09.01.2021

Общая характеристика основных технологических и технических решений и задач при проектировании шахты и планировании горного производства


Теория проектирования является составной частью горной науки вообще. Она связана с проектированием, созданием и изысканием рациональных технологических систем (выбором типа и размера предприятий, рациональной планировкой горного хозяйства, с определением производственных мощностей всего предприятия в целом и его отдельных технологических звеньев, с выбором методов и средств разработки и добычи полезных ископаемых, а также технологических схем ведения горных работ).

Создание рациональной технологической системы требует правильного сочетания технологических решений в стадии проектирования предприятия. Однако принятие тех или иных проектных технологических и технических решений при эксплуатации шахты имеет различные последствия. Одни решения в процессе эксплуатации сравнительно легко могут быть скорректированы или изменены, если это связано с повышением эффективности работы предприятия, другие, наоборот, почти не поддаются изменениям.

Именно этот принцип группирования и принятия технологических и технических решений был положен как основополагающий в теории и практике проектирования горных предприятий еще Л.Д. Шевяковым.

Как правило, общешахтные технологические объекты и звенья могут быть отнесены к группе технологических решений, трудно изменяемых в процессе эксплуатации шахты. Именно они преимущественно определяют основные контуры и особенности действующей шахты и считаются основными элементами предприятия. Поэтому установление основных элементов шахты и связанные с ними проектные технологические решения (подготовка и размеры шахтных полей, вскрытие пластов, производственная мощность и т. д.) являются главными задачами теории и практики проектирования горных предприятий.

Выбор способа подготовки шахтного поля и установление ее параметров тесно связаны с задачами вскрытия шахтного поля, группирования пластов в свите, а также с размерами шахтных полей и горизонтов. К выбору рационального способа подготовки при проектировании предъявляются следующие требования:

— обеспечение надежности в эксплуатации горных выработок при минимальных затратах на их проведение, поддержание и транспортирование по ним грузов;

— концентрация горных работ и ликвидация разбросанности технологических объектов, многоступенчатости транспортно-технологических схем;

— обеспечение постоянного режима проветривания, снижение сопротивления движению воздуха по выработкам, а также потерь и утечек воздуха через выработанное пространство;

— возможность применения наиболее дешевых и производительных средств транспорта при полной их загрузке;

— обеспечение минимальных потерь и снижение возможности возникновения пожаров;

— обеспечение резерва воспроизводства линии очистного фронта;

— рациональное расчленение группы зависимых пластов на подгруппы одновременной выемки.

При проектировании подготовки шахтного поля необходимо комплексно учитывать совместное влияние указанных технических условий на себестоимость, производительность труда и другие показатели шахты.

Выбор способа подготовки шахтного поля при проектировании тесно связан с технологией и системами разработки, которые разнообразны и сложны. Они определяют порядок проведения подготовительных и очистных работ, увязанный во времени и пространстве. Для полной характеристики проектируемого варианта системы разработки необходимы сведения по горно-геологическим и горнотехническим условиям, организации работ и технико-экономическим показателям.

Основные горно-геологические данные включают сведения о мощности, угле падения, гипсометрии, физико-механических свойствах, нарушенности пласта, а также об устойчивости боковых пород. Необходимо знать особенности пласта, связанные с возможностью его к самовозгоранию, горным ударам и выбросам угля и газа, газовыделениям и т. д.

Горнотехнические сведения включают: порядок проведения очистных и подготовительных выработок, размеры и формы очистного забоя, способы ведения основных производственных процессов, способы проветривания очистных и подготовительных забоев, специальные мероприятия (меры борьбы с самовозгоранием, внезапными выбросами и т. д.).

Варианты систем разработки угольных пластов группируются по следующей классификации:

А. Системы разработки тонких и средней мощности пластов:

— длинными столбами (по простиранию, падению — восстанию и диагональные);

— короткими столбами;

— сплошные системы разработки (по простиранию, падению — восстанию и диагональные);

— полосами по простиранию и восстанию;

— камерные системы;

— комбинированные системы.

