Гидромеханизированная разработка пологих и крутонаклонных пластов. Гидромеханизированная разработка пологих и крутонаклонных пласто. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Гидромеханизированная разработка пологих и крутонаклонных пластов

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Гидромеханизированная разработка пологих и крутонаклонных пластов
• Анкор: Гидромеханизированная разработка пологих и крутонаклонных пластов
• Дата: 04.04.2021
• Размер: 1.22 Mb.
• Имя файла: Гидромеханизированная разработка пологих и крутонаклонных пласто.doc
• Тип: Пояснительная записка; #191069
• страница: 2 из 6

3.1. Состав и назначение подготовительных выработок принятой схемы подготовки и средств проведения выработок

Данным курсовым проектом принимается этажная схема подготовки с проведением следующих выработок:

1. 
   Пульпотранспортный наклонный ствол – служит для транспортирования пульпы от выемочных штреков до камеры гидроподъема и оборудован желобами; оборудован водоводами, предназначенными для подачи низконапорной воды с поверхности (с обогатительной фабрики) до очистного забоя.
   
2. 
   Грузовой наклонный ствол – служит для транспортирования грузов и вспомогательных материалов и оборудован монорельсами; для отвода исходящей струи из очистного забоя.
   
3. 
   Людской наклонный ствол - служит для перемещения людей и оборудован канатно-кресельной дорогой типа МДК; для подачи свежей струи к вентиляционному штреку.
   
4. 
   Вентиляционный штрек - служит для подачи свежей струи к очистному забою.
   
5. 
   Параллельный штрек - служит для маневренной работы комбайна.
   
6. 
   Аккумулирующий штрек - служит подачи низконапорной воды к забою по водоводам для транспортирования отбитой горной массы; для транспортирования пульпы от очистного забоя до пульпобремсберга.
   

Все характеристики подготовительных выработок приняты на основе действующих паспортов крепления и приведены в таблице 1.
Таблица 1

Показатели	Наименование выработки
	Пульпотранспортный накл. ствол	Грузовой накл. ствол	Людской накл. ствол	Вентиляционный штрек	Параллельный штрек	Аккумулирующий штрек
Форма сечения	Арочная			Арочная
Площадь сечения, м2 - в проходке - в свету	15,0 13,9			9,5 8,3	9,5 8,3	9,5 8,3
Угол наклона вы­работки, град.	23			3 - 5
Способ проведения выработки	Комбайновый
Тип забоя	По углю			По углю
Средства выемки горной массы	К56МГ
Тип крепи	КМПА			Анкерная
Шаг установки крепи, м	1,0			0,9

4.ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ

4.1 Обоснование и выбор средств выемки и их характеристика

Очистная выемка угля при гидравлической способе добычи осуществляется комбайнами типа К56МГ, ГПК6Г и гидромониторами типа 12ГД2, ГМДЦ3М.

В зависимости от степени использования воды в технологическом цикле подземной гидродобыче различают следующие способы выемки:

- комплексная (полная) гидродобыча - способ гидравлической добычи угля, при котором гидроотбойка угля осуществляется гидромониторами различных конструкций, в том числе: дистанционно управляемый гидромонитор ГМДУЗМ и 12ГД2 на давление 12МПа при расходе воды 150 – 450м³/ч, самоходные гидромониторы с программным управлением на давление 12 МПа и расходом воды до 450 м³/ч.

- механогидравлический – способ извлечения полезного ископаемого из очистного забоя механическими или механогидравлическими комбайнами типа К56МГ или ГПК6Г с гидравлическим транспортом горной массы водой низкого давления (напора), которая подается к забою посредствам гибкого шланга.

- добыча с гидротранспортом угля из-под лав, оборудованных механизированными комплексами;

- комбинированный способ – для выемки используется высоконапорная отбойка и механогидравлический способ одновременно, повсюду имеет место гидротранспортирование;

- взрывогидравлический – способ, при котором отделение горной массы от массива осуществляется с помощью буро-взрывных работ, а транспорт ее из забоя и деле осуществляется технической водой низкого напора. Способ применяется при проведении выработок по горным породам средней крепости и смешанным забоем, когда вмещающие горные породы средней крепости или крепкие, но их доля присечки очень мала.

