Проект участка подземных работ шахты «Владимирская»

Введение

Проект строительства шахты «Владимирская» разработан Кузбасским базовым институтом по проектированию угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий (ОАО «Кузбассгипрошахт») на основании ТЭО строительства шахты «Владимирская» и задания на проектирование, утвержденного генеральным директором ЗАО «Сибирские ресурсы» в 2001 г.

Проектом рассмотрены основные технические решения по ведению горных работ на шахте «Владимирская» с освоением проектной мощности в 400 тыс. тонн угля в год одним этапом.

Проектируемый участок подземных работ шахты «Владимирская» (лицензия на право пользования недрами № 847 серия КЕМ от 14.03.2001 г.) расположен в Кемеровском районе севернее г. Кемерово на удалении 30 км. Район проектируемого участка обладает развитой инфраструктурой (автомобильные, железнодорожные дороги, линии электропередач, наличие свободных людских ресурсов освободившихся горных рабочих с ликвидируемых шахт).

Угли пласта Владимировского отнесены к дефицитным маркам КС и КО и, по предварительному заключению Кузнецкого центра ВУХИНа о технологических свойствах и направлении использования угля пласта Владимировского, уголь можно использовать в шихте для коксования с целью производства металлургического кокса.

Исходя из рельефа местности, геологического строения шахтного поля, а также возможного дальнейшего развития шахты в северном направлении, расположение уклонов и промплощадки уклонов отнесено к XXII^а р. л.

При относительно небольших объемах работ вскрытия и подготовки шахтного поля, вывод на проектную мощность предусматривается на второй год работы с момента сдачи шахты в эксплуатацию в один этап.

Годовая добыча 400 тыс. тонн угля обеспечивается одновременной работой:

· одного очистного забоя (система разработки ДСО) с общей годовой нагрузкой 350 тыс. тонн;

· трех подготовительных забоев с нагрузкой с общей нагрузкой 50 тыс. тонн;

В связи с необходимостью освоения технологии очистной выемки системой ДСО в условиях данного месторождения, в первый год отработки запасов угля нагрузка на очистной забой составляет 75% нормальной. Кроме того, необходимо решить вопросы рационального подбора состава бригад и их обучение, разработки оптимальной организации труда при проведении выработок и очисткой выемке.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА Общие сведения о шахте Поле шахты «Владимирская» расположено в центральной части Кемеровского геолого-экономического района Кузбасса на западном крыле Кедровско-Крохалевской брахисинклинали в 30 км севернее областного центра г. Кемерово. Административно относится к Кемеровскому району Кемеровской области.

Запасы шахтного поля принадлежат двум геологическим участкам: от XXII до XX разведочной линии — Новобалахонскому-1, южнее — Кедровскому 2. Вблизи шахтного поля находятся поля Черниговского и Кедровского разрезов. Восточнее (в 10−12 км) располагаются шахты «Березовская» и «Первомайская» УК «Кузбассуголь». Шахты и разрезы связаны с г. Кемерово железной дорогой Кемерово — Барзас и автодорогой Кемерово — Анжеро-Судженск. В 400−500 м севернее поля проектируемой шахты проходит ЛЭП-110кВ и находится железнодорожный тупик Черниговского разреза.

Шахтное поле занимает часть водораздельного пространства, разделяющего системы рек Балахонки и Б. Чесноковки. Рельеф поверхности характеризуется двумя орографическими элементами: долинами рек Балахонки и Кедровки, водоразделом между этими долинами. Центральная часть шахтного поля находится на водоразделе, тогда как южная и северная приурочены к долинам рек Кедровка и Балахонка. Водоразделы этих рек вытянуты с северо-востока на юго-запад, в этом же направлении снижаются высотные отметки рельефа. В северо-восточной части шахтного поля максимальные абсолютные высотные отметки достигают 295 м, минимальные на юго-западе составляют 230 м. Наименьшие отметки рельефа поверхности приурочиваются к долинам речной сети, где не превышают 165−180 м. При этом разности высотных отметок превышений в рельефе составляют около 95 м.

В настоящее время рельеф поверхности шахтного поля претерпел существенные изменения в связи с ведением горных работ на полях разрезов Черниговского и Кедровского. Поверхность шахтного поля залесена березняком и кустарниками. Залесенность приурочена в основном к долинам и западным склонам логов.

Климат района резко континентальный с продолжительной холодной зимой и коротким теплым летом. По данным метеостанции Барзас район относится к поясу отрицательных температур (-0,6⁰С). Ветры преобладают южного и юго-западного направлений. Среднегодовое количество осадков составляет 619,5 мм. Максимальное их количество выпадает в летний период и составляет 227,5 мм. Глубина промерзания почвы колеблется от 0,5 до 2,0 м. Максимальная скорость ветра наблюдается в зимний период и достигает 3,0−3,5 м/сек.

Разведка геологических участков, составляющих шахтное поле, проводилась в несколько этапов. Так, в 1948;1950 годах проводится детальная разведка участка Кедровского 2. В конце 1950 года начата предварительная, а с января 1951 года — детальная разведка Новобалахонского-1 участка, которая была закончена в декабре 1951 года.

По результатам разведок составлен геологический отчет с подсчетом запасов по состоянию на 01.01.1952 г. Запасы утверждены ВКЗ протоколом № 7492 в 1952 году. При этом ВКЗ отмечена недоразведанность центральной части участка Новобалахонский-1, в пределах которой увязка геологических разрезов носит несколько условный характер, требуется уточнение марочного состава и технологических свойств углей, недостаточно полно изучены гидрогеологические условия.

В 2001 году ГГП «Кузбассуглеразведка» проведена доразведка поля проектируемой шахты в границах предварительного горного отвода с целью уточнения гипсометрии, мощности и строения угольных пластов, природной газоносности, качества угля, горно-геологических и гидрогеологических условий. По данным доразведки тематической группой ГГП «Кузбассуглеразведка» составлен геологический отчет и выполнен подсчет запасов угля по состоянию на 01.12.2001 года.

