Технология горных работ

Введение

 

Казахстан располагает значительными запасами энергетических ресурсов и мощным топливно-энергетическим комплексом, который является базой развития экономики, инструментом проведения внутренней и внешней политики. Роль страны на мировых энергетических рынках во многом определяет ее геополитическое влияние.

По запасам углей Казахстан входит в десятку стран-лидеров, уступая лишь Китаю, США, России, Австралии, Индии, ЮАР и Украине и содержит в недрах 4% от общемирового объема запасов. Государственным балансом учтены запасы по 49 месторождениям, они составляют 33,6 млрд. тонн, в том числе каменных – 21,5 млрд. тонн, бурых углей – 12,1 млрд. тонн. Большая часть месторождений угля сосредоточена в Центральном (Карагандинский и Экибастузский угольные бассейны, месторождение Шубарколь) и Северном Казахстане (Тургайский угольный бассейн). Наиболее ценные для промышленности энергетические и коксующиеся угли сосредоточены на 16 месторождениях.

Карагандинский бассейн. Запасы – 50 млрд тонн. Уголь – коксующийся, требует обогащения. Частично добывается открытым способом. Потребители – Казахстан, который продает уголь России для Южного Урала.

Бассейн Экибастуз находится в Павлодарской области.

Буроугольный бассейн Ленгер находится в Чимкентской области.

Республика Казахстан входит в десятку крупнейших производителей угля на мировом рынке, а среди стран СНГ занимает третье место по запасам и первое место – по добыче угля на душу населения.

В настоящее время угольная отрасль республики обеспечивает выработку в Казахстане 78% электроэнергии, практически стопроцентную загрузку коксохимического производства, полностью удовлетворяет потребности в топливе коммунально-бытового сектора и населения.

 

Крупнейшими производителями угля в Казахстане являются предприятия Павлодарской области: ТОО «Богатырь АксесКомир» (42,8% от общереспубликанской добычи), разрез «Восточный» ОАО «Евроазиатская энергетическая корпорация» (20,7%), ЗАО «Майкубен-Вест» (3,3%, в т.ч. 96,6% общереспубликанской добычи бурых углей) и Карагандинской: Угольный департамент ОАО «МитталСтил Темиртау» (12,3%) и Угольный департамент «Борлы» корпорации «Казахмыс» (8,7%). На них приходится 87,7% добычи угля в республике.

Общий объем экспорта угля стабилизировался на уровне 95-96 млн. тонн. Ожидаемый объем добычи в текущем году составит 97 млн. тонн. Учитывая острую потребность в обеспечении вновь вводимых генерирующих мощностей твердым топливом, разработана Концепция развития угольной промышленности Казахстана до 2020 года.

Ею предусматривается увеличение объема добычи угля с 96,3 млн. тонн в 2006 году до 145,6 млн. тонн к 2020 году или на 49,3 млн. тонн, в том числе коксующихся углей, соответственно, с 12,9 млн. тонн до 24,3 млн. тонн или на 11,4 млн. тонн, энергетических углей - с 83,4 млн. тонн до 121,3 млн. тонн или на 37,9 млн. тонн, что позволит полностью обеспечить потребности внутреннего и внешнего рынков в коксующихся и энергетических углях.

Основным импортером является Российская Федерация. За последние годы география зарубежных поставок угольной продукции значительно расширилась - потребителями казахстанского угля стали Румыния, Чехия, Польша, Эстония, Турция, Украина. С учетом производственного потенциала угольной отрасли Казахстана, республика имеет возможность уже в ближайшие годы довести объемы зарубежных поставок угля до 30-35 млн. тонн. Для достижения указанных объемов будут приняты меры по обеспечению прироста добычи угля за счет:

• технического перевооружения действующих шахт и разрезов с переходом на угледобывающую технику современного технического уровня;

• реализации комплексных планов эффективной отработки Экибастузского и Шубаркольского угольных месторождений;

• повышения добычи низкозольного угля на Майкубенском месторождении, а также на разрезе «Каражира» для более полного обеспечения потребностей тепловых электростанций, улучшения снабжения твердым топливом других отраслей и коммунального сектора.

• повышения конкурентоспособности казахстанского угля путем внедрения международных стандартов серии ИСО. В этой связи разработана и утверждена Приказом Министра энергетики и минеральных ресурсов Республики Казахстан от 31 мая 2006 года № 166 Программа «Обеспечение перехода угольной отрасли на международные стандарты»  .

Сырьевая база угольной отрасли и производственный потенциал действующих угледобывающих предприятий позволяют полностью удовлетворить платежеспособный спрос потребителей в угле как внутри Казахстана, так и за его пределами. Дальнейшее планирование развития отрасли будет зависеть от макроэкономического положения Казахстана и сопредельных стран, а также, в определенной степени, от внедрения новых технологий, позволяющих конкурировать на внутреннем и внешнем рынках.

Долгосрочные перспективы предсказывать сложно, но можно предположить, что если запасы нефти будут продолжать уменьшаться и не будет найдено новых месторождений или других альтернативных видов топлива, то уже к 2030-му году уголь может стать основным источником топливной энергии, т.к. имеет огромные запасы по сравнению с нефтью и газом.

 

 

 

 

1 Анализ  горно-геологических и горнотехнических  условий месторождения.

 

В данном проекте месторождение представлено 3-мя пологими пластами углом падения 12˚. 1-й, 2-ой и 3-й пласт имеют среднединамическую мощность 2,6; 2,5 и 2,7 соответственно.

Свита представлена пластами простого строения.

Длина шахтного поля по простиранию 6400 м, по падению 1900 м. Мощность наносов 55 м.

Категория шахты по метану - сверхкатегорная, относительная метанообильность шахты 20 м³/т. Приток воды составляет 145 м³/ч.

