Мощность шахты и срок ее существования

Мощность шахты является одним из основных параметров, определяющих как количественные параметры технологического комплекса, так и технико-экономические показатели ее работы. Различают проектную мощность шахты и производственную.

Проектная мощность — это определенная (установленная) в проекте добыча угля в единицу времени. Измеряется в тоннах в год (годовая мощность, Aш.г) или в сутки (суточная мощность, Aш).

Производственная мощность — это максимально возможная добыча угля в единицу времени, определяемая исходя из условий шахты, сложившихся в рассматриваемом периоде. Основными объектами, по которым определяется производственная мощность, являются: горные работы, пропускная способность транспортных выработок, околоствольных дворов и шахтных подъемов, а также технологического комплекса на поверхности; вентиляция; состояние жилого фонда, обеспеченность штатом рабочих и др.

Производственная мощность шахты может быть выше ее проектной за счет модернизации оборудования, совершенствования организации труда и других мероприятий. В период времени, когда производится доработка запасов шахтного поля или при переходе к разработке менее производительных пластов, при запаздывании в сроках ввода нового горизонта в работу, производственная мощность может устанавливаться ниже проектной, что приводит к снижению фондоотдачи.

Вопрос определения оптимальной мощности шахты в горном деле является одним из наиболее сложных и излагается в курсе "Проектирование шахт". В данном курсе приведем лишь общие понятия решения этого вопроса.

При установлении проектной мощности шахты различают два типа месторождений: с фиксированными запасами и нефиксированными, т. е. условно неограниченными запасами.

Рисунок 2.5 – Влияние производственной мощности шахты на себестоимость добычи 1 т угля 1, 2, 3 – удельные затраты соответственно капитальные, эксплуатационные и суммарные

Месторождения первого типа имеют обычно естественные границы в виде крупных геологических нарушений, утонений пластов и пр. Поскольку запасы в шахтном поле ограничены, то при увеличении проектной мощности шахты будут увеличиваться капитальные затраты на ее строительство и оборудование и в такой же мере увеличиваться относительная величина этих затрат на 1 т промышленных запасов. Но, с другой стороны, с увеличением мощ­ности шахты снижаются удельные эксплуатационные расходы за счет той их части, которая является постоянной и не зависит от Aш.г. Следовательно, должно существовать такое оптимальное значение мощности шахты, при котором общая сумма затрат на 1 т промышленных запасов будет наименьшей, что иллюстрируется рис. 2.5.

На месторождениях с неограниченными запасами решение задачи выбора мощности шахты значительно сложнее, поскольку неизвестны ни размеры шахтного поля, ни его промышленные запасы.

Наиболее логичное решение задачи для такого случая предложено акад. Л.Д. Шевяковым.

Суть этого решения сводится к следующему.

1. Задаются рядом значений мощности шахты, и для каждой из них проектируется технологическая схема шахты в части вскрытия, подготовки, системы разработки, вентиляции; рассчитывается линия очистных забоев, вы­бираются другие параметры.

2. Для каждого варианта шахты составляется экономико-матема­ти­ческая модель, в которой переменными являются размеры шахтного поля по простиранию S и по падению H.

3. На ЭВМ методом перебора вариантов определяются оптимальные значения S и H и критерия оптимизации (удельные затраты, грн./т).

4. По наименьшему значению критерия выбирают мощность шахты, которая и будет являться оптимальной.

На основании большого опыта проектирования и эксплуатации шахт установлены значения типовых мощностей новых шахт, а именно: 1,2; 1,5; 1,8; 2,4 и 3,0 млн. т угля в год, а на участках с большими запасами и благоприятными горно-геологическими условиями — более 3,0 млн. т угля в год. В то же время на участках с ограниченными запасами углей дефицитных марок, а также при реконструкции действующих шахт и подготовке новых горизонтов допускаются мощности менее 1,2 млн. т в год.

Типизация мощности шахт производится с целью широкого применения типовых (стандартных) решений по поверхностным сооружениям, околоствольным дворам, подъемам и т. д., что упрощает разработку проекта, а также для удобства сравнения технико-экономических показателей проектов строительства шахт. Приняв проектную мощность шахты и зная промышленные запасы в шахтном поле, можно рассчитать срок существования шахты.

Различают средний расчетный срок службы шахтыи полный.

Средний расчетный срок равен частному от деления промышленных запасов на проектную мощность шахты

(2.10)

Полный срок службы шахты численно равен расчетному сроку с добавлением времени на освоение проектной мощности шахты tо и ее затухание t з к концу отработки запасов, т. е.

Тп = Тр + tо + tз.

(2.11)

Рекомендуется ориентироваться на расчетные сроки службы новых шахт не менее 50..60 лет.

Время освоения проектной мощности (развитие добычи) to устанавливается: для шахт с Aш.г от 0,6 до 1,2 млн. т в год не более 2 лет и для шахт с Aш.г от 1,2 до 3,0 млн.т в год не более 3 лет. При Aш.г более 3,0 млн.т в год, а также для шахт с глубиной ведения горных работ более 800 м срок освоения проектной мощности определяется проектом.