Запасы утверждены Территориальной комиссией по запасам полезных ископаемых Комитета природных ресурсов по Кемеровской области 29.04.2002 г., протокол № 801.

Вскрытие и подготовка шахтного поля Схема вскрытия запасов осуществляется тремя пластовыми выработками — вентиляционным, конвейерным и путевым наклонными стволами, выполняющими одновременно две функции: вскрытие запасов и подготовка шахтного поля.

Назначение стволов определено их наименованиями.

Вентиляционный ствол предназначен для подачи в шахту свежего воздуха и запасного выхода людей из шахты. Для этих целей на поверхности, вблизи устья ствола строится главная вентиляторная установка, соединяемая непосредственно с ним вентиляционным каналом, а в стволе оборудуется ходовое отделение для передвижения людей.

Проведение вентиляционного ствола по склонному к самовозгаранию пласту Владимировскому производится с соблюдением мероприятий, предусмотренных в «Заключении по обоснованию альтернативных вариантов подачи общешахтной вентиляционной струи и приведения наклонного вентиляционного ствола по пласту Владимировскому в пожаробезопасное состояние в условиях шахты «Владимирская» ЗАО «Сибирские ресурсы», Кемерово, НЦ ВостНИИ, 01.06.2004 г.

Конвейерный ствол предназначен для выдачи из очистных и подготовительных забоев, а также для выхода людей на поверхность.

Путевой ствол предназначен для осуществления транспортных операций по доставке людей, расходуемых материалов и оборудования, выдачи исходящей струи воздуха, а также используется в качестве запасного выхода. Для осуществления перечисленных операций в стволе монтируется монорельс подвесной дизелевозной дороги.

Все три ствола шахты имеют арочную форму сечения и закреплены металлической крепью из спецпрофиля СВП-22 с железобетонной затяжкой кровли, боков — железобетонной или металлической решетчатой затяжкой. Принятые формы и типы крепления стволов обеспечивают их безаварийную эксплуатацию на весь срок службы шахты.

Характеристика основных вскрывающих выработок Таблица 1.2.1

Подготовка шахтного поля Поле шахты «Владимирская» представляет собой чётко выраженную сдвоенную синклинальную складку, разделённую осью антиклинали «б» и простирающуюся с севера наюг. Слагающие шахтное поле синклинальные складка «а» и «А» имеют чашеобразную форму с поднятыми северным и южным краями и нижними абсолютными отметками, находящимися между ХХ и ХХIа разведочными линиями.

Основные водопритоки прогнозируются в синклиналь «а». Водопритоки в синклиналь «А» и мульдовые участки южной части шахтного поля прогнозируются незначительными, т.к. основная часть подземных вод с указанных участков сдренирована в отработанные пространства Кедровского разреза.

С учётом отмеченной характерной особенности строения шахтного поля и с целью обеспечения оптимальной раскройки пласта для основной системы разработки (ДСО), а также размещения стационарного оборудования главного водоотливного комплекса принята подготовка шахтного поля с расположением основной подготавливающей шахтное поле выработкой — магистрального штрека, вдоль оси синклинали «а». Магистральный штрек поэтапно проходится от вскрывающих стволов до южной границы шахтного поля.

В соответствии с принятой технологией отработки основных запасов угля шахтного поля подготовка линии очистного забоя производится вентиляционными и конвейерными штреками, проводимыми в основном по простиранию пласта. Расстояние между штреками определяются принятой длиной лавы 100 м.

Схема подготовки запасов выполнена с учётом расположения объектов поверхности шахтного поля, требующих специальных мер охраны.

Так, под пересекающую с востока на запад шахтное поле водоотводную канаву, ОФ разреза «Черниговец» имеющей глубину до 3−4 метров, в западной части пласта Владимировского оставляется временный предохранительный целик над выемочными столбами лав № 1 и № 2, глубина залегания разрабатываемого пласта на данном участке составляет не более 30 — 35 м. В связи с этим, длина выемочных столбов лав № 1 и 2 ограничена фланговым бремсбергом № 1 в районе ХХ разведочной линии.

Всего на площади пласта Владимировского подготавливается 9 выемочных столбов для отработки системой длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли (ДСО).

Учитывая небольшую глубину разработки запасов и значительную изменчивость характеристик кровли пласта по устойчивости и обрушаемости на разных участках шахтного поля, для подготовительных выработок принята арочная форма сечения с металлическим креплением спецпрофилем СВП-22 в сочетании с железобетонной, решетчатой и деревянной затяжкой бортов и кровли.

Запасы северной части шахтного поля (считая от шахтных стволов), а также отдельных участков основного южного крыла подготавливаются для отработки их камерно-столбовой системой разработки. Всего под данную систему разработки подготавливается 7 участков. С целью обеспечения пожарной безопасности при очистной выемке между блоками оставляются противопожарные целики шириной 10 — 15 м.

Вертикальный профиль вскрывающих и подготовительных выработок в основном определяется профилем пласта в створе выработки и необходимыми техническими требованиями к установке размещаемого оборудования (ленточных конвейеров, монорельсовой дизелевозной дороги).

Все вскрывающие и подготовительные выработки защищены от влияния очистных работ предохранительными целиками угля.

Система разработки пластов Горно-геологические условия, а также небольшие геометрические размеры шахтного поля по падению, расположение и размеры участков пласта с окисленными углями, наличие и ориентация тектонических нарушений, небольшие запасы предопределили заведомую нецелесообразность использования единой технологической схемы отработки пласта Владимировского.

Проектом строительства шахты рассмотрены две принципиально отличные технологические схемы разработки пласта Владимировского:

— технология отработки запасов комплексно-механизированными забоями системой длинными столбами по простиранию (ДСО);

— короткозабойная технология выемки угля с применением камерно-столбовой системы разработки (КСО).

Оптимальное сочетание этих технологий добычи угля по многим параметрам взаимно дополняют друг друга и, как показывают расчёты, позволяют достичь 83,2% извлечения запасов угля при достаточно низком уровне засорения горной массы — 8,3%.