Б. Системы разработки мощных пластов:

— без разделения на слои;

— слоевые системы.

Их выбор тесно связан со схемами вскрытия и способом подготовки шахтного поля, а также с основными горнотехническими параметрами шахты (размеры шахтных и выемочных полей, этажей, горизонтов и т. д.). Так, например, при системах разработки столбами или полосами по восстанию — падению возможные схемы вскрытия отличаются от тех, при которых возможно применение вариантов систем разработки по простиранию. Следовательно, выбор этой системы необходимо рассматривать совместно с проектными решениями по вскрытию. Правильный выбор определяется по признаку отработки пласта: по восстанию — падению или простиранию. Это один из основных факторов при совместном выборе системы разработки и схем вскрытия шахтного поля.

Последующее уточнение технологической модификации системы разработки и ее параметров в процессе эксплуатации — второй этап выбора системы разработки, уже не связанный с группой проектных технических и технологических решений, являющихся основными в практике проектирования угольных шахт.

К группе задач установления проектных технических и технологических решений, которые в последующем могут быть легко скорректированы или изменены, относятся:

— установление параметров подготовки выемочных полей;

— определение параметров группирования сближенных пластов;

— определение сечений горных выработок, типов и способов крепления;

— выбор способов охраны и расположения выработок относительно пласта;

— определение размеров предохранительных целиков и величины эксплуатационных потерь угля;

— выбор технологии и средств механизации очистных и подготовительных работ;

— выбор рациональных схем участкового и магистрального транспорта;

— календарный план развития горных работ и рациональный порядок отработки пластов.

Перечисленные решения при проектировании являются чаще всего ориентировочными и уже при эксплуатации угольных шахт должны корректироваться, уточняться и изменяться при планировании горного производства. Если вопросы планирования в угольной промышленности горного производства рассматривать вообще, то они далеко выходят за рамки задач, связанных с уточнением и корректировкой проектных решений. Перечисленные вопросы проектирования тесно переплетаются с задачами планирования горного производства, связанными с определением основных параметров строящихся, действующих и реконструируемых шахт и планировкой горных работ.

Определение основных параметров строящихся, реконструируемых шахт и вновь подготавливаемых горизонтов связано с установлением производственной мощности, размеров шахтного поля и срока службы шахты.

Следует отметить, что между производственной и проектной мощностью шахты имеются существенные различия. Исходными данными для установления проектной мощности являются лишь запасы угля и горно-геологические условия залегания пластов. При установлении производственной мощности, по мнению А.С. Астахова и др., исходной базой считают фактические значения сложившихся к данному моменту горнотехнических и организационных условий и экономические характеристики шахты. Производственная мощность шахты характеризует реальные возможности добычи угля в рассматриваемый период при конкретных горно-геологических условиях, имеющихся технических средствах при освоенных технологических схемах и рациональной организации производства. Существенное отличие проектной мощности шахты от производственной в том, что последняя изменяется по мере изменения объективных условий производства. Обычно мощность шахты устанавливается при комплексной увязке всех технологических решений и параметров строящейся, действующей и реконструируемой шахты.

Определение оптимальных вариантов развития горнопроходческих работ, технологии и их организации — это задачи планирования и реконструкции, а также подготовки новых горизонтов шахт.

Развитие горных работ в период освоения проектной мощности шахты после сдачи ее в эксплуатацию имеет специфические особенности. Необходимо выбрать оптимальный объем горных работ, порядок и последовательность отработки выемочных полей в период освоения проектной мощности.

Календарное планирование горных работ в период стабильной работы действующей шахты — обязательное условие, обеспечивающее своевременное воспроизводство линии очистных забоев. При этом необходима комплексная оптимизация планирования горных работ и установление рациональной последовательности отработки выемочных полей.





Яндекс.Метрика