Определение углов заложения подготовительных выработок участка подземной гидродобычи

Контрольная работа

по дисциплине «Гидротехнология»

 

Вариант

 

Выполнил: ст.гр. ЗГД - 12

 

Проверил: доц., к.т.н.

Коряга М.Г.

 

 

Новокузнецк

Исходные данные

Угол падения пласта, град
Уклон самотечного гидротранспорта	0,08
Наклонная высота этажа, м
Мощность пласта, м	2,4
Высота выемочной печи, м
Ширина выемочной печи, м
Предел прочности угля на одноосное сжатие, т/м.кв.
Предел прочности угля на одноосное сжатие, кг/см.кв.
Глубина ведения горных работ, м
Модель гидромонитора	12ГД2
Диаметр насадки гидромонитора
Коэффициент крепости угля проф. М.М. Протодъяконова	0,9
Функция ползучести	1,2
Длина наклонного ствола, м
Размер этажа по простиранию, м
Геодезическая разность высот, м
Мощность пласта, м	2,4
Высота выемочной печи, м
Мощность пласта/высоту печи	1,20
Корень в 4-й степени	1,05

Введение

Гидродобыча угля разработка угольных месторождений (в основном подземным способом), при которой выемка, транспортирование и подъём угля на поверхность выполняются с использованием энергии воды. Если разрушение угля и пород производится механическим способом (рабочими органами горных машин), а вода выполняет функцию только транспортного средства, способ добычи называется механогидравлическим. Подземное горное предприятие, применяющее гидравлические или механогидравлические технологии добычи угля, называется гидрошахтой.

Технология гидродобычи угля включает: разрушение (гидроотбойку) угля в горных выработках водными струями, которые формируются в гидромониторах, перенос полезного ископаемого потоком воды до подземного резервуара - гидрокамеры, подъём смеси воды и угля (пульпы) на поверхность шахты специальными насосами и транспортировку по трубопроводам до места переработки (обезвоживания, обогащения). После очистки в прудах-отстойниках вода под давлением опять подаётся к гидромониторам.

При работе открытыми заходками угольный забой открыт на завал. Открытые заходки характерны тем, что забой отгорожен от обрушенных пород только потолочиной, частично или полностью теряемой при посадке заходки. Закрытые заходки характерны оставляемыми целиками со стороны завала для поддерживания потолочины. Комбинированные заходки отличаются тем, что в первой фазе выемки угля оставляются целики (аналогично закрытым заходкам). Во второй фазе эти целики вынимаются и заходка открывается на завал. Наиболее подробные исследования по отработке угольных пластав заходками на пологих и крутых пластах выполнены в институте ВНИИГидроуголь инж. Б. А. Теодоровичем.

Заходки вынимаются снизу вверх от гидромонитора к обрушенным породам предыдущей заходки. В основу выемки угольных пластов заходками положено использование несущей способности целиков угля и окружающего массива, обеспечивающих устойчивость обнаженной поверхности на время выемки угля в заходке. Несущая способность целиков и массива угля и боковых пород может быть допущена меньшей, по сравнению с требованиями, предъявляемыми к креплению очистных забоев, так как время поддержания обнажений сравнительно невелико и в очистном забое люди и оборудование отсутствуют. Это позволяет также лучше использовать проявление самообрушения и отжима угля для целей повышения производитель ности гидроотбойки. Отсутствие людей и оборудования в забое позволяет вынимать уголь из заходки вплоть до ее обрушения и часто после обрушения, так как представляется возможным «вымыть» часть угля из-под обрушенных пород?

При выемке угля из заходок струя воды выполняет две функций: функцию гидроотбойки и функцию управления кровлей, обрушением и перепуском обрушаемых пород. В начале выемки производится как бы подрубка угля, образование вруба. Обычно врубу придают сводчатую форму для увеличения устойчивости. Наиболее часто вруб делают по подошве заходки, реже посередине. По мере увеличения обнажения начинает появляться самообрушение и отжим угля. С этого момента гидромониторщик в основном использует струю воды для управления обрушением и для выемки потолочины и подзавальных целиков. При крепких углях и устойчивых боковых породах с целью использования горного давления практикуют отработку нескольких заходок без опережения относительно друг друга. При неустойчивой кровле для повышения безопасности заходки вынимают с опережением на 15—20 м.

Для улучшения гидравлической выгрузки угля из заходки практикуют их наклонное расположение. Пекинский горный институт рекомендует на мощных пологих пластах с крепким углем принимать угол равным 10—20°, для слабых углей на мощных и средней мощности пластах угол 45—66°. На крутом падении рекомендуется наклонять заходку на завал под утлом 70—80° Выемка закрытыми заходками заканчивается обрушением потолочины, иногда с разрушением лобового целика. Так как закрытые заходки отгорожены лобовыми целиками, то извлечение обрушившихся целиков исключается. При закрытых заходках наблюдаются высокие потери угля до 35—40%. Закрытые заходки в основном применяют при отработке подэтажей завышенной высоты (больше 7—8 м). Единственное достоинство закрытых заходок заключается^ в возможности выемки смежных панелей общим забоем двумя гидромониторами, что несколько увеличивает производительность учгидроотбойки. В открытых заходках устойчивость обнажений забоя самая низкая и при этом обеспечивается небольшой толщины потолочиной и несколько боковыми целиками угля или породным массивом. Работа открытыми заходками возможна только при тщательном регулировании параметров заходки. На крутом падении высота подэтажа при работе открытыми заходками не должна превышать 4—6 м.