Проветривание шахты Расчёт количества воздуха для проветривания шахты произведён для двух периодов:

1-й период (ввод в эксплуатацию лавы № 8)

— очистные работы ведутся в лаве № 8;

— подготовительные работы осуществляются в 3-х забоях.

2-й период (период максимального удаления горных работ)

— очистные работы ведутся в лаве № 6;

— ведётся отработка камерно-столбовой системой участка (в работе 1 забой по отработке междукамерного целика (выемка заходок) и 1 забой по проведению камер);

— осуществляется проведение вентиляционного штрека № 7 — подготовительный забой № 1.

Для изучения газоносности в 2001 году на участке доразведки было пробурено 5 скважин (скважины 8433, 8434, 8440 на ХХII^а р.л., 8446 на ХХI^а р.л., 8452 на Моховской р.л.). Всего отобрано 3 пробы в герметические стаканы и 6 проб в керногазонаборники.

Отбор проб, оценка из представительности, анализ газа, расчёт природной газоносности по методике, принятой в Кузбассе в соответствии с требованиями «Инструкции по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах» выполнялись ГГП «Кузбассуглеразведка».

По результатам лабораторных исследований производился расчёт природной газоносности угольного пласта в точке опробования с учётом поправочного коэффициента 1,25, учитывающего частичные потери газа при опробовании, хранении и транспортировке проб.

По химическому составу и соотношению основных газовых компонентов в пределах участка доразведки прослежена углекисло-азотная зона, образующая зону газового выветривания, мощность которой изменяется от 26 до 97 м.

Углекисло-азотная зона характеризуется содержанием углекислого газа 0−9%, азота- 77,5−88,2%. Метан в пробах практически отсутствует, в некоторых отмечается от следов до 31,5%.

Интенсивной дегазации способствуют мощные пачки трещиноватых песчаников в верхней части разреза и наличие нарушений. С глубиной (свыше 120м) трещиноватость затухает, породы становятся монолитными. Соответственно газоносность возрастает. Максимальная глубина ведения горных работ по пласту Владимировскому составляет 100 м. Кроме того, газонакоплению на участке может способствовать наличие пликаивной тектоники.

В среднем мощность зоны газового выветривания колеблется в пределах от 80 до 250 м, содержание метана — от следов до 5 м³/т с.б.м. на каждые 100 м.

При выполнении «Проекта строительства шахты «Владимирская» учитывались только прогнозные геологические данные по природной газоносности пласта Владимировского. На основании этого шахта была отнесена ко второй категории по газу метану.

Материалы по отбору проб воздуха в период строительства шахты с 09.08.02 г. по 10.03.04 г. свидетельствуют об отсутствии метана в горных выработках. Незначительная концентрация метана (СН₄ = 0,1%) зафиксирована в одной пробе 10.03.2004 года. Содержание газов О₂ составляет в среднем 20,6%; СО₂ — 0,1%.

Согласно расчётам шахта должна быть отнесена к первой категории по газу метану. Тем не менее, учитывая возможность выделения метана с нижележащих пластов по трещиноватым породам в зонах влияния тектонических нарушений и прогнозный характер расчётов газообильности «Проектом строительства шахты» сохраняется II категория по газу метану.

Проектом принята единая система проветривания, фланговая схема и нагнетательный способ проветривания шахты.

Уголь пласта Владимировского является склонным к самовозгаранию. В районе проведения наклонных стволов при проходке выявлено геологическое нарушение, что в совокупности со сложной гипсометрией пласта увеличивает эндогенную пожароопасность вскрывающих выработок. Активизации процессов сушки и окисления угля будут способствовать прососы воздуха через целик, вследствие трещиноватости угольного массива и перепада давлений воздуха в соседних выработках, наличие пачек угля в кровле вентиляционного ствола и геологического нарушения, а также колебания теплофизических параметров воздуха в различные периоды года (температура, относительная влажность, барометрическое давление) в поступающей общешахтной вентиляционной струе.

НЦ ВостНИИ выдано «Заключение по обоснованию альтернативных вариантов подачи общешахтной вентиляционной струи и приведения наклонного вентиляционного ствола по пласту Владимировскому в пожаробезопасное состояние в условиях шахты «Владимирская» ЗАО «Сибирские ресурсы».

В соответствии с «Заключением…» снижение перепада давления между вентиляционным и конвейерным наклонными стволами достигается путем изолированной подачи воздуха по металлическому трубопроводу (сечение 6,2 м²) от вентиляционного канала до сопряжения вентиляционного ствола со сбойкой на магистральный штрек синклинали «а» с выполнением комплекса дополнительных мероприятий по обеспечению его эндогенной пожаробезопасности.

Свежий воздух в обоих периодах работы шахты подаётся по металлическому трубопроводу, проложенному в вентиляционном стволе до сбойки с конвейерным стволом и магистральны штреком, в нижнюю точку ведения горных работ, обеспечивая бремсберговую схему проветривания.

Вентиляционный ствол на протяжении 170 м от вентиляционного канала до сбойки с магистральным штреком синклинали «а» закреплен арочной крепью КМП-А3У-13−22 с перетяжкой кровли ж/бетонной затяжкой до замковых соединений верхняка со стойкой и металлической решетчатой затяжкой боков. Участок вентиляционного ствола на протяжении 20 м (м выше и 15 м ниже сопряжения его свентиляционным каналом), на котором пачка угля в кровле выработки превышает пожаробезопасное значение (0,4м), усилен бетонной рубашкой. Кроме того, участки ствола в местах геологических нарушений усилены бетонной рубашкой.

Вдоль синклинали «а» пройден магистральный штрек. Между магистральным штреком и путевым стволом сооружён кроссинг (выработка над выработкой) для разделения свежей и исходящей струй воздуха.

Для организации проветривания в южной части шахтного поля по бремсберговой схеме, вентиляционный ствол проводится до оси синклинали «А» с проведением вдоль неё конвейерных штрековКСО-4 и лавы № 4. По конвейерным штрекам, не оборудованным ленточными конвейерами при отработке запасов южной части шахтного поля будет подаваться основное количество воздуха для проветривания горных работ.

