрному квершлагу (2 конвеєра 3Л-100У-02) транспортується через бункер (V=1000 м3) на головний відкаточний квершлаг гор.210 на конвеєр 1Л-100К, яким доставляється у завантажування головного ствола.

1.7 Стаціонарні установки

1.7.1 Підйомні установки

Головний ствол і допоміжний ствол №1 пройдені до гор.210м. Головний ствол діаметром 7 м, обладнаний двох скіповим вугільним підйомом з машиною 2Ц-6х2.4Д. Привід машини редукторний від асинхронного електродвигуна потужністю 1250 кВт, забезпечує максимальні швидкості 7.35 м\с. Скіпи вантажопідйомністю 9 т гірничої маси. Підйом здійснює видачу видобуток з гор.210 м.

Допоміжний ствол №1 обладнаний двох скіповим породним і двох клітьовим підйомами.

Підйомна машина породного підйомна НКМЗ 2х4х1.8 з редукторним приводом від асинхронного електродвигуна потужністю 400 кВт. За своїми технічними можливостями підйомна машина може працювати до гор.320 м включно. Максимальна швидкість підйому 5.2 м\сек вантажопідйомністю 6 т породи.

Підйомна машина клітьового підйому НКМЗ 2х5х2.3 потужністю 850 кВт. За своїми технічними можливостями підйомна машина може працювати до гор.570 м включно, максимальна швидкість підйому 5.3 м\сек. Кліті одноповерхові, на вагонетку ВГ-3.3 у поверсі. На південному підйомі установлена підйомна машина МПБ 6.3-3.15-0.63 з редукторним приводом від двох асинхронних двигунів потужністю до800 кВт.

1.7.2 Вентиляційні установки

Шахта віднесена до першої категорії по метану та вибуху вугільного пилу. Прийнята флангова система провітрювання по всасуючий схемі, а для провітрювання забоїв зворотно поточна. В шахту подають 197 м3\с повітря, максимальна депресія вентиляційної мережі складає 360 мм.вод.ст. Свіже повітря поступає в ствол, потім корінним квершлагам та штрекам, відпрацьоване повітря виводиться через шурфи. На шурфу №11 встановлений вентилятор ВЦ-31.5, на шурфу №8 ВЦ-31.5, на головному стволі ВШЦ-166. Біля скважени №9 обладнується також установка ВЦ-31.5.

Зміна режиму роботи вентиляторів здійснюється зміною кута установки лопаток робочих коліс. Опрокид струменя при аварії передбачено шляхом засосу повітря з шахти по обвідному каналу. Режим роботи вентиляторів контролюється дистанційно, з пульта диспетчера.

1.7.3 Водовідливні установки

На шахті діє багатоступінчата система відкачки води з гірничих виробок. Вона складається з дільничних та головних установок та системи трубопроводів різного діаметру. Головний водовідлив розташований в районі навколо ствольного двору горизонту 210м .Камера водовідливу обладнана 6 насоса типу ЦНС-300-300 потужністю 400 кВт кожний. Постійно в роботі два насоса, які подають воду на поверхню по трьом трубопроводам діаметром 250 мм по допоміжному стволу. Насоси працюють в ручному режимі ,хоча передбачена їх автоматизація.

Для відкачки притока, який надходить з північних панелей, знаходиться в експлуатації водовідливна установка біля шурфу №7. В насосній камері встановлено 3 насоси типу ЦНС-300х480 з притокам кожного від електродвигуна потужністю 630 кВт, 1500 об\хв. Відкачка води на поверхню здійснюється одним насосом по двох трубопроводах O =200 мм, прокладених по свердловинах.

Дільничні водовідливні установки в похилих пластів К 8 , L₂ обладнані кожна трьома насосами типу ЦНС-180-425 з приводом кожного від електродвигуна потужністю 315 кВт 1500 об\хв. Відкачка притоку від кожної з камер здійснюється одним насосом по одному трубопроводу O=150 мм у водозбірники водовідливних установок гор.210м.

