Анализ горно-геологических и горнотехнических условий месторождения

 

Караганда 2013

Содержание пояснительной записки

1. Введение;
2. Анализ горно-геологических и горнотехнических условий месторождения;
3. Мощность шахты. Режим работы;
4. Механизация очистной выемки и нагрузка на забой;
5. Способ подготовки шахтного поля и система разработки угольных пластов;
6. Группирование пластов по очерёдности отработки и определение нагрузки на пласты;
7. Вскрытие шахтного поля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Горно-металлургический комплекс (ГМК) Республики Казахстан  имеет такое значение для страны, что многие аспекты его деятельности выходят за рамки отрасли и  определяются политикой государства. То же самое можно сказать и  о его проблемах. Кроме того, ГМК  через Закон «О недрах» тесно  связан с нефтегазовым комплексом. Принимаемые для нефти и газа законы в последующем не самым  лучшим образом сказываются на развитии рудной базы (месторождений полезных ископаемых) ГМК.

 

В мире несколько  сотен государств, многие из них  живут за счет сырья, но, пожалуй, только семь из них могут сравниться с  Казахстаном по богатству недр. А  учитывая, что пять из них — это  нефтяные монархии Персидского залива, то в мире остается только два государства, сравнимые с Казахстаном по рудному  потенциалу, — Австралия и ЮАР. Если же брать во внимание разнообразие обнаруженных крупных месторождений  полезных ископаемых, сосредоточенных  на одной территории, то нет в  мире страны, способной соперничать  с Казахстаном. Наша страна занимает ведущие позиции в мире по наличию большинства таких важнейших для промышленности металлов, как железо, медь, свинец, цинк, золото, уран, марганец, хром, никель (нефть и газ — это отдельная отрасль).

По запасам углей Казахстан  входит в десятку стран-лидеров, уступая лишь Китаю, США, России, Австралии, Индии, ЮАР и Украине. 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). Становление и развитие угольной отрасли Казахстана, как и других отраслей в республике, после распада СССР происходило в трудных условиях.

Общий объем добычи угля в 1991 году в Казахстане составлял 130,4 млн. тонн, или 20,7% к общей добыче угля на территории бывшего СССР. В отрасли было 26 шахт, 7 разрезов. На фабриках подвергалось обогащению 27% всего добытого угля, в том числе 98% угля для коксования. Уголь отгружался, помимо Казахстана, во все страны бывшего Союза и ряд стран Восточной Европы.

Коренное изменение социально-политической обстановки в республике в начале 90-х годов, в связи с приобретением  ею суверенитета, функционирование экономики  в рамках товарно-денежных отношений, спад угледобычи и необходимость обеспечения дальнейшей перспективы, вызвали необходимость поиска новых подходов в угольной промышленности.

После разгосударствления угледобывающих предприятий, с 1996 года, наблюдается  постепенный выход отрасли из кризиса. В настоящее время в  угольной отрасли страны в основном завершен трудный период реструктуризации, достигнуты положительные результаты по наращиванию добычи угля и повышению  экономического потенциала угольных компаний. Беспрецедентные по масштабам и  времени преобразования позволили  обеспечить переход угольной отрасли  на рыночные отношения. Сегодня угольная отрасль страны обеспечивает выработку  в Казахстане 78% электроэнергии, практически  стопроцентную загрузку коксохимического производства, есть возможности полностью  удовлетворять потребности в  топливе коммунально-бытового сектора  и населения.

Добычу угля в стране ведут 33 компании (5 иностранных и 28 отечественных). За десять лет в недропользование угля ими инвестировано более 3 млрд. долларов США. В сравнении с 1996 годом объем капиталовложений вырос в 10 раз и по итогам 2006 года составил 428,7 млн. долларов.

В настоящее время объем добычи угля в республике стабилизировался на уровне 95-96 млн. тонн в год. 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.

Прогнозируемый рост цен на такие  первичные источники энергии, как  нефть и природный газ, заставляют искать альтернативные, экологически чистые технологии использования угля, который в обозримом будущем  останется основным источником первичной  энергии и запасы которого в Казахстане весьма значительны.

 

 

 

 

 

1. Анализ горно-геологических и горнотехнических условий месторождения.

В данном разделе приводится характеристика угольных пластов, тектоника, элементы залегания и строения пластов, гидрогеология, газоносность, границы и размеры  шахтного поля, балансовые запасы шахтного поля, обоснование потерь и  промышленных запасов.

Разрабатывается месторождение со свитой из трёх пологих пластов средней  мощности: 1 пласт – 2,7м, 2 пласт – 1,9м и 3 пласт – 1,8м. Мощность наносов  составляет 55м. Плотность  угля в  данном месторождении составляет 1,43 т/м³, Расстояние между 1 и 2 пластом составляет 50м, а между 2 и 3 – 60м. В свите не наблюдается каких – либо изломов и прочих геологических нарушений. Угол падения пластов составляет 12°. По относительной газоносности шахта относится к сверхкатегорным, так как относительная газоносность составляет 20м ³/т. Приток воды в шахту не значителен и составляет 145 м³/ч. Так как месторождение разрабатывается только одной шахтой, то его форма предопределяет форму и размеры шахтного поля. Размер шахтного поля по падению составляет 2000м, а по простиранию – 6000м.

Для дальнейших расчётов необходимо определить производительность каждого  пласта в свите.

Производительность пласта рассчитывается по формуле:    р=mγ , т/м²

р₁=2,4*1,41=3,38т/м²;

р₂=2,9*1,41=4,04т/м²;

р₃=2,8*1,41=3,94т/м².

