Расчет оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями

Для каждого класса систем разработки и их разновидностей существует определенная взаимосвязь между положением очистных и подготовительных забоев, которое должно обеспечивать нормальную работу участков и максимальный экономический эффект. Особенно это важно для столбовых систем разработки, поскольку каждый раз при доработке столба требуется своевременно подготовить новый столб (выемочное поле), не допуская запаздываний в подготовке и не создавая излишних опережений. Запаздывания приводят к несвоевременному вводу в работу новых очистных забоев и, следовательно, к снижению уровня добычи, а излишние опережения вызывают преждевременные расходы денежных средств и дополнительные затраты на поддержание пройденных, но еще не используемых выработок. При этом подготовка новых участков должна производиться с оптимальными для данных горнотехнических условий скоростями проведения выработок, когда обеспечивается минимальная их стоимость и достигается максимальный экономический эффект.

Основная задача расчета оптимального соотношения очистных и подготовительных работ формулируется следующим образом: при каком положении очистных забоев в отрабатываемом столбе необходимо начать подготовку нового столба, с тем чтобы к моменту завершения очистных работ он был своевременно подготовлен к работе при оптимальных скоростях проведения выработок?

Методику расчета рассмотрим на примере столбовой системы разработки лава-ярус (рис. 16.12).

Рисунок 16.12 – К расчету оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями при столбовой системе разработки лава-ярус

Условие своевременной подготовки столба следующее:

Tподг+tрез=Tоч,

(16.66)

где T_подг – общие затраты времени на подготовку столба, мес; t_рез – резерв времени для компенсации непредвиденных задержек при подготовке столба; обычно принимают t_рез =1–2 мес; T_оч – продолжительность отработки оставшейся части столба, мес.

Определим затраты времени на подготовку столба, приняв, что проведение обоих штреков в крыле панели осуществляется двумя бригадами одновременно:

(16.67)

где t_пл – время сооружения приемных площадок, мес; t_ш и t_р.п – соответственно время, затрачиваемое на проведение штрека и разрезной печи, мес; t_мон – время монтажа оборудования в лаве, мес; L_кр – длина крыла панели, м; V_ш.оп – оптимальная скорость проведения штрека [46], м/мес;
l_л – длина лавы, м; V_р.п – скорость проведения разрезной печи, м/мес.

Найдем время отработки оставшейся части столба длиной x (м):

,

(16.68)

где V_оч – скорость подвигания очистного забоя, м/мес.

Найденные выражения для T_подг и T_оч подставим в формулу (16.66)

(16.69)

Решив это уравнение относительно х, получим

(16.70)

Вторая задача расчета соотношения (но уже не оптимального) очистных и подготовительных работ может быть сформулирована так: с какой минимально допустимой скоростью V_п.в необходимо проводить подготовительные выработки (штреки и печи), чтобы при определенном положении очистного забоя в отрабатываемом столбе обеспечить своевременный ввод нового столба в работу?

В данном случае не ставится задача определения оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями, а вопрос сводится к тому, чтобы в создавшейся ситуации (вызванной, например, несвоевременным началом подготовки) обеспечить своевременную подготовку нового очистного забоя. Понятно, что скорости проведения выработок при этом могут быть и не оптимальными.

Условия своевременности подготовки нового столба будут выражаться теми же формулами (16.66) и (16.67), что и в предыдущей задаче.

Воспользовавшись формулой (16.69), запишем:

[47],

откуда:

(16.71)

Третья задача расчета соотношения положений очистных и подготовительных забоев формулируется следующим образом: определить имеющийся фактический резерв времени на окончание подготовки нового выемочного поля (или столба) при существующем положении очистных и подготовительных забоев.

Произведем расчет для более сложного случая — разновидности столбовой системы разработки с делением этажа на подэтажи и транспортированием угля на передний участковый бремсберг.

Пусть взаимное расположение очистных и подготовительных забоев характеризуется данными, приведенными на рис. 16.13.

Рисунок 16.13 – К расчету оптимального соотношения между очистными и подготовительными забоями при столбовой системе разработки с делением этажа на подэтажи и транспортированием угля на передний промежуточный бремсберг

Примем следующую последовательность проведения выработок в новом выемочном поле: этажные и промежуточные штреки проводятся одновременно самостоятельными бригадами; участковый бремсберг с ходком проводят снизу вверх; обе разрезные печи готовятся по завершении проведения подготовительных выработок.

Очевидно, что имеющийся резерв времени может быть найден из выражения:

tрез.в=Tоч–Tподг , мес.