Водовідливна установка у похилі №4 пл. L₂ обладнана трьома насосами типу ЦНС 60-250 з приводом кожного насоса потужністю 76 кВт ,1500 об\хв, другий типу ЦНС -105-98 з приводом потужністю 55 кВт, 3000 об\хв. Відкачка притоку на гор. 210м здійснюється одним насосом по одному трубопроводу O=150 мм прокладеному по похилому ходку.

Станом на 01.01.07 р нормальний приток води в шахту складає 240 м3\год. Очікуваний приток при розвитку гірничих робіт нижче гор.570 -600 м3\год.

1.8 Електропостачання

На поверхні шахти с монтована підстанція ГПП, яка розподіляє енергію 6 кВ по технологічним ланкам. Живлення ГПП здійснюється від районної підстанції «Лісовська» напругою 110 кВ по двом повітряним лініям. На ГПП встановлено два блока трансформаторів типу ТДТНШ потужністю 25 мвт. В межах шахти розподіл енергії здійснюється по кабельним мережах 6 кВт та 0.4 кВт. В підземні виробки енергія 6 кВт подається по 3 кабелям ЦНСК 3х120 через стволи, а також додатково через шурфи. В районі навколо ствольного двору, знаходиться камера ЦПП, в якій знаходиться комплектні високовольтні пристрої КРП типу РВД-6 в кількості 24 шт. За допомогою КРП розподіляється по підземним технологічним ланкам :очисні та підготовчі вибої, транспорт, тягові підстанції, водовідлив. На пластах встановлені допоміжні РПП-6, розподільні пункти від яких живляться пересувні підстанції ТСВП 630, ТСВП 400\6, ТСВП 250\6. За допомогою їх енергія 6 кВ знижується до 0.66 кВ. Ця напруга є основною для машин і механізмів дільниць. Ручні інструменти та мережа освітлювання отримають напругу 127 В від проміжних трансформаторів 0.66\0.127 типу АПШ-1, АП-4.

В лініях зв'язку управління ,сигналізації використана напруга до 36 В. Резервування підземних споживачів - 1 категорії забезпечено прокладкою резервних кабелів та установкою резервних підстанцій. Система управління електропостачанням шахти в ручному режимі, частково дистанційно.

1.9 Автоматизація виробничих процесів

На шахті «Україна» багато технологічних процесів автоматизовані. До таких процесів належать:

· обмін вагонеток допоміжного стволу №1 гор.210.

· підйомні установки головного і допоміжного стволів.

· конвеєрний транспорт у шахті.

· підземні підйомні установки вантажні і людські.

· обмін вагонеток у надшахтній будівлі допоміжного стволу №1.

· насосні установки на поверхні.

· вентиляторні установки шурфів №7, 8.

· насосні установки на горизонтах.

Для цих цілей застосовуються набори апаратури керування у виконанні РВ, що поставляються заводами -виробниками.

Автоматизація технологічних процесів направлена на полегшення умов праці і підвищення безпеки виробництва, звільнення робочих, де це є технічно можливим і економічно доцільним, підвищення продуктивності праці і зниження собівартості видобутку вугілля, а також на економію електричних і матеріальних ресурсів.

1.10 Організація ремонтної служби на шахті

На шахті діє спеціальний підрозділ, який здійснює ремонт ,монтаж обслуговування та експлуатацію мереж та механізмів. Служба під чинена головному механіку і складається з бригад та цехів по ремонту вибійного обладнання , гідравліки, електричних мереж і апаратів, монтажу демонтажу та інших. Підрозділ забезпечений відповідними інженерними та робітничими страхів'ями. В межах дільниць також передбачені механіки а відповідний штат електрослюсарів чергових та ремонтників. В основу ремонтної покладена планова система обслуговування та ремонту шахтних машин та електричних мереж, згідно графіків та рекомендацій заводів - виробників.

Основою системи є проведення своєчасний огляд, ремонт з ціллю зниження зносу та виявлення елементів, які мають значний знос. При цьому застосовуються такі види обслуговування: ТО-1,ТО-2, ТО-3, ТО-4- технічне обслуговування щозмінне, щодобове, недільне, двох недільне технічне обслуговування. Передбачено також цілий ряд текучих ремонтів в (ТР) та частково капітальні ремонти (КР). Для стаціонарних установок перед бачені наладки та ревізії піврічні та річні НРП, НРГ, які проводяться спеціалізованими бригадами наладнаних управлінь по графікам.