Таблица 1.

Индекс пласта	Среднединамическая мощность пласта, м	Плотность угля, т/м3	Производительность пласта, т/м2	Расстояние до вышележащего пласта, м
1	2,4	1,41	3,38	-
2	2,9		4,08	65
3	2,8		4,94	80

 

 

Запасы и потери шахтного поля

Для дальнейших расчётов необходимо определить балансовые  и промышленные запасы, а также определить потери при планируемом извлечении запасов  на поверхность. Балансовыми называют такие запасы, разработка которых  экономически целесообразна:

по качеству полезного ископаемого  они отвечают требованиям их промышленного  использования, а по количеству и  условиям залегания пригодны для  добывания при современном уровне техники. Та часть балансовых запасов, которая может быть выдана на поверхность при разработке месторождения, называется промышленными запасами, которые равны балансовым за вычетом потерь.

Балансовые запасы по каждому пласту Q_Б в пределах шахтного поля рассчитываются по формуле:  Q_Б=LHmγ, млн. т

Q_Б1=6100*2000м*2,4*1,41=41,28млн.т

Q_Б2=6100*2000м*2,9*1,41=49,88млн.т

Q_Б3=6100*2000м*2,8*1,41=48,16млн.т

∑Q_Б=139,3млн. т

Промышленные запасы вычисляю путём  вычитания из балансовых запасов  проектных потерь, которые принимаются  в следующих пределах:

-эксплуатационные: 6%

-в предохранительных целиках: 7%

-горно-геологические: 6%

Общие потери не должны составлять более 20%.

В предохранительных целиках потери составляют, млн.т:

1 пласт:(41,28*6)/100=2,4

2 пласт:(49,88*6)/100=2,9   

3 пласт:(48,16*6)/100= 2,8

Итого: 8,1млн. т

По горно  – геологическим условиям, млн.т:

1 пласт:(41,28*6)/100=2,4

2 пласт:(49,88*6)/100=2,9  

3 пласт:(48,16*6)/100= 2,8

Итого: 8,1млн. т

Эксплуатационные  потери, млн.т:

1 пласт:(41,28*6)/100=2,4

2 пласт:(49,88*6)/100=2,9  

3 пласт:(48,16*6)/100= 2,8

Итого: 8,1млн. т

Всего потерь:

1 пласт=7,2 млн. т, 2 пласт=8,7 млн. т, 3 пласт=8,4млн. т.

Проектные потери составляют 24,3млн. т (18%).

Промышленные  запасы, млн.т:

1пласт: 41,28– 7,2=34,08

2 пласт:  49,88– 8,7=41,2

3 пласт:  48,16 – 8,4=39,6

В общем промышленные запасы составляют 114,88млн. т (82%)

 

 

Таблица 2.

Индекс пласта	Балансовые запасы, млн. т	Проектные потери, млн. т			Всего потерь, млн.т	Промышленные запасы, млн. т
		В предохр. целиках	По горно-геолог. условиям	Эксплуа-тационные
1	41,28	2,4	2,4	2,4	7,2	34,08
2	49,88	2,9	2,9	2,9	8,7	41,2
3	48,16	2,8	2,8	2,8	8,4	39,6
Итого, млн.т:	139,32	8,1	8,1	8,1	24,3	114,88
Итого, %:	100	6	6	6	18	82

2.Мощность  шахты. Режим работы

При обосновании  мощности шахты необходимо руководствоваться  следующими положениями:

• Мощность шахты должна быть не менее 1,5млн. т/год и быть равной типовой.
• Срок службы шахты должен быть не менее 50 и не более 60лет.

 Срок  нормальной работы шахты Т_Н и годовая производственная мощность шахты А_Г связаны выражением: , где Q_П – промышленные запасы шахтного поля. Полный срок службы шахты Т_п определяется по формуле:                         Т_п=Т_Н +t_РЗ, лет,         где t_РЗ – время, необходимое на освоение шахтой производственной мощности и на свёртывание добычи. Оно определяется по формуле: t_РЗ= 1,6+1,3А_Г, лет. Значение t_РЗ округляется до целого в большую сторону. 

                   

 

 

 

Таблица 3.

АГР, млн. т/г	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6
, лет	76,1	63,4	54,4	47,6	38,1	32,6
tРЗ, лет	4,3	3,9	4,3	4,7	5,5	6,15
Тп, лет	80,4	67,3	58,7	52,3	43,6	38,75

Принимается срок службы шахты  - 50 лет. Принимаю мощность шахты по рядовому углю в сутки – 8000т, в год – 2,4млн. т. По товарному углю годовая мощность рассчитывается по формуле, млн.т : .

Режим работы шахты принимаю в соответствии с нормами и законодательными актами: 300 рабочих дней в году, длительность рабочей смены – 6 часов, т.к. шахта  сверхкатегорная по газу.

3.Механизация очистной выемки  и нагрузка на забой

По каждому пласту определяю  способы механизации очистной выемки и рассчитываю нагрузку на очистной забой. Выбираю крепь в соответствии с мощностью пластов и углу падения пластов в свите.

 

Таблица 4.

Индекс пласта	Тип крепи	Вынимаемая мощность пласта, м	Площадь поперечного сечения лавы, свободная для прохода воздуха, м2
1	Фазос(Польша)	1,7 – 5,2	S=1,2*2.4+2,9=5,8
2			S=1,2*2,9+2,9=6,38
3			S=1,2*2,8+2,9=6,26