(16.72)

Здесь время подготовки оставшейся части выемочного поля T_подг следует принимать максимальное из рассчитанного по направлениям:

¾ по этажному вентиляционному штреку:

;

(16.73)

¾ по промежуточным штрекам:

;

(16.74)

¾ по этажному транспортному штреку:

,

(16.75)

де S_в.п – размер выемочного поля по простиранию, м; x ₁, x ₂, x ₃ – величина опережения забоя штрека соответственно этажного вентиляционного, промежуточного и этажного транспортного относительно участкового бремсберга, м; V_ш.в, V_ш.пр, V_ш.тр – скорости проведения штреков соответственно этажного вентиляционного, промежуточного и этажного транспортного, м/мес; V_х – скорость проведения ходка участкового бремсберга, м/мес.

Зная время отработки оставшейся части предыдущего выемочного поля, можно найти имеющийся фактический резерв времени на подготовительные работы.

Приняв, например, = max, найдем:

(16.76)

Определив имеющийся резерв времени, можно планировать дальнейшую подготовку выемочного поля, исходя из наличия материальных и технических средств и проходческих бригад. Если t_рез.ф окажется отрицательной величиной, то это значит, что имеется отставание в подготовке выемочного поля. Следовательно, надо принять меры по форсированию проведения подготовительных выработок, сокращению времени сооружения приемных площадок и монтажа забойного оборудования.

Пример 1. Определить положение очистного забоя в отрабатываемом столбе, при котором необходимо начинать подготовку нового столба, при следующих данных: оптимальная скорость проведения штреков V_ш.оп =250 м/мес; скорость проходки разрезной печи V_р.п =100 м/мес; скорость подвигания очистного забоя V_оч =75 м/мес; длина крыла панели L_кр =1250 м; длина лавы, оборудованной комплексом, l_л =180 м.

Решение. Примем продолжительность сооружения приемных площадок панельного бремсберга t_пл =3 мес, время монтажа комплекса t_мон =1 мес и резерв времени на случай непредвиденных задержек в работе t_рез =1 мес и, подставив значения входящих в формулу (16.70) величин, найдем

Таким образом, подготовку нового столба необходимо начинать при нахождении очистного забоя на расстоянии 885 м от бремсберга.

Пример 2. Определить имеющийся фактический резерв времени на окончание подготовки нового выемочного поля при столбовой системе разработки с доставкой угля на передний участковый бремсберг (см. рис. 16.13) и следующих данных: размер выемочного поля по простиранию S_в.п =800 м; высота этажа H_эт =260 м; длина лавы l_л =100 м; величина опережения забоев штреков относительно участкового бремсберга: этажного вентиляционного x ₁=350 м, промежуточных x ₂=40 м, этажного транспортного x ₃=460 м; очистные забои в отрабатываемом выемочном поле находится на расстоянии x =310 м от участкового бремсберга; фактические скорости проведения выработок: штреков этажных V_ш.в = V_ш.тр =160 м/мес, промежуточных V_ш.пр =120 м/мес, ходка участкового бремсберга V_х =150 м/мес, разрезной печи V_р.п =100 м/мес; скорость подвигания очистных забоев V_оч =45 м/мес; время сооружения приемных площадок участкового бремсберга t_пл =1 мес; время монтажа забойного оборудования в лаве t_мон =0,5 мес.

Решение. Определим время подготовки оставшейся части выемочного поля по направлениям, воспользовавшись формулами (16.73), (16.74) и (16.75):

.

Таким образом, максимальная продолжительность подготовки нового выемочного поля установлена по направлению промежуточных штреков (критический путь) и равна T"_подг =7,8 мес. Тогда фактический резерв времени на подготовку составит:

= –0,9, мес.

Следовательно, подготовка не может быть осуществлена в срок, поскольку нет резерва времени, а имеется отставание в 0,9 мес. Для того чтобы ликвидировать отставание, необходимо увеличить темпы проведения промежуточных штреков, на которые затрачивается основное время подготовки — 6,3 мес. Приняв необходимый резерв времени на подготовку равным t_рез =1 мес. и учитывая время отставания работ, определим минимально необходимую скорость проведения промежуточных штреков:

Усвоив методику расчета соотношения очистных и подготовительных забоев для рассмотренных систем разработки, можно самостоятельно решать задачи и для других разновидностей систем.

Раздел 4. НЕТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Глава 17. ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОДОБЫЧА

Дата добавления: 2014-10-31