Мощность и срок службы шахты. Статистические и динамические закономерности. Способы и методы отработки. Деление шахтного поля на части

Краткое содержание лекции.

Преимуществами открытых горных работ являются: большая производственная мощность предприятий (в среднем - 4 млн. т/год); большая единичная мощность использования оборудования; высокая производительность труда (в среднем - 450 т/мес); малая себестоимость добычи 300-400 тенге. Более высокая степень безопасности горных работ (электрооборудование нормального исполнения, отсутствие газа, пыли, стесненных условий).

Недостатки открытых горных работ: наносится большой ущерб для окружающей среды (большая площадь, осушение почв, большой разнос пыли); более низкое качество (эрозия, повышенная зольность 40-60%), пониженная калорийность угля (для Шубаркуля 4,5-5,0; Борлы 5-6 тыс. ккал/кг, для сравнения - Карагандинский бассейн зольность угля - 31%, калорийность угля 6 – 7 тыс. ккал/кг); невозможность отработки пластов незначительной мощности (менее 1,5м); с ростом глубины затраты на производство горных работ резко возрастают.

Преимущества подземных горных работ: возможность отработки тонких высококачественных пластов; более низкая зольность – до 30%; незначительный ущерб экологии окружающей среды; возможность отработки запасов на большой глубине.

Недостатки подземных горных работ: большие затраты на вскрытие, подготовку месторождения и содержание горного хозяйства (дегазация, вентиляция, ремонт); повышенные требования к электрооборудованию; низкая производительность труда и большая себестоимость добычи;более опасные условия ведения горных работ.

Залегание угольных пластов характеризуется следующими горно-геологическими факторами.

Мощность пласта. Пласты по мощности делят на:

ü весьма тонкие – до 0,7 м;

ü тонкие – от 0,71 до 1,2 м;

ü средней мощности – от 1,21 до 3,5 м;

ü и мощные – свыше 3,5 м.

Угол падения пласта. В странах СНГ по углу падения пласты подразделяют:

ü на пологие (до 18;

ü наклонные (от 19 до 35°);

ü круто наклонные (от 36 до 55°);

ü и крутые (от 56 до 90°).

К геологическим относят все разведанные и прогнозные запасы, выявленные в пределах данного контура месторождения на определенную глубину, независимо от содержания полезного ископаемого, его качеств и условий залегания.

Разведанные запасы делят на следующие категории по степени разведанности:

· категория А – запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей: полное выявление условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого; полное выявление природных типов и промышленных сортов минерального сырья, их соотношения и пространственного положения; выделение и оконтуривание некондиционных участков внутри тел полезного ископаемого; полное выяснение качества, технологических свойств полезного ископаемого и природных факторов

· категория В – запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей: выяснение основных особенностей условий залегания, формы и характера строения тел полезного ископаемого; выявление природных типов, промышленных сортов минерального сырья и закономерностей его распределения без точного отображения пространственного положения каждого типа; выяснение соотношения и характера некондиционных участков внутри тел полезного ископаемого без точного их оконтуривания; выяснение качества, основных технологических особенностей полезного ископаемого и основных природных факторов, определяющих условия ведения горных работ.

· категория С₁ – запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выяснение в общих чертах условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого, его природных типов, промышленных сортов, качества, технологических свойств, а также природных факторов, определяющих условия ведения горных работ.

· категория С₂ – запасы с предварительной оценкой условий залегания, формы и распространения тел полезного ископаемого, определенных на основании геологических и геофизических данных и подтвержденных данными, полученными при вскрытии полезного ископаемого в отдельных точках, либо установленных по аналогии с изученными участками.

Кроме того, запасы месторождения полезного ископаемого делят на балансовые, забалансовые и промышленные.

Балансовые запасы – разведанные и изученные запасы полезного ископаемого, которые пригодны для эффективной разработки и использования в народном хозяйстве при существующем уровне техники.

К забалансовым относят часть геологических запасов, которая в настоящее время по тем или иным причинам не может быть использована. В будущем с совершенствованием техники и технологии и повышением спроса на полезное ископаемое забалансовые запасы могут явиться объектом промышленного освоения.

Промышленные запасы – часть балансовых запасов, которая может быть извлечена из недр. Промышленные запасы равны балансовым за вычетом потерь в количествах, предусмотренных проектом разработки месторождения (потери при выемке угля, оставление охранных и предохранительных целиков и др.).

При разработке одного пласта постоянной мощности балансовые запасы шахтного поля, имеющего форму правильного прямоугольника, можно ориентировочно подсчитать по формуле

Z_бл = D∙р,

где D – площадь шахтного поля, м²; р – средняя производительность пласта, т/м²,

р = m∙ρ,

где m – средняя мощность пласта, м; ρ – средняя объемная масса угля в массиве (бурого–1,2, каменного 1,3–1,4, антрацита– 1,5–1,6 т/м³).

При изменяющейся мощности пласта шахтное поле делят на участки, определяют на каждом из них среднюю мощность и подсчитывают запасы, а затем суммированием находят общие запасы:

ΣZ_бл = Z₁ + Z₂ + … + Z_n = D₁∙p₁ + D₂∙p₂ + … + D_n∙p_n,

где Z₁,Z₂,…,Z_n – балансовые запасы угля в пределах каждого участка числом n;

D₁,D₂,…,D_n и p₁,p₂,…,p_n – соответственно площади и средняя производительность пласта на каждом из участков.

При нескольких пластах в шахтном поле:

ΣZ_бл = D_пл1∙p_пл1 + D_пл2∙p_пл2 + … + D_плi ∙p_плi,

где D_пл1,D_пл2,…,D_плi и p_пл1,p_пл2,…,p_плi – соответственно площади и производительность пластов числом i.

При равных площадях шахтного поля по каждому пласту

ΣZ_бл = D_пл∙(p_пл1 + p_пл2 + … + p_плi).

Шахтным полем называется месторождение или его часть, отводимая для разработки одной шахтой.

Обычно месторождения залегают не горизонтально. Тогда различают верхнюю и нижнюю границы шахтного поля, а также боковые границы. Верхняя граница ограничивает шахтное поле по восстанию, нижняя – по падению, боковые – по простиранию.

Разработку шахтного поля ведут отдельными участками или частями. Часть шахтного поля, ограниченную по падению и восстанию соответственно нижней и верхней границами шахтного поля, а по простиранию – с одной стороны боковой границей шахтного поля, с другой вертикальной плоскостью, проведенной вкрест простирания пласта и проходящей через главные вскрывающие выработки, называют крылом.

Часть шахтного поля, отрабатываемую на один околоствольный двор и ограниченную по простиранию боковыми границами шахтного поля, называют выемочным горизонтом. Размер выемочного горизонта по простиранию равен размеру шахтного поля по простиранию, а размер по падению изменяется от 100 м до 2000–3000 м и более.