 

Таблица 1 - Характеристика угольных пластов

Индекс пласта	Среднеди-намическая мощность пласта, м	Плотность   угля, т/м3	Произво-дительность пласта, т/м2	Расстояние до вышележащего пласта, м
1 2 3	2,6 2,5 2,7	1,43	3,7 3,6 3,9	- 65 50

 

В пределах шахтного поля заключены определенные запасы полезного ископаемого. Различают геологические, балансовые и забалансовые запасы

 

Балансовые запасы по каждому пласту в пределах шахтного поля рассчитываются по формуле:

 

где   L, H – размеры шахтного поля соответственно по простиранию и по падению, м;

m – среднединамическая мощность пласта, м;

γ– плотность угля, т/м3.

 

 

 

 

Общие балансовые запасы шахтного поля определяются как сумма балансовых запасов всех пластов, принятых к отработке:

 

 

 

В результате анализа распределения балансовых запасов шахтного поля по категориям разведанности делается вывод о пригодности данного участка месторождения для разработки. Проекты строительства и реконструкций угольных шахт разрабатываются при наличий балансовых запасов. При разработке шахтного поля не все балансовые запасы могут быть выданы на поверхность. Часть их остается в недрах и составляет потери.

 

Таблица 2 - Обоснование потерь и промышленных запасов

Индекс пласта		Балансо-вые запасы, млн.т	Проектные потери, млн.т			Всего потерь, млн.т	Промыш-ленные запасы, млн.т
			В предохра-нитель-ных целиках	По горно-геологи-ческим условиям	Экс-плуата-цион-ные
1		45,2	2,7	2,7	2,7	8,1	37,1
2		43,5	2,6	2,6	2,6	7,8	35,7
3		46,9	2,8	2,8	2,8	8,4	38,5
Итого	Млн.т	135,6	8,1	8,1	8,1	24,3	111,3
	%	100	6	6	6	18	82

 

 

Промышленные запасы определялись путем вычитания из балансовых запасов проектных потерь, которые принимались в % от балансовых запасов:

• эксплуатационные потери 6%;

• общешахтные – потери в предохранительных целиках 6%;

• горно-геологические, т.е. связанные с горно-геологическими

нарушениями 6%.

• Общие потери составили 18%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Мощность  шахты. Режим работы.

 

         При обосновании мощности шахты были учтены следующие положения:

мощность шахты должна быть не менее 1.5 млн.т/год и быть равной типовой (табл. 3):

 

        Таблица 3 - Типовые мощности шахты

Суточная мощность шахты, т	5000	6000	7000	8000	10000	12000
Годовая мощность шахты, млн.т	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6

 

•   срок службы шахты должен быть не менее 50-60 лет.

Срок нормальной работы шахты (ТН, лет) и годовая производственная мощность шахты (АГ, млн.т/год) связаны выражением:

       , лет, где 

       QП – промышленные запасы шахтного поля, млн.т;

        АГ– годовая мощность шахты, млн.т;

       лет.

Полный срок службы шахты (Тп, лет) определяется по формуле:

        , лет,

где tРЗ – время, необходимое на освоение шахтой производственной мощности исвертывание добычи. Определяется по формуле:

         ,лет,

     Значение tРЗ округляется до целого в большую сторону.

Для определения мощности составляется таблица 4:

 

        Таблица 4 - Мощности шахты

АГ, млн.т/год	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6
, лет	74,2	61,8	53	46,4	37,1	31
, лет	3,5	3,9	4,4	4,7	5,5	6,3
, лет	77,6	65,7	57,3	51,1	42,6	37,3

  Прорабатывается таблица, согласно полученным результатам выбираем срок работы шахты - 52 лет, таким образом суточная мощность шахты  8000 тонн, годовая мощность шахты 2,4 млн. тонн.

Режим работы шахты принимается в соответствии с действующими нормами и законодательными актами. При проектировании принимается для шахты 300 рабочих дней в году, в условиях сверхкатегорийных шахт длительность рабочей смены для подземных рабочих 6 часов, для рабочих поверхности – 8 часов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Механизация  очистной выемки и нагрузка  на забой.

       

         По каждому пласту определяются способы механизации очистной выемки и рассчитываются нагрузки на очистные забои. При выборе технологии учитывается комплексная механизация и автоматизация работ в очистном забое, применение наиболее прогрессивных видов оборудования, обеспечивающего высокие технико-экономические показатели и безопасность труда. Выбирается крепь ДБТ 4 (Германия), т.к. мощности пластов данного месторождения 2,6 м, 2,5 м, 2,7 м, угол падения 12°. Характеристика выбранной крепи представлена в таблице 5.

         Таблица 5 - Техническая характеристика механизированной  крепи

Тип крепи	Вынимаемая мощность пласта, м; от…до	Площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, м2
ДБТ 4 (Германия)	1,2-5,2	S = 1,4m +2,0

 

         Для каждого комплекса предусматривается определенный тип выемочной машины (таблица 6). Все 3 пласта представлена одинаковыми горно-геологическими условиями, кроме мощностей, которые отличаются незначительно. Для всей свиты выбирается применение одинакового механизированного комплекса.

 

         Таблица 6 – Техническая характеристика очистного комбайна

Тип   комбайна	Вынимаемая   мощность, м; от…до	Ширина   захвата, м	Скорость   подачи, м/мин
KSW/E 620 ZZM (Польша)	1,7...3,85	0,8	15,6

 

         Для всех  трех пластов мощностями 2,6 м, 2,5 м и 2,7 м применяется челноковая схема работы комбайна. Выбор схемы работы комбайна обосновывается анализом горнотехнических условий. Челноковая схема работы комбайна принимается на пластах мощностью до 2.7 м. На пластах большей мощности следует применять выемку уступами.