Контрольная работа

по дисциплине «Гидротехнология»

 

Вариант

 

Выполнил: ст.гр. ЗГД - 12

 

Проверил: доц., к.т.н.

Коряга М.Г.

 

 

Новокузнецк

Исходные данные

Угол падения пласта, град
Уклон самотечного гидротранспорта	0,08
Наклонная высота этажа, м
Мощность пласта, м	2,4
Высота выемочной печи, м
Ширина выемочной печи, м
Предел прочности угля на одноосное сжатие, т/м.кв.
Предел прочности угля на одноосное сжатие, кг/см.кв.
Глубина ведения горных работ, м
Модель гидромонитора	12ГД2
Диаметр насадки гидромонитора
Коэффициент крепости угля проф. М.М. Протодъяконова	0,9
Функция ползучести	1,2
Длина наклонного ствола, м
Размер этажа по простиранию, м
Геодезическая разность высот, м
Мощность пласта, м	2,4
Высота выемочной печи, м
Мощность пласта/высоту печи	1,20
Корень в 4-й степени	1,05

Введение

Гидродобыча угля разработка угольных месторождений (в основном подземным способом), при которой выемка, транспортирование и подъём угля на поверхность выполняются с использованием энергии воды. Если разрушение угля и пород производится механическим способом (рабочими органами горных машин), а вода выполняет функцию только транспортного средства, способ добычи называется механогидравлическим. Подземное горное предприятие, применяющее гидравлические или механогидравлические технологии добычи угля, называется гидрошахтой.

Технология гидродобычи угля включает: разрушение (гидроотбойку) угля в горных выработках водными струями, которые формируются в гидромониторах, перенос полезного ископаемого потоком воды до подземного резервуара - гидрокамеры, подъём смеси воды и угля (пульпы) на поверхность шахты специальными насосами и транспортировку по трубопроводам до места переработки (обезвоживания, обогащения). После очистки в прудах-отстойниках вода под давлением опять подаётся к гидромониторам.

При работе открытыми заходками угольный забой открыт на завал. Открытые заходки характерны тем, что забой отгорожен от обрушенных пород только потолочиной, частично или полностью теряемой при посадке заходки. Закрытые заходки характерны оставляемыми целиками со стороны завала для поддерживания потолочины. Комбинированные заходки отличаются тем, что в первой фазе выемки угля оставляются целики (аналогично закрытым заходкам). Во второй фазе эти целики вынимаются и заходка открывается на завал. Наиболее подробные исследования по отработке угольных пластав заходками на пологих и крутых пластах выполнены в институте ВНИИГидроуголь инж. Б. А. Теодоровичем.

Заходки вынимаются снизу вверх от гидромонитора к обрушенным породам предыдущей заходки. В основу выемки угольных пластов заходками положено использование несущей способности целиков угля и окружающего массива, обеспечивающих устойчивость обнаженной поверхности на время выемки угля в заходке. Несущая способность целиков и массива угля и боковых пород может быть допущена меньшей, по сравнению с требованиями, предъявляемыми к креплению очистных забоев, так как время поддержания обнажений сравнительно невелико и в очистном забое люди и оборудование отсутствуют. Это позволяет также лучше использовать проявление самообрушения и отжима угля для целей повышения производитель ности гидроотбойки. Отсутствие людей и оборудования в забое позволяет вынимать уголь из заходки вплоть до ее обрушения и часто после обрушения, так как представляется возможным «вымыть» часть угля из-под обрушенных пород?

При выемке угля из заходок струя воды выполняет две функций: функцию гидроотбойки и функцию управления кровлей, обрушением и перепуском обрушаемых пород. В начале выемки производится как бы подрубка угля, образование вруба. Обычно врубу придают сводчатую форму для увеличения устойчивости. Наиболее часто вруб делают по подошве заходки, реже посередине. По мере увеличения обнажения начинает появляться самообрушение и отжим угля. С этого момента гидромониторщик в основном использует струю воды для управления обрушением и для выемки потолочины и подзавальных целиков. При крепких углях и устойчивых боковых породах с целью использования горного давления практикуют отработку нескольких заходок без опережения относительно друг друга. При неустойчивой кровле для повышения безопасности заходки вынимают с опережением на 15—20 м.