Проветривание выемочных участков ДСО и КСО осуществляется по возвратноточной схеме. Движение воздуха в очистном забое — восходящее.

Свежий воздух на выемочные участки КСО и подготовительные работы предусматривается подавать вентиляторами местного проветривания ВМ-6М и ВМЭ-8 по гибким вентиляционным трубопроводам диаметром 0,6 м, 0,8 м и 1,0 м в зависимости от их длины.

Водоотлив шахты Предварительное осушение шахтного поля Учитывая достаточно простые гидрогеологические условия и незначительные водопритоки при полном развитии горных работ предварительного осушения шахтного поля проектом не предусматривается.

Ожидаемые водопритоки в шахту Ожидаемые водопритоки, рассчитанные гидродинамическим методом на весь срок отработки запасов пласта Владимировского, и с учётом календарного плана развития добычи составят:

— нормальный — 90 м³/час;

— максимальный — 126 м³/час.

По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциевые, слабоминерализованные. Агрессивная углекислота в воде обнаружена в незначительном количестве — 0,33мг/л.

Главный водоотлив Основные объёмы водопритоков приходятся на мульдовую часть синклинали «а» — до 75−80%, а остальные распределяются на мульдовую часть синклинали «А» и понижения у северной и южной границ шахтного поля.

Исходя из полученных результатов распределения гидравлических нагрузок, местом расположения главного водоотливного комплекса принята мульдовая часть синклинали «а».

Сооружения водоотлива представляют собой комплекс выработок и камер, предназначенных для сбора и откачки воды состоящий из:

— двух водосборников, рассчитанных на приём 4-х часового максимального водопритока при коэффициенте их заполнения, равным 0,8−0,85;

— насосной камеры для размещения насосных агрегатов;

— технической скважины 500 мм с размещением 2-х трубопроводов 159 мм для выдачи на поверхность откачиваемой воды;

— камеры РП для размещения аппаратуры электропитания насосных агрегатов и приборов контроля;

— водотрубного ходка, предназначенного для организации запасного выхода при аварийном затоплении;

— соединительных и подводящих выработок, обеспечивающих комплекс запасными выходами и условиями для нормального проветривания.

Проектом строительства шахты приняты следующие конструктивные решения по вышеперечисленным элементам комплекса:

Водосборники представляют собой выработки арочного сечения, закрепленные металлической крепью из спецпрофиля СВП-22 с железобетонной затяжкой. Водосборники проходятся с уклоном 0,02 в сторону насосной камеры.

Насосная камера представляет собой выработку арочного сечения, закрепленную металлической крепью из спецпрофиля СВП-22 с железобетонной затяжкой. Размеры камеры рассчитаны на размещение в ней 3-х насосных агрегатов ЦНС 180−212. Для осуществления монтажно-демонтажных работ в камере устанавливается монорельс для подвески грузоподъёмных механизмов.

Конструктивно насосная камера выполняется с одним водозаборным колодцем, соединённым с водосборниками.

Камера РП — горизонтальная выработка арочной формы с металлической крепью из спецпрофиля СВП-22. В камере устроены фундаменты для установки распределительных устройств высокого напряжения (6кВ) и низкого напряжения.

Водотрубный ходок представляет собой наклонную выработку, соединяющую насосную камеру, камеру РП с магистральным штреком синклинали «а» и предназначенную для доставки насосов в камеру в аварийных ситуациях и для запасного выхода. При этом точка примыкания водотрубного ходка к магистральному штреку синклинали «а» находится выше отметки пола насосной камеры более чем на 3 метра в соответствии с требованием ПБ, 2-х ставов водоотливных труб Д_у= 150 мм проложенных из насосной камеры по технической скважине 500 мм, пробуренной с поверхности в насосную камеру.

Подводящие выработки имеют арочную форму и закреплены металлической крепью из спецпрофиля СВП-22 с перетяжкой кровли и боков железобетонной затяжкой.

Для обеспечения безопасных условий эксплуатации водоотливного комплекса между камерами и в подводящих выработках установлены решетчатые, противопожарно-решетчатые и герметичные двери, в местах определённых действующими нормативными документами.

Участковые водоотливные установки По мере развития горных работ вводятся в эксплуатацию участковые водоотливные установки, расположенные в мульдовом участке синклинали «А», и в пониженных местах у северной и южной границ шахтного поля.

Параметры участковых водоотливных установок уточняются техническими службами шахты в процессе отработки запасов пласта.

Водопритоки из участковых водосборников откачиваются в водосборники главного водоотлива, а из них — в очистные сооружения на поверхности шахты.

Транспорт шахты Горно-геологические условия разрабатываемого пласта (угол залегания от 5 до 16 градусов в местах расположения транспортных выработок), а также принятая схема вскрытия и подготовки запасов, применяемые системы разработки предопределили выбор видов основного и вспомогательного подземного транспорта.

Для реализации принятой проектом технологии отработки запасов пласта предусматриваются следующие виды транспорта:

— конвейерный транспорт угля из очистного забоя;

— полная конвейеризация транспортирования угля из подготовительных и нарезных забоев;

— монорельсовые дизелевозы для вспомогательного транспорта по основным горным выработкам и подготовительным выработкам системы разработки ДСО;

— шахтные лебедки для перемещения расходуемых материалов в пределах подготовительного участка, где отсутствует монорельсовый транспорт.

Конвейерный транспорт угля При системе ДСО на конвейерном штреке действующей лавы устанавливаются телескопические ленточные конвейеры типа 2ЛТ-1000А с шириной ленточного полотна 1000 мм. Количество конвейеров определяется длиной и конфигурацией конвейерного штрека в плане. С помощью указанных конвейеров добытый уголь через промежуточные конвейерные звенья (бремсберги, сбойки) транспортируется на магистральные конвейеры типа КЛК-1000, 2ЛТ-1000А, установленные в магистральном штреке и в наклонном конвейерном стволе шахты. Магистральными конвейерами уголь выдается на угольный склад основной промплощадки шахты.