Для забезпечення робіт служба ЄМО має також цехи зварювальний, токарний, кузню, склади ГСМ та матеріальні ГШО.

1.11 Охорона навколишнього середовища та природних ресурсів

В межах дії шахти мають місто такі негативні наслідки видобутку вугілля як наявність породних відвалів, злив шахтної води неприродної для подальшого використання, ерозія земель в наслідок зміщення пород в зоні виїмки вугілля та інші. Для зменшення негативної дії вказаних наслідків впроваджені такі дії. Проводиться трамбування відвалів щоб зменшити вивітрювання та їх площину, заплановано також зрощування гірничої маси . По можливості частка породи залишається в шахті для закладки пустих місць, але безпородної системи видобутку не застосовано.

Шахтна вода частково освітлюється в відстійниках, але її становище дуже неважливе, і вода поступає в водорозділ з шкідливим змістом. Необхідно вкласти значні суми для приведення очисних споруд до санітарних норм. Практично рекультивація ерозійних земель не проводиться, При веденні гірничих робіт частково залишаються охоронні цілики під важливими у частками на поверхні.

Для доведення заходів по охороні навколишнього середовища необхідно впроваджувати сучасні технології видобутку вугілля та значні грошові вклади на будову систем очистки води.

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Вибір засобів механізації підготовчих робіт

Згідно гірничогеологічного прогнозу шахти, магістральний конвеєрний штрек пласта К8 буде проводитися для підготовки нової лави, буде використовуватися для доставки матеріалів, а також видачі відпрацьованого струмені повітря. Загальна довжина виробки до 2000м.

Кріплення виробки металевим кріпленням АП-13, використовується залізо- бетонна затяжка. Переріз виробки в світу складає 13,8м2, в проходці 15,9м2. Виробка проводиться по вугільному пласту К8 потужністю 1м, переріз по вугіллю складає 5м2. Вугільний пласт складний з прослойками аргіліта. Покрівля пласта складає аргіліт, а потім Вапняк плитчатий скритнослоїстий, міцністю до t= 6/7. Підошву пласта складає Алевроліт грубослоїстий, іноді заміщається пісчаником, міцністю t=4-6. Можливий приток Води до 3м3/год.

Проведення виробки передбачено комбайновим методом, з ціллю досягнення високих темпів проведення.

2.2 Вибір раціонального режиму роботи прохідницького комбайна

Вибір раціонального режиму комбайна зі стріловидним виконавчим органом виконується по номограмі, на якій відображаються залежності завантаження на валу двигуна виконавчого органа при руйнуванні породної і вугільної частини вибою, теоретичної та технічної продуктивності від швидкості переміщення органа, а також параметри енергетичних втрат.

Для отримання високих темпів проведення виробки, в проекті передбачено використати комбайновий метод, який дозволить звести до мінімуму ручну працю та механізувати всі основні процеси по руйнуванню і навантаженню гірничої маси. Для гірничогеологічних умов проекту шахти можливо використання декількох прохідницьких комбайнів, тому необхідно зробити їх технічний аналіз, та здійснити вибір найбільш підходящого до заданих умов. Для цього складемо порівняльну таблицю технічних можливостей серійних комбайнів.

Таблиця 2.1 - Характеристика комбайнів.

Згідно заданих умов, проектом приймається Комбайн КПУ, який дозволить максимально механізувати всі головні процеси проведення і досягти високих темпів проходки.

Визначення стійкої потужності двигуна виконавчого органа

Потужність двигуна, що відповідає стійкому моменту, кВт.

(2.1)

де М_ст - стійкий обертовий момент дпигупи виконавчого органу, н * м;

n_ст - кількість обертів ротора двигуна відповідно стійкому моменту в

умовах шахтної електричної мережі, (1460+1480) об/кв;

 Н•м (2.2)

де Мmaxц - фактичний максимальний обертовий момент двигуна в умовах

реапьної електричної мережі, n х м;

(2.3)