Столбовая система разработки калийного пласта

 
 

2.Обоснование  и принятие варианта  столбовой системы  разработки, её параметров и комплекса оборудования для лавы.

    Столбовые системы разработки в настоящее  время получили наибольшее распространение на калийных рудниках, ими добывается большая часть руды. Особенностью столбовой системы разработки является то, что выемка руды ведется без оставления поддерживающих целиков в очистном пространстве (сплошная выемка). При этом поддержание вмещающих пород производится только в при забойном пространстве с помощью механизированной крепи. Выемка руды производится очистным комбайном, который движется вдоль забоя и вынимает стружку шириной 0,63- 1м в зависимости от ширины рабочего органа- шнека. После выемки стружки на всю длину лавы, комбайн отгоняется к месту зарубки на новую стружку, передвигается ближе к забою конвейер, а затем передвигается крепь. Породы кровли в выработанном пространстве обрушается самопроизвольно. Длина лавы бывает 150,200,250 м. Между смежными столбами оставляется целики шириной от 25 до 80 м в зависимости от глубины разработки. Основные потери руды при столбовой системе заключается в этих целиках и увеличивающейся глубиной разработки.

      На Старобинском месторождении  применяются следующие столбовые системы разработки: с валовой выемкой руды, слоевая система разработки с подготовкой слоевых  лав общими подготовительными выработками, слоевая система разработки с подготовкой слоевых лав раздельными выработками, селективная выемка сильвинитовых и галлитовых слоёв с закладкой галлита в выработанное пространство.

       Характерной особенностью этой  системы является выемка калийного  пласта на полную мощность с одновременной выемкой сильвинитовых и галлитовых слоев. При столбовой системе разработки длина столба должна быть не более 2 км. При валовой системе подготовительными выработками является конвейерный, транспортный панельный штрек, штрек лавы, который оконтуривают со стороны массива руды и вентиляционный штрек, который оконтуривает панель со стороны отработанного пространства проходится разгружающий штрек, защищающий вентиляционный от горного давления. Подготовка панели начинается от выработок главного направления. Длина панели обычно совпадает с расстоянием от выработок главного направления до границы шахтного поля. В некоторых случаях панели разворачиваются на 180 град. или под меньшим углом в зависимости от раскройки шахтного поля на панели.

    Исходя из горно-геологических условий проектируемого участка шахтного поля, и вынимаемой мощности пласта (1,17 м.) а также передового опыта Солигорских рудников наиболее экономически-эффективным вариантом отработки данного пласта, является, валовая выемка, столбовой системой разработки длинными столбами, обеспечивающая снижение затрат на поддержание подготовительных выработок, возможность  доразведки условий залегания пласта и независимое ведение подготовительных и очистных работ. Данный вид разработки также способствует меньшему разубоживанию руды и позволяет извлечь из целика максимум руды.

    Для сравнения, при применении системы разработки с селективной выемкой сильвинитовых и галлитовых слоёв с закладкой галлита в выработанное пространство, в лаве ведётся раздельная выемка сильвинитовых слоёв и слоя каменной соли. При этом каменная соль на поверхность не выдается, а направляется к закладочным машинам, которые забрасывают её в отработанное пространство для создания бутовых полос. Видно, что селективная выемка экономичней, так как пустая порода не транспортируется на поверхность, лучшее качество руды (содержание полезного компонента выше), но существенными недостатками являются: сложная организация труда и более высокая себестоимость, что не совсем рационально в сложившейся в настоящее время ситуации на рынках сбыта готовой продукции.

    Столб подготовлен посредством проходки следующих основных подготовительных выработок: конвейерный штрек лавы, вентиляционный и транспортный штрек лавы, пройденные комбайном ПК8-МА.

    Параметры основных подготовительных выработок лавы: 

Конвейерный штрек                 -  4,5 м

Вентиляционный штрек           -  3.0 м

Длина лавы                                -  162.0 м

Ширина монтажного штрека   -  5.5 м

Вынимаемая  мощность пласта – 1,17 м 

    На  севере проектируемый участок примыкает  к контуру малоамплитудного тектонического нарушения МАТН№2,  на юге - к северо-восточному панельному вентиляционному штреку и отработанным блокам №№41-43. На западе лава  примыкает к целику (150м), оставленному вдоль выработок главного северного направления.  На востоке – массив,   который будет отработан по специально разработанному проекту камерной системой с оставлением жестких целиков по слою II-IV.

    Подготовка  столба лавы заключается в проходке конвейерного и вентиляционного штреков по флангам столба лавы. Ширина штреков лавы принята из условий расположения в них оборудования  лавы  (энергопоезда, приводных и натяжных головок  забойного и штрековых конвейеров).Выбор системы разработки и ее параметров произведен в соответствии с "Инструкцией по применению столбовой системы разработки". 

    2.1. Перечень и основные характеристики средств механизации. 