В качестве участковых конвейеров предусматривается установка как ленточных конвейеров 2Л80У с шириной ленты 800 мм, так и скребковых конвейеров 2СР-70М.

Участковыми конвейерами уголь транспортируется на магистральные ленточные конвейеры и с их помощью на угольный склад промплощадки шахты.

В подготовительных и нарезных забоях отбитый уголь выгружается на конвейерную линию, состоящую из скребковых конвейеров 2СР-70М, которыми транспортируется до магистрального ленточного конвейера.

Вспомогательный транспорт

В качестве общешахтного вспомогательного транспорта предусматривается применение подвесной монорельсовой дороги ZD24A с дизельным локомотивом серии LSP70. D0, изготавливаемым фирмой «Погронске строярне» (Словакия) и поставляемым в страны СНГ фирмой «Феррит» (Республика Чехия).

Монорельсовые дороги этого типа могут применяться как для транспорта материалов и оборудования массой до 20 тонн, так и для перевозки людей в выработках с минимальным сечением 8 м² в свету и углом падения до 25 град. без ограничения по длине.

Для начального периода работы шахты предусматривается в работе один монорельсовый дизельный локомотив и оборудование основных выработок всеми узлами и элементами подвесной дороги. По мере развития сети горных выработок предусматривается увеличение парка дизелевозов за счет основной деятельности шахты.

Отличительной особенностью монорельсового транспорта является конструктивная необходимость применения системы пакетно-контейнерной доставки грузов. В настоящем проекте на основной промплощадке шахты оборудуются погрузочная площадка, оснащенная грузоподъемными механизмами, позволяющими формировать грузовые пакеты (контейнеры).

Настоящим проектом предусматривается возможность использования шахтных лебедок типа ЛШВ-2,5 (или ЛВД-24) для транспортирования расходуемых материалов в пределах подготовительного участка (нарезного или подготовительного забоя) или очистного участка при системе разработки ДСО. Перемещение грузов производится на участках выработок, где отсутствует монорельсовый транспорт.

В пределах участка при системе разработки КСО грузовые транспортные операции допускается выполнять с помощью самоходного вагона.

Доставка людей к рабочим местам

От АБК до промплощадки шахты и обратно после рабочей смены люди доставляются автобусами.

От места высадки у промплощадки до посадочной площадки путевого ствола по поверхности люди перемещаются пешком. Кроме того, люди могут спускаться в шахту по ходовому отделению конвейерного ствола. На посадочной площадке путевого ствола работающие садятся в кабины подвесной монорельсовой дизелевозной дороги и без промежуточных пересадок в пути следования перевозятся по основным и участковым выработкам, в которых установлены монорельсы. По участковым выработкам, не оборудованным монорельсами, (разрезным печам, промежуточным штрекам, выемочным камерам или тупиковым выработкам в период их проходки) рабочие передвигаются пешком.

Доставка людей производится с использованием подвесных пассажирских кабин вместимостью 8 человек.

Освещение в шахте Стационарные сети электроосвещения выполняются взрывобезопасными люминесцентными светильниками СШЛ.1−02, мощностью 25Вт, напряжением 127 В. В качестве источника напряжения для осветительной сети приняты аппараты АПШ-4.

Электроосвещение очистных и подготовительных забоев выполняется светильниками СЗ 1.1М мощностью 60Вт, напряжением 127 В.

Электроснабжение шахты Внешнее электроснабжение подземных горных работ и промплощадки наклонных стволов осуществляется от шин 6кВ подстанции 110/6кВ № 24 ОАО «Беловское энергоуправление» для чего на ней выделены две камеры. Подключение осуществляется по техническим условиям ОАО «Беловское энергоуправление». По состоянию на 15.03.2003 г. от ПС 110/6кВ № 24 до промлощадки по рабочей документации «Кузбассгипрошахт» построены две одноцепные ВЛ 6кВ.

Подстанция № 24 подключена по двухцепной ВЛ 110кВ к ОРУ ПС 220/110/35/6кВ «Крохалевская».

Схема подключения нагрузок шахты «Владимирская» на площадке АБК (бывшей промплощадке ликвидированной шахты им. Волкова) проектом также сохраняется. Питание объектов выполнено от существующей ТП-1, 6/0,4кВ по ВЛ 6кВ от подстанции 35/6кВ «Промышленновская».

Основные технические показатели электрической схемы представлены в таблице 1.8.1.

Таблица 1.8.1

Подземное электроснабжение и электрооборудование Для электроснабжения подземных потребителей электроэнергией принимаются следующие уровни номинального напряжения:

6000В — для подземных распределительных сетей;

660В — для силовых питающих сетей и передвижных электроприёмников очистных и подготовительных забоев;

127В — для электроосвещения очистных и подготовительных забоев и питания ручного электроинструмента.

Для распределения электроэнергии напряжением 6кВ в подземных горных выработках применяются комплектные распределительные устройства КРУВ-6, обеспечивающие защиту сетей от токов короткого замыкания, перегрузок, однофазных замыканий (утечек) на землю и др.

Распределение электроэнергии напряжением 660 В осуществляется автоматическими взрывозащищенными выключателями ВВ-250Р. Защиту сетей 660 В от недопустимого снижения уровня изоляции выполняют аппараты АЗУР в блоке с шахтными передвижными трансформаторными подстанциями КТПВ-6/0.69.

Защита сетей 127 В от токов короткого замыкания и утечек на землю обеспечивается аппаратами АОШ-4 со встроенными реле утечки.

Название аппаратуры в комплексе с электромагнитными пускателями ПВИ-250 и ПВИР-250 позволяет в полном объеме выполнить требования «Правил безопасности в угольных шахтах», предъявляемые к схемам управления забойными машинами и механизмами.

Вся пусковая и распределительная аппаратура принимается во взрывобезопасном рудничном исполнении. Силовые и осветительные сети выполняются кабелями марок ЦСБ, СБ, ЭВТ, КГЭШ и др. допущенными для применения в шахтах.