Особенности гидравлической выемки определяются ее спецификой и заключаются в следующем:

- дистанционность выемки;

- отсутствие людей и каких-либо механизмов в забое;

- полное отсутствие крепи в очистном забое;

- управление непосредственной крепью осуществляется временно оставленными целиками угля, частично или полностью вынимаемыми, а ее обрушение может быть самопроизвольным или под действием воды;

- качественное изменение состава каждого процесса и полная поточность очистных и транспортных работ в очистном забое.
В связи с тем, что мощность пласта составляет 3 м, угол падения - в интервале от 18 до 20 градусов, для того, чтобы осуществлять выемку на полную мощность данным курсовым проектом принимается гидравлический способ выемки угля самоходными гидромониторами.

Подобный способ добычи угля отличается увеличением производительности, снижением потерь угля и объёма монтажно-демонтажных работ.

4.2 Расчет параметров гидравлической выемки угля в очистном забое

Гидравлическая выемка угля - самый прогрессивный способ выемки угля, который позволил объединить все процессы выемки угля в один процесс. В настоящее время, это единственное технологическое решение, которое позволило это сделать.

Гидравлическая выемка угля осуществляется струёй воды под большим давлением через насадок из ствола гидромонитора. Угольный массив от сильного удара струи разрушается, отделяясь от массива. Высвободившаяся вода, с большой скоростью, особенно в первый момент, растекается по массиву, подхватывает куски угля и выносит их от забоя. Отбитый уголь и вода формируются в заходке в поток, который выносит весь уголь из забоя и ведет его дальше по назначению.

Исполнительным органом гидравлической выемки является струя воды. Струя – поток жидкости, не ограниченный твердыми стенками или руслом, который сохраняет компактность на определенном расстоянии по длине. Её производительность зависит от её компактности и дальнобойности, т.е. сохранять компактность на большом расстоянии. Эти параметры зависят от характера потока на подходе к насадку и при выходе с него.

Вода, подаваемая по трубам к гидромонитору, характеризуется большой турбулентностью, вызванной различными поворотами, изменениями сечения и другими возмутителями потока. Ствол гидромонитора выполняет функцию сглаживания возмущений, но не полностью. Поэтому в стволе устанавливаются специальные успокоители, которые имеют различные формы (решетчатая, сотовая, в виде концентрических окружностей и спирали).

Расчет производительности гидроотбойки (по методике ВНИИГидроуголь)

Производительность гидроотбойки необходима для установления нагрузки на выбранный участок или пласт и для расчета в дальнейшем всех технико-экономических показателей.

1. Расчет необходимо начинать с определения главного показателя – необходимого рабочего давления в канале ствола гидромонитора. Его определяют из следующего неравенства:

,

где Rу – условный предел прочности угля, МПа; Определяется по нескольким формулам:







=2,2

где Vг – выход летучих;

Ас – зольность угля;

у – толщина слоя спекания;





Выбираем наибольшее значение Rу = 2,4 МПа.

7, 2МПа ≤ Р ≤ 14,4МПа

Выбираем среднее значение Р = 12 МПа.

2. Определение расхода воды через насадок гидромонитора:



где μ – коэффициент формы насадка (0,95÷ 0,97);

dн – диаметр насадка, мм; Может быть принят из следующего параметрического ряда:

Таблица 2

dн, мм

24

25

28

30

32

Курсовым проектом принимается диаметр насадка dн = 28 мм.



3. Определение консистенции пульпы при отбойке.



где Ркр – критическое давление, МПа. Определяется по формуле:



ψ – теоретическая консистенция – отношение массы твердого вещества к массе израсходованной воды, взятой за один и тот же промежуток времени. (0,33÷ 0,4).



Это отношение является предельным, поэтому курсовым проектом принимается значение теоретической консистенции ψ = 0,33.

4. Определение теоретической производительности гидромонитора:

т/ч



5. Определение производительности гидромонитора по очистному забою:





где Кm – коэффициент, учитывающий влияние мощности пласта.

Кm –определяется по формуле:





Кl – коэффициент, учитывающий относительные размеры заходки. Определяется по формуле:



где l – наибольшая диагональ заходки. Определяется по формуле:





Курсовым проектом для расчетов принимается l равная 10м.





Кг – коэффициент, учитывающий влияние горно-геологических факторов. Определяется по формуле:



где α – угол падения в градусах;



6. Определение рабочей струи гидромонитора. Длина рабочей струи является критерием компактности струи. Это участок, на котором сохраняется давление не менее критического (Ркр). Определяется по формуле:



где Кф – коэффициент формы потока, зависящий от типа гидромонитора. Для гидромонитора 16ГД2 Кф = 3.

