Лекции Проектир шахт ТПП-17. Прогрессивные системы разработки пластов и механизация горных работ

• Название: Прогрессивные системы разработки пластов и механизация горных работ
• Дата: 19.06.2022
• Размер: 396.44 Kb.
• Имя файла: Лекции Проектир шахт ТПП-17.docx
• Тип: Документы; #603500
• страница: 8 из 8

ЛЕКЦИЯ № 17
5.3. Принципы формирования вариантов технологической схемы реконструируемой шахты

Проблема формирования альтернативных вариантов реконструкции шахт продолжает оставаться актуальной на разных этапах развития угольной промышленности. В условиях рынка данная проблема приобретает новые аспекты, поскольку при этом возникают вопросы оценки прогнозируемых изменений рыночных соотношений спроса и сбыта продукции, уровня цен на уголь и продукты обогащения. Выбранный вариант реконструкции шахты должен быть не просто лучшим из рассматриваемых, но и достаточно высоко рентабельным, обеспечивающим прибыльную работу реконструированной шахты в условиях рыночной конкуренции.

В соответствии с принятой выше постановкой задачи реконструкции шахты, формирование и конструирование возможных вариантов технологической схемы реконструируемой шахты (ТСШ) осуществляется на основе сведений о горно-геологических условиях шахтного поля, о современном и перспективном состоянии технологии и техники разработки угольных пластов, о социально-экономических условиях работы предприятия. Это позволяет установить исходное множество вариантов технологических решений по производственным процессам и объектам и оценить условия применения таких решений.

Выбор решений по вскрытию, подготовке и отработке горизонтов, пластов и участков действующей шахты определяется:

- сложившимся на шахте состоянием горных работ, конфигурацией и размерами шахтного поля (горизонта), распределением имеющихся запасов угля, потенциальной возможностью использовать часть ей соответствующих горных выработок в процессе строительства и эксплуатации нового горизонта, необходимостью в ряде случаев совмещать вскрытие и подготовку нового горизонта с эксплуатацией действующего и т. п.;

- альтернативными решениями по: реконструкции, модернизации, комплексной механизации шахты с увеличением ее мощности в разных размерах или без него; объединению технологических комплексов либо горных работ соседних предприятий; продлению срока службы или досрочной ликвидации отдельных нерентабельных шахт (добывающих уголь недефицитных марок в особенно неблагоприятных гор­но-геологических условиях) и др.

Закономерности формирования объемно-планировочных решений по вскрытию новых горизонтов угольных шахт можно выразить прежде всего количеством, местоположением и технологическими функциями существующих вскрывающих выработок, обеспечивающих сообщение действующего горизонта с поверхностью. В качестве основных технологических функций этих вскрывающих выработок следует рассматривать: 1) подачу воздуха в шахту; 2) спуск-подъем материалов, оборудования, людей; 3) выдачу угля и породы на поверхность; 4) выдачу исходящей струи воздуха.

Для действующих шахт принципиально возможными решениями по вскрытию новых горизонтов являются: 1) сооружение нового откаточного горизонта путем углубки действующего главного и вспомогательного стволов; 2) то же путем проходки новых стволов на существующей или на новой промплощадке; 3) использование существующего откаточного горизонта в качестве основного (без углубки и проходки стволов) путем проведения одного или нескольких транзитных транспортных уклонов; 4) то же с доработкой небольших оставшихся запасов ступенчатыми уклонами.

Возможны различные комбинации указанных решений, закономерности формирования которых определяются возможными сочетаниями элементов четырех групп:

- стволы главные: действующие – х’₁ и новые –х₁;

- стволы вспомогательные: действующие - х’₂ и новые - х₂.

Дизъюнкция



описывает все множества таких комбинаций (вариантов). Принципиальная схема формирования вариантов может быть представлена в виде графа, изображенного на рис. 5.2.