Центральная подземная подстанция (ЦПП) Электропитание подземных электроприемников шахты предусматривается от центральной подземной подстанции с ее расположением в районе магистрального штрека (в 320 м от конвейерного ствола).

ЦПП скомплектовано из высоковольтных шкафов КРУВ-6, имеет две секции шин и обеспечивает автоматическое включение резерва (АВР), однократное повторное включение (АПВ) на вводах и АПВ на отходящих присоединениях.

Электроснабжение ЦПП осуществляется по двум кабельным линиям от ТП 6/6−0,69−0,4 шахты, в соответствии с принципиальной схемой подземного электроснабжения.

Заземление В горных выработках устраивается общая сеть заземления, к которой присоединяются все объекты, подлежащие заземлению, а также заземлители: главные и местные. Общая сеть заземления устраивается электрическим соединением между собой всех металлических оболочек и заземляющих жил кабелей, независимо от величины напряжения.

Главные заземлители устанавливаются в водосборниках водоотливов. В качестве местных заземлителей используется металлокрепь, заземляющие проводники с их размещением в сточных канавах и шпурах.

Заземление корпусов передвижных машин, забойных конвейеров, аппаратов, установленных в призабойном пространстве и светильников, подсоединенных к сети гибким кабелем, выполняется соединением их с общей сетью заземления заземляющими жилами питающих кабелей.

Противопылевые мероприятия Учитывая горно-геологические, горнотехнические и климатические условия, а также предусмотренную проектом высокопроизводительную технологию ведения горных работ, сопровождающуюся интенсивным пылевыделением и пылеотложением, проектом предусматривается комбинированный способ пылевзрывозащиты, включающий сланцевание, орошение и предварительное увлажнение угольного массива.

Кроме того, предусматривается применение воды для:

— увлажнения и смыва пыли с почвы конвейерных выработок, оборудованных ленточными конвейерами;

— обмыва элементов конструкции конвейеров в конвейерных выработках;

— обмыва участков конвейерных выработок в местах перегруза.

Для остальных выработок на всем их протяжении проектом принята сланцевая пылевзрывозащита.

Периодичность применения пылевзрывозащитных мероприятий определяется графиками, исходя их конкретных значений замерных величин пылеотложения.

Для локализации взрывов угольной пыли предусматривается применение сланцевых заслонов.

Комплексные мероприятия по борьбе с пылью Для борьбы с пылью предусматриваются следующие мероприятия согласно «Инструкции…» .

При очистной выемке:

предварительное увлажнение угольного массива нагнетательными установками УНГ, через скважины, пробуренные из конвейерных или вентиляционных штреков с добавлением в воду смачивателя для повышения эффективности увлажнения;

орошение в зоне разрушения и погрузки угля;

очистка от пыли исходящих из забоев вентиляционных струй с помощью водяных завес;

при передвижке секций крепи должны применяться средства пылеподавления, предусмотренные конструкцией крепи.

При проведении выработок проходческими комбайнами:

орошение мест работы режущего и погрузочного органов комбайна, а также места перегрузки отбитой горной массы с перегружателя комбайна на конвейер;

взрывозащитное орошение с подачей жидкости в зону разрушения в выработках, опасных по фрикционному искрообразованию;

пылеотсос с помощью пылеулавливающих установок на комбайне;

ежесуточное увлажнение пыли, находящейся на почве выработки;

связывание осевшей пыли, а также ее смыв водными растворами;

исключается последовательное проветривание и поступление пыли из соседних действующих забоев.

Для локализации взрывов при проведении горных выработок предусматривается установка стационарных и рассредоточенных заслонов.

Последовательность возведения заслонов определена ПБ и положениями «Инструкции…» .

При производстве буровзрывных работ:

бурение скважин и шпуров с промывкой водой;

водяная забойка шпуров перед их взрыванием;

водяные завесы при взрывании шпуров;

орошение взорванной горной массы;

связывание осевшей пыли специальными водными растворами или ее смыв.

В местах погрузки и перегрузки угля:

форсуночное орошение;

устройство течек, исключающих свободное падение горной массы.

В выработках, оборудованных ленточными конвейерами:

использование устройств автоматического орошения горной массы на конвейере;

укрытие грузовой ленты с пылеотсосом на пунктах перегрузки;

очистка холостой ветви конвейера от пыли и штыба;

ограждающие борта на участке не менее 5 м в местах перегрузки;

обмыв и осланцевание с периодичностью согласно «Инструкции…» ;

увлажнение почвы выработки не реже 1 раза в сутки;

смыв пыли с элементов ленточного конвейера не реже 1 раза в сутки;

ежесменный смыв пыли с поверхности конвейерных выработок на протяжении 25 м в местах перегруза угля по ходу вентиляционной струи.

Противопожарное обеспечение В подземных выработках для борьбы с пожарами проложены противопожарные трубопроводы диам.150−100 мм. Сеть пожарно-оросительного трубопровода должны быть постоянно заполнена водой под напором. Сеть пожарно-оросительного состоит из маневровых и участковых линий, которая оборудована пожарными кранами, а рядом с краном установлен ящик со стволом со спрыском, диаметром 19 мм и рукавом, диаметром 66 мм длиной 20 м, снабженный с обеих концов соединительной гайкой Богданова.

На пожарно-оросительном трубопроводе пожарные краны рукава размещены:

— в выработках с ленточными конвейерами через 50 м и дополнительно по обе стороны приводной головки конвейера на расстоянии 10 м от нее.

— по обе стороны всех камер, в которых хранятся или используются горючие материалы, на расстоянии 10 м;

— у каждого ходка в склад ВВ по обе стороны на расстоянии 10 м;

— у всех пересечений и ответвлений горных выработок;

— в горизонтальных выработках, не имеющих пересечений и ответвлений через каждые 200 м;

— с каждой стороны ствола у сопряжения его с околоствольным двором всех горизонтов на приемной площадке;

— у перегрузочных пунктов лав со стороны свежей струи воздуха и на вентиляционном штреке не далее 20 м от выхода из очистной выработки;

— в тупиковой выработке. длина которой более 500 м, через 50 м;

Давление воды на выходе из пожарных кранов должно составлять при нормируемом расходе воды 0,6−1,5 МПА и соответствовать прочности трубопровода.