Для улучшения гидравлической выгрузки угля из заходки практикуют их наклонное расположение. Пекинский горный институт рекомендует на мощных пологих пластах с крепким углем принимать угол равным 10—20°, для слабых углей на мощных и средней мощности пластах угол 45—66°. На крутом падении рекомендуется наклонять заходку на завал под утлом 70—80° Выемка закрытыми заходками заканчивается обрушением потолочины, иногда с разрушением лобового целика. Так как закрытые заходки отгорожены лобовыми целиками, то извлечение обрушившихся целиков исключается. При закрытых заходках наблюдаются высокие потери угля до 35—40%. Закрытые заходки в основном применяют при отработке подэтажей завышенной высоты (больше 7—8 м). Единственное достоинство закрытых заходок заключается^ в возможности выемки смежных панелей общим забоем двумя гидромониторами, что несколько увеличивает производительность учгидроотбойки. В открытых заходках устойчивость обнажений забоя самая низкая и при этом обеспечивается небольшой толщины потолочиной и несколько боковыми целиками угля или породным массивом. Работа открытыми заходками возможна только при тщательном регулировании параметров заходки. На крутом падении высота подэтажа при работе открытыми заходками не должна превышать 4—6 м.

Определение углов заложения подготовительных выработок участка подземной гидродобычи

 

Угол наклона параллельного, аккумулирующего и вентиляционного штреков для самотечного гидротранспорта определяется как угол между осью выработки и линией простирания пласта, град:

12,33

α – угол падения пласта, град;

δ – угол наклона выработки относительно горизонтальной плоскости, град;

Угол наклона оси выработки относительно горизонтальной плоскости, обеспечивающий самотечный гидротраспорт определяется как:

δ = arctg i, (i = 0,05 ÷ 0,07)

- при самотечном транспорте по желобам:

i = sin δ=0,05-0,06 (δ = arctg0,05 = 2,86⁰, δ = arctg0,06 = 3,43⁰);

- при самотечном транспорте по почве:

i = sin δ=0,07-0,08 (δ = arctg0,07 = 4⁰, δ = arctg0,08 = 4,57⁰).

Таблица 1 – Определение угла заложения штреков с самотечным гидротранспортом угля

Sin(α)	Значение Sin(α)	Уклон
0,05	0,06	0,07	0,08
0,05/Sin( α )	0,06/Sin( α )	0,07/Sin( α )	0,08/Sin( α )
Sin(50)	0,08715	0,574	0,688	0,803	0,918
Sin(60)	0,10452	0,478	0,574	0,670	0,765
Sin(70)	0,1218	0,411	0,493	0,575	0,657
Sin(80)	0,1391	0,359	0,431	0,503	0,575
Sin(90)	0,1564	0,320	0,384	0,448	0,512
Sin(100)	0,1736	0,288	0,346	0,403	0,461
Sin(110)	0,1908	0,262	0,314	0,367	0,419
Sin(120)	0,2079	0,241	0,289	0,337	0,385
Sin(130)	0,2249	0,222	0,267	0,311	0,356
Sin(140)	0,2419	0,207	0,248	0,289	0,331
Sin(150)	0,2588	0,193	0,232	0,270	0,309
Sin(160)	0,2756	0,181	0,218	0,254	0,290
Sin(170)	0,2924	0,171	0,205	0,239	0,274
Sin(180)	0,309	0,162	0,194	0,227	0,259
Sin(190)	0,3256	0,154	0,184	0,215	0,246
Sin(200)	0,342	0,146	0,175	0,205	0,234
Sin(210)	0,3584	0,140	0,167	0,195	0,223
Sin(220)	0,3746	0,133	0,160	0,187	0,214
Sin(230)	0,3907	0,128	0,154	0,179	0,205
Sin(240)	0,4067	0,123	0,148	0,172	0,197
Sin(250)	0,4226	0,118	0,142	0,166	0,189

При проведении выемочных печей комбайном выемка по падению допустима при угле падения до 13⁰ – 15⁰. При больших значениях угла выемочные печи проводят диагонально. Угол между осью диагональной выемочной печи и линией простирания пласта не должен превышать угла Ψ₁ значение которого определяется из выражения:

36,4

С увеличением угла падения пласта угол Ψ₁ уменьшается, а длина выемочных печей возрастает. Эксплуатационными испытаниями установлено, что при величине угла между осями аккумулирующего штрека и выемочной печи менее 45⁰ – 50⁰, т.е. при угле падения пласта более 23⁰ – 25⁰ применение схемы отработки яруса из выемочных печей нецелесообразно.

Длина выемочной печи при известной высоте яруса определяется из выражения:

м

где h_я – наклонная высота яруса (этажа) принимается согласно выбранной системе разработке, м (100 м);

b_я – ширина межъярусного (межэтажного) целика, м (при этажной системе разработке равна нулю);

а_ш – ширина межъярусного (межэтажного) целика (вентиляционного или аккумулирующего) штрека, м (10 м);

 

Рисунок 2 - Система разработки длинными столбами по простиранию с гидравлической выемкой угля в коротких очистных забоях (заходками) из диагональных выемочных печей