ε – коэффициент, учитывающий турбулентность потока. Определяется по формуле:



где ν – коэффициент вязкости, равен 10^-6;

Dств – диаметр ствола гидромонитора, зависящий от типа гидромонитора; Для гидромонитора 16ГД2 Dств = 0,14м.





Курсовым проектом для расчетов принимается lр=10м.

7. Определение фактической консистенции пульпы:





8. Определение эксплуатационной производительности гидромонитора. Определяется по формуле:





где Кн – коэффициент надежности, учитывающий простои, поломки, отключение воды и другие факторы. (0,8÷ 0,85)

4.3 Определение параметров системы разработки и очистного забоя

Основным параметром каждой камерно-столбовой системы является ширина выемочного столба. Другими параметрами – размеры заходок по длине и ширине, размеры подзавальных и надштрековых целиков.

При расчете ширины столба исходят из принципа равенства действующей на выемочный столб нагрузки его несущей способности, предложенного академиком Л.Д. Шевиковым и усовершенствованная профессором В.Н. Фряновым.

Расчет размеров выемочных столбов при двухсторонней выемке

Расчет размера верхнего целика (уступа). Определяется из следующего неравенства:

,

где lк – размер консоли над выработанным пространством, м;

В – ширина верхнего целика, м;

а – ширина выемочной выработки, а = 2,6 м;

В1 – ширина нижнего целика, м;

К1 1- коэффициент распределения пород на верхние и нижние выемочные столбы. Для пластов мощностью более 3 м К1 1 принимается равным 0,33. Для пластов мощностью менее 3 м К1 1 принимает значение от 0,35 до 0,38.

γ - плотность залегающих пород, равна 2,5 м³/т;

Н – глубина работ, 190 м;

- предел прочности угля на одноосное сжатие, 900 кг/см2;

n – коэффициент запаса прочности (1,1 – 1,6);

1. 
   Расчет размера нижнего целика (уступа). Определяется из следующего неравенства:
   

,

Для дальнейших расчетов принимаем размер верхнего целика В = 8 м. А размер нижнего столба можно принимать в 1,5 – 2 раза больше верхнего. Следовательно В₁ = 10 м.

2. 
   Определение размеров целиков
   
   1. 
      размер подзавального целика определяется по формуле:
      

,

где l_ц – длина целика, равная ширине заходки, м;

φ – угол обрушения пород кровли (18 ⁰ - 22 ⁰);

Н _акт – высота активной зоны пород кровли, действующих на целик.

Н_акт = (6÷8)m, 21 м;

m – мощность пласта угля, м;

2. 
   размер подзавального целика треугольной формы определяется по формуле:
   

3. 
   Потери угля в заходке и их расчет
   

При отработки заходок потери зависят от следующих обстоятельств:

- правильного расчета параметров заходки;

- соблюдения порядка ведения очистных работ;

- квалификации рабочих;

Общие потери по заходке определяются по следующей формуле:

П_общ = П_ц + П_п + П _ну,

где П_ц – потери в целиках;

П_п - потери в потолочине;

П _ну – потери от недомыва угля;

1. 
   потери в целиках угля треугольной формы определяются по формуле:
   

П _цΔ = п_ц*а²_п1/2*γ*m;

П _цΔ = 2*2*1,4*3 = 17 т

2. 
   потери в целиках угля ленточной формы:
   

П_цл = l_ц*а_п* m* γ;

П_цл = 8*4*3*1,4 =122 т

3. 
   потери в потолочине:
   

П_п = х*у* m*К_п*γ;

П_п = 23,2*8*3*0,02*1,4 = 15 т

где К_п – коэффициент потерь в потолочине, зависит от размеров заходки (0,02÷ 0,05);

4. 
   потери от недомыва угля:
   

П_ну = х*у* m*К_н*γ;

где К_н – коэффициент недомыва (0,05÷ 0,07);

П_ну = 23,2*8*3*0,05*1,4 = 39 т

П_общ = 17+122+15+39 = 193 т
Z_пром = x*у*m*– N_штр*L_штр*S_печ*,

Z_пром = 23,2*8*3*1,4-2*8*5,5*1,4= 646-120=656т

Общий коэффициент потерь по заходке составляет:



Тогда коэффициент извлечения равен:



Для расчетов курсовым проектом принимается К_извл = 0,8
Данным курсовым проектом принимается система разработки длинными столбами по простиранию с гидравлической выемкой угля в коротких очистных забоях (заходками) из диагональных выемочных печей.