Объем хранимого запаса воды должен определяться из расчета максимального его расхода на пожаротушение в течение 3-х часов, но не менее 250 м³. На шахте «Березовская «имеется два резервуара воды емкостью по 1000 м³ каждый. Питание резервуаров водой осуществляется от двух независимых источников, дебет каждого из которых должен соответствовать расчетному и быть не менее 250 м³.

Пожарно-оросительный трубопровод должен быть окрашен в красный цвет. Окраска выполнена в виде полосы шириной 50 мм по всей длине либо колец шириной 50 мм, наносимые через 1,5−2,0 м.

горный шахта трансформаторный

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Выбор механизации по производственным процессам Исходя из горнотехнических и горногеологических условий:

— мощность пласта, м 4

— длина лавы, м 92

— ширина лавы, м 360

Лава № 9 будет отрабатываться в одном геологическом блоке средней мощностью 4,0 м, с применением механизированного комплекса 1КМ144И с комбайном К-500Ю, конвейером СПЦ-271, крепью сопряжения КСП и перегружателем ПСП 308 (02). Отбитый уголь будет транспортироваться по ленточному конвейеру 2ЛТ-1000А, установленного в конвейерном штреке № 9бис далее на конвейерный бремсберг № 2 по магистральному штреку № 1 на конвейерный наклонный ствол и по нему на поверхность. Насосная станция AZE-6.

Техническая характеристика крепи КМ-144И

1. Тип крепи — секционная, оградительно-поддерживающего типа (щитовая) с кинематическими силовыми связями с конвейером.

2. Применяемость по вынимаемой мощности 2,3−4,0

3. Применяемость по углу падения пласта:

— вдоль лавы 0 — 30⁰

— вдоль столба 0 — 12⁰

4. Высота секции крепи, мм:

— минимальная 1980

— максимальная 3600

5. Габариты секции крепи, мм

— длина без консоли 5810

— ширина 1420

6. Масса секции крепи, кг 13 200

Техническая характеристика конвейера СПЦ-271

1. Скорость движения скребковой цепи м/сек. 1,13

2. Производительность, т/мин. 12

3. Расстояние между скребками, мм 920

4. Электродвигатель — ЭДКОФВ315М4−2,5- 2; 3

5. Мощность, кВт 160

6. Частота вращения ротора, об/мин 1488

Техническая характеристика комбайна К-500Ю

1. Исполнительный орган — шнековый

2. Скорость подачи привода, м/мин 1−5

3. Ширина захвата, мм 630

4. Суммарная накопительная мощность привода комбайна, кВт 505 (200×2+45×2+15)

5. Номинальное напряжение, В 1140

6. Производительность, т/мин до 12

7. Диаметр шнека, м 2

Техническая характеристика AZE-6

1. Подача номинальная, дм³/мин 200

2. Давление на выходе, МПа, высокое

— максимальное 32

— минимальное 16

3. Мощность электродвигателя насоса, кВт 132

4. Напряжение силовой цепи, В 1140/660

5. Ёмкость бака, дм³ 3000

Техническая характеристика перегружателя ПСП-308−02

1. Производительность, т/ми, (т/час) max 20(1200)

2. Длина, м 45

3. Скорость скребковой цепи, м/с 1,17; 1,3; 1,5

4. Ширина ленты, м 1000

5. Номинальная мощность электродвигателя, кВт 110;160

6. Напряжение сети, В 1140;660

Расчет и выбор трансформаторных подстанций По правилам установки электроустановок, трансформаторная подстанция устанавливается в центре нагрузок, так как выработки протяженные и стесненное пространство, механизмы рассредоточены на большом расстоянии. Основная нагрузка приходится на забой, а так же имеется нагрузка на сопряжении. Учитывая практический опыт по электроснабжению, а также требований ПБ, группируем всю нагрузку на три трансформаторных подстанции, устанавливаем две на энергопоезде, одну на сбойке.

Если суммарная мощность на трансформаторе превышает 600 кВт, выбираем трансформатор на 1140 В.

Если суммарная мощность на трансформаторе не превышает 600 кВт, выбираем трансформатор на 660 В.

Характеристика электродвигателей Таблица 2.2.1

Исходя из характеристик комбайна принимаем напряжение 1140 В. На вторую подстанцию, так как сумма мощностей двигателей превышает 600кВт (814кВт), также 1140 В. На третей-660 В, так как сумма равна-177кВт.

Необходимую мощность трансформаторной подстанции рассчитывают по суммарной мощности всех электродвигателей, которые будут работать от этой трансформаторной подстанции с учетом коэффициента спроса.

Коэффициент спроса учитывает одновременность работы электродвигателей и степень их загруженности.

S_тр-р=?Р*К_с /cos f_ср.вз (2.2.1)

Где: ?Р — суммарная мощность электродвигателей;

К_с-коэффициент спроса;

Cos f_ср.вз— коэффициент использования активной мощности.

К_с=0,4+0,6(Р/?Р), где (2.2.2)

Р — номинальная мощность самого мощного двигателя.

Cos f_ср.вз=(Р₁*cos f₁ +Р₂*cos f₂+ …Р_n*cos f_n)/(Р₁+Р₂+…Р_n), (2.2.3)

где

Cos f-коэффициент использования активной мощности.

К_с=0,4+0,6(200/200+200+45+45)=0,81

Cosf_ср.вз=(200*0,84+200*0,84+45*0,88+45*0,88)/(200+200+45+45)=0,85

S_тр.р1 =490*0,81/0,85=466,9кВА По расчетной мощности выбираем передвижную трансформаторную подстанцию КТПВ 630/6.

К_с2=0,4+0,6(160/814)=0,52

Cosf_ср.вз2=(160*0,88+160*0,88+132*0,88+132*0,88+40*0,87+160*0,88+30*0,87)/814=0,88

S_тр.р2=814*0,52/0,88=481кВА По расчетной мощности выбираем передвижную трансформаторную подстанцию КТПВ 630/6.