В процессе формирования схем вскрытия бывает необходимо также рассмотреть следующие вопросы: целесообразность одногоризонтного или многогоризонтного вскрытия оставшихся запасов с учетом угла падения пластов и схем проветривания; обоснование расположения основного горизонта и его функций, а также необходимость создания дренажного горизонта; обоснование вертикаль-

ной и наклонной высоты этажа (горизонта) при одногоризонтном и многогоризонтном вскрытии; рациональное расположение вентиляционных стволов и скважин большого диаметра и их использование для ускорения вскры­тия и подготовки запасов.


ДГС – действующий главный ствол; НГС – новый главный ствол; ДВС - действующий вспомогательный ствол; НВС – новый вспомогательный ствол; ● – основные варианты вскрытия горизонта.

Рисунок 5.2. принципиальная схема формирования элементов технологической схемы шахты

По аналогии со схемами вскрытия закономерности формирования схем вентиляции шахтного поля определяют сочетания действующих –х^’₃ и новых - х₃ воздухоподающих стволов (скважин), действующих -х'₄ и новых - х₄ вентиляционных стволов и скважин, а также главных и вспомогательных стволов. В общем случае множество вариантов схем вентиляции определяет дизъюнкция


На основе выявленных взаимосвязей всех основных элементов ТСШ на рис. 5.3 представлена принципиальная морфологическая схема, композиционно отражающая эти взаимосвязи и нормализующая принципы формирования вариантов выполнения четырех основных функций ТСШ:

1) транспорт (основной) - угля от выемочной машины до его погрузки на поверхности


2) транспорт (вспомогательный) - людей, материалов, оборудования и породы



3) вентиляция - подача свежей струи



4)вентиляция - выдача исходящей струи



Разработанные структурные формулы достаточно наглядно отражают необходимость минимизации числа элементов функций У₁, У₂,У₃, У₄ и преимущества малооперационных ТСШ.

Анализ научных исследований опыта проектирования и практики эксплуатации шахт позволил сформулировать следующие основные требования к вариантам вскрытия и подготовки новых горизонтов реконструируемых шахт:

1) максимальное сокращение продолжительности строительства нового горизонта за счет объемно-планировочных решений, снижающих объемы горных капитальных работ и ведения этих работ по возможности несколькими забоями и независимо от эксплуатационной деятельности тахты;

2) создание благоприятных условий для эффективного использования высокопроизводительной техники на основных производственных процессах посредством;

- расположения выработок в прочных разгруженных от горного давления породах, обеспечивающего их содержание в состоянии, требуемом нормами эксплуатации и правилами безопасности;


Рисунок 5.3. Морфологическая схема формирования элементов технологической схемы шахты

- применения транспортных и вентиляционных схем, обеспечивающих небольшое число перегрузок, небольшую длительность доставки рабочих к месту работы, повышенную надежность проветривания и средств транспорта;

- обеспечения высокой концентрации горных работ, в основном за счет повышения нагрузки на наклонную выработку, пласт, горизонт, а также увеличения длины выемочных столбов, способствующего сокращению числа монтажей и демонтажей выемочного оборудования.

Варианты подготовки шахтного поля назначаются с учетом геомеханических условий ведения горных работ и сроков воспроизводства подготовленных и готовых к выемке запасов.

В общем случае каждый способ подготовки может быть реализован в нескольких вариантах, различающихся расположением разрабатываемой части шахтного поля относительно подъемного горизонта, расположением основных выработок относительно пласта, направлением подвигания очистных забоев, схемой подготовки выемочных участков, схемой их проветривания, а также значениями количественных параметров. В соответствии с этим предусматривается проведение необходимого количества горизонтальных и наклонных выработок.

Для всех способов подготовки принимается расположение основных горизонтальных и наклонных выработок по пласту или в породах почвы пласта.

К количественным параметрам способа подготовки относятся геометрические размеры отдельных частей шахтного поля (панели, выемочного столба), принимаемые в анализируемых вариантах в пределах их минимальных и максимальных значений.

Результатом формирования вариантов ТСШ является технологическая модель (граф) объекта исследований, которая представляется в виде дерева множества совместимых вариантов технических решений и системы ограничений, характеризующих область моделируемых схем.