Время затухания добычи к концу отработки запасов t з строго не регламентировано, но должно быть не более 20% продолжительности отработки последнего горизонта, т. е. при пологих пластах должно составлять не более 2..3 лет и при крутых — не более 1..2 лет.

На крутых пластах производственная мощность шахты ограничивается нормативным сроком службы горизонта, который должен составлять не менее 10 лет, а также регламентированным числом одновременно разрабатываемых пластов — не более 70..75% их общего числа, а при наличии свыше 50% пластов опасных по выбросам угля и газа — не более 60% их числа.

Возможная производственная мощность шахты, исходя из условия обеспечения нормативного срока службы горизонта t нгор, лет,

(2.12)

где Z пр.гор – промышленные запасы горизонта, т; t р и t з – соответственно время развития и затухания добычи на горизонте, лет; суммарное значение его ориентировочно можно принимать равным 2..3 годам; а более точно можно установить путем построения календарного плана разработки пластов в горизонте.

Возможная производственная мощность шахты из условия ограничения числа одновременно разрабатываемых пластов

А^”ш. г £ 2(Нэт – Shц)VдSpk^’одс,

(2.13)

где k ^'_од – регламентированный коэффициент одновременности разработки пластов; k^'_од =0,6..0,75.

Рассчитанную по формулам (2.11) и (2.12) возможную производственную мощность шахты округляют в меньшую сторону до ближайшей типовой.

Пример 1. Определить балансовые и промышленные запасы угля в шахтном поле, выбрать производственную мощность шахты и рассчитать ее срок службы для следующих условий: размер шахтного поля по простиранию 5400 м, по падению 3000 м; количество рабочих пластов в шахтном поле 3, их средние мощности m₁ =1,3 м; m₂ =0,9 м и m₃ =1,5 м; средняя плотность угля g =1,3 т/м^з; угол падения пластов a =12°.

Решение.

1. Суммарная производительность пластов (2.2)

åp = (1,3 + 0,9 + 1,5) 1,3 = 4,81 т/м².

2. Балансовые запасы угля в шахтном поле (2.1)

Z_б = 5 400 ´ 3 000 ´ 4,81 = 78 200 000 т.

3. Потери угля в шахтном поле:

а) общешахтные (2.4)

q_общ = (0,01..0,02) 78 200 000» 1 000 000 т;

б) эксплуатационные (2.5) при c_э =0,10

q_э = 0,10 (78 200 000 - 1 000 000) = 7 720 000 т;

в) проектные (2.6)

q_п = 1 000 000 + 7 720 000 = 8 720 000 т.

4. Промышленные запасы угля в шахтном поле (2.3)

Z_пр = 78 200 000 - 8 720 000 = 69 480 000 т.

5. Коэффициент извлечения угля (2.8)

с_из = 69 480 000 /78 200 000» 0,89.

6. Производственная мощность шахты, исходя из рекомендованного срока ее службы

А_{ш. г} Z_np / T_p = 69 480 000 /(50..60) = 1 389 600..1 158 000, т/год.

Принимаем типовую производственную мощность A_ш.г =1 200 000 т в год или A_ш =4 000 т угля в сутки.

7. Расчетный срок службы шахты (2.10)

Т_р = 69 480 000 /1 200 000» 58 лет.

8. Полный срок службы шахты (2.11)

T_п = 58 + 2 + 3 = 63 года.

В принципе на данном месторождении можно было бы принять проектную мощность шахты равную A_ш.г =1 500 000 т в год, тогда полный срок службы ее составил бы

Т_п = = 69 480 000 /1 500 000 + 2 + 3 = 51 год,

что также допустимо.

Окончательный выбор проектной мощности надо было бы производить на основании учета и ряда других факторов, которые в условии не оговорены, а именно: свойств боковых пород, их обводненности, выбросоопасности, глубины залегания, потребности в данном угле, наличии денежных средств на строительство шахты. Все эти факторы учитываются при проектировании шахты, но в нашем примере их достоверный учет невозможен.

Пример 2. Выбрать производственную мощность шахты с крутым залеганием пластов при следующих условиях: число разрабатываемых пластов 12, из них 8 являются выбросоопасными; суммарная производительность пластов åp = 13,8 т/м²; Z пр.гор = 10 000 000 т. Наклонная высота этажа H э = 138 м; средний размер целиков в этаже åh ц = 8 м; коэффициент извлечения угля в очистном забое c = 0,95. Годовое подвигание действующей линии очистных забоев V д = 450 м. Подготовка шахтного поля этажная.

Решение.

Возможная производственная мощность шахты:

а) из условия обеспечения нормативного срока службы горизонта (2.12)

A^'_ш.г,= 10 000 000 / {10 - [(2 + 2) / 2)]} = 1 250 000 т/год;

б) из условия ограничения числа одновременно разрабатываемых пластов (2.13)

A^"_ш.г,= 2 (138 - 8) 450 ´ 13,8 ´ 0,6 ´ 0,95 = 920 000 т/год.

Принимаем ближайшее меньшее значение типовой мощности шахты A_ш.г = 900 000 т в год или A_ш = 3 000 т/сут.

Дата добавления: 2015-03-31