К_с3=0,4+0,6(132/177)=0,85

Cos f_ср.вз3=(30*0,87+132*0,88+15*0,84)/177=0,87

S_тр.р3=177*0,85/0,87=173кВА По расчетной мощности выбираем передвижную трансформаторную подстанцию ТСВП 250/6.

Таблица 2.2.2

Расчет и выбор низковольтных кабельных сетей Кабель имеет длину, сечение и конструкцию.

Определяем длину исходя из схемы расстановки механизмов и электрооборудования на плане горных работ с учетом на провис (10%). Сечение токоведущей жилы определяется по длительно допустимой токовой нагрузке с учетом механической прочности.

Для магистрального кабеля сечение должно быть не меньше 35 мм², а для остальных потребителей сечение должно быть не менее 16 мм².

Марку кабеля выбираем по условию эксплуатации.

Характеристика кабелей

Таблица 2.3.1

Проверка кабельной сети по потере напряжения в нормальном режиме работ Для нормальной работы электродвигателя на его зажимах должно быть напряжение, с отклонением ±5%. Для определения напряжения на зажимах двигателя необходимо подсчитать и сложить потери напряжения в трансформаторе, магистральных и гибких кабелях.

Определяем отклонения и потери в трансформаторе КТПВ 630/6

1140±5%; 1140+5%=1197 В

1140−5%=1083 В

1197−1083=114 В Для нормальной работы двигателей сумма потерь не должна превышать 114 В.

В трансформаторе ТСВП 250/6 отклонения 660±5%;

660+5%=693 В; 660−5%=627 В; 693−627=66 В Определяем потери напряжения в трансформаторе КТПВ-630/6:

_mp=B (U_a*cosб+U_p*sinб) где, (2.4.1.)

В — загрузка трансформатора,

U_a — активная часть потери напряжения;

U_p— реактивная часть потери напряжения;

B₁=S_mpp1/S_H1=466.9/630=0,74или 74%

U_a=P_K3/S_H *100%=5.16/630*100=0,82 или 82%

U_р=(U_к²-U_а²)^½=(3,5²-0,82²)^½=3,4

_тр=0,74*(0,82*0,8+3,4*0,6)=1%=12 В

Определяем потери напряжения в трансформаторе КТПВ-630/6 № 2:

B₂=S_mpp2/S_H2=481/630=0,76или 76% _тр2=0,76*(0,82*0,8+3,4*0,6)=1%=12 В

Определяем потери напряжения в трансформаторе ТСВП 250/6 :

B=S_mpp/S_H=173/250=0,69или 69%

_тр3=0,69*(0,99*0,8+3,35*0,5)=1,7%=12 В

Определяем потери в магистральном кабеле:

_мк = I*L*1,7*cosб / S*Ј, где (2.4.2)

I-номинальный ток;

L-длина кабеля;

S-сечение кабеля;

Ј=53-удельная проводимость меди.

Потери напряжения в гибких кабелях определяем:

_гк = I*L*1,7*cosб / S*Ј (2.4.3)

Результаты заносим в таблицу:

Таблица 2.4.1

Проверка кабельной сети по потере напряжения в пусковом режиме работ Проверка кабельной сети по потерям напряжения в пусковом режиме работы производится по самому мощному и желательно отдаленному двигателю.

Во время запуска на его зажимах должно быть напряжение не ниже чем 80% от номинального.

При запуске самого мощного двигателя на остальных двигателях должно остаться напряжение не ниже чем 72% от номинального.

U_дon=U*72%/100%;

U_дon=660*72/100=475,2В; U_дon=1140*72/100=820,8 В;

U_дon=U*80%/l00%;

U_доп=660*80/100=528 В; U_дon=1140*80/100=912 В;

690−475,2=214,8 В; 690−528=162 В;

1200−820,8=379,2 В; 1200−912=288 В.

Рассчитываем потери напряжения в трансформаторе КТПВ 630 № 1 при запуске К500 рез:

_тр.п=I_тр.п(U_а*cosб+U_р*sinб)/в*I_ннтр (2.5.1)

где: I_тр.п-ток проходящий через вторичную обмотку трансформатора во время запуска двигателя.

_{тр.п№ 1}=945(0,82*0,8+3,4*0,6)/0,5*303=16,8 В Рассчитываем потери напряжения в трансформаторе КТПВ 630 № 2 при запуске ПСП 308:

_{тр.п№ 2}=758(0,82*0,8+3,4*0,6)/0,5*303=13,5 В Рассчитываем потери напряжения в трансформаторе ТСВП 250 при запуске ЛТ 1000:

_{тр.п№ 3}=980(0,99*0,8+3,35*0,5)/0,5*209=23,2 В Потери в кабельной сети находим по формуле:

_мк = I_п*L*1,7*cosб / S*Ј (2.5.2)

Результаты заносим в таблицу:

Таблица 2.5.1

Выбор пусковой аппаратуры Выбор пусковой аппаратуры производится:

в соответствии с питающим напряжением сети, по длительно допустимой токовой нагрузке, по условиям эксплуатации.

Выбираем пусковую аппаратуру и выключатели во взрывобезопасном исполнении и искробезопасными сетями.

Таблица 2.6.1

Проверка аппаратов на отключающую способность Коммутационную способность аппаратов на отключение проверяем максимальным током короткого замыкания. Отключающая способность аппарата должна быть выше максимального тока короткого замыкания не менее чем в 1,2 раза, т. е. I₀>=1,2*I_К.3.⁽³⁾, А, где Io — предельно отключаемый ток аппарата, А;

Iк.з⁽³⁾' - ток трехфазного короткого замыкания на выходных зажимах рассматриваемого аппарата, А.

Для фидерного аппарата величину I_К.₃⁽³⁾ определяем из формулы:

Iк.з⁽³⁾ = Iк. з⁽²⁾*1,6, А, (2.7.1.)

Где: Iк. з⁽²⁾ — ток двухфазного короткого замыкания на выходных зажимах рассматриваемого аппарата, А