    Для механизации процессов выемки сильвинита  и управления кровлей полным обрушением предусматриваем применение комплекса состоящего из: 

    

• секций  двухстоечной крепи “Фазос –13/20”                            – 77 шт.
• двухшнекового комбайна     СЛ-300                                          – 1 шт.
• секций двухстоечной крепи “ Фазос –16/24”                             – 4 шт.
• крепи сопряжения типа  ”Фазос – 15/31”                     

      на  конвейерном и вентиляционном штреке                            – 2 компл.                                                           

• забойного конвейера  ЕКФ-3                                                      – 1 шт.
• штрековых конвейеров  (Вальбот I и Вальбот II)                     –2 шт.
• энергопоезда  

      Данный комбайн приняли, т.к. он  отвечает всем параметрам лавы, и исходя из передового опыта Солигорских рудников,  один из лучших и наиболее продуктивных комбайнов. Для такой отработки также применимы комбайны как: EDW-300, EW-200/230 и т.п., но комбайн EW-200/230 не может обеспечить мощность вынимаемого пласта 1,17 м. Чтобы отработать пласт 1,17 м в данной горно-геологической ситуации нужно применить 4(либо 2) комбайна EW-200/230, вследствие чего возникает большой объём подготовительных выработок столба лавы, за счет проходки центрального вентиляционного штрека, будет выполнен большой объём  монтажных работ, что экономически нецелесообразно, а EDW-300 имеет низкую производительность в сравнении с SL-300. 

Комбайн СЛ-300 (дВУХШНЕКОВЫЙ) 

• Установленная мощность:                                        -  677,5кВт

    Режущий двигатель                                                - 2х 300 кВт

    Двигатель механизма подачи                                - 2х  35 кВТ

    Двигатель привода                                                  -  7,5 кВТ

• Рабочее напряжение                                                 -  990В 
• Диаметр шнека                - 1400мм
• Глубина захвата              - 800мм
• Конструктивная высота комбайна           - 1030мм
• Прирезка:                  -  кровли            -  2520 мм                                                                              -  почвы                                   - 90мм
• Длина комбайна (без вентилятора)                          - 10900мм

 
 

      забойная  крепь                      “Фазос-13/20”        “ Фазос –16/24” 

• Максимальная  высота крепи                    -   2.00м               - 2.40м
• Минимальная высота крепи                     -   1.30м               - 1.60м  
• Продольный угол наклона пласта            -  до 10^о                - до 6^о 
• Шаг установки крепи                                -  2.0м                   - 2.0м
• Количество стоек в секции                       -   2 шт.                - 2 шт.           
• Номинальное сопротивление стойки      - 1662 кН               - 1662 кН
• Предварительное сопротивление стойки - 866кН                - 866кН   
• Шаг передвижки крепи                             -   0.8м                  -   0.8м
• Усилие передвижки конвейера                - 125кН                  - 157кН 
• Усилие передвижки    секции                   - 157кН                  - 282кН
• Удельное давление на кровлю    -  889 y 908 кН/м²                   -  992кН/м²
• Удельное давление на почву       -   3410 y 3480 кН/м²        - 2530 кН/м²
• Масса секции                                             -  ~6372кг              -  7317 кг
• Давление питания          - 25 МПа                 - 25 МПа
• Гидравлическая жидкость (водомасляная  эмульсия)        -     3—5% . 

 

        Конструкция крепи обеспечивает  полную механизацию следующих  процессов:

• распор секций между почвой и кровлей с предварительным подпором;
• поддержание кровли с постоянным рабочим сопротивлением;
• опускание секций;
• передвижка секции к груди забоя;
• передвижка забойного конвейера;
• корректировка секций. 

 

Крепь   сопряжения                     ”Фазос- 15/31” 

• Максимальная  высота крепи                                     -  3.085м;
• Минимальная высота крепи                                      -  1.500м;
• Падение пласта                                                           -   до 8L.
• Шаг установки крепи                                                 -   1.5м;
• Номинальное сопротивление стойки                       - 1500кН;
• Предварительное сопротивление стойки                 - 785кН;
• Сопротивление крепи:  -------------   min                   - 370кН;

                                                                 max                  - 520кН; 

• Усилие  передвижки конвейера                                 - 157кН;
• Усилие передвижки крепи                                        - 282кН;
• Удельное давление на кровлю                                  - 0.72МПа;
• Удельное давление на почву                                     - 2.0МПа;
• Шаг консоли верхняка                                               -  650мм;
• Рабочая жидкость   - 3 I 5%  водомаслянная эмульсия;
• Масса секции                                                              - 12090кГ.

 
 

КОНВЕЙЕР  ВАЛЬБОТ- I  и ВАЛЬБОТ - II 

• Производительность Max.                                -  600 т/час
• Длина конвейера                                              -  90м
• Скорость скребковой цепи                              -  1.12м/сек
• Скребковая цепь:

• Тип                                                   -  звеночная, калиброванная
• количество полос  -                          - 1
• диаметр и шаг                                   -  Ø30х108мм
• разрывное усилие                             -  1130 кН

• Электродвигатель:

• вид                            - асинхронный, короткозамкнутый,

                                                                               взрывобезопасный

• тип                                                              - 3SGf  315M4
• мощность                                                  - 2x132 кВт
• синхронная скорость вращения               - 1500 1/мин
• Привод
• тип редуктора                                             - конический
• передаточное отношение редуктора       -  i=28,13
• Рештаки:
• ширина/длина                                           -  750 / 1500мм
• профиль боковины рештака                     -  Е225
• Допустимый наклон выработки:
• по простиранию                                        -  A12L
• по падению/восстанию                             -  A  5L