Околоствольные дворы

Выбор рационального способа вскрытия шахтного поля методом вариантов

Рациональный способ вскрытия шахтного поля выбирается с учетом большого числа факторов, главными из которых являются: геологические, топографические, горнотехнические и экономические.

Выбранный вариант вскрытия шахтного поля должен удовлетворять требованиям безопасности, быстрого введения шахты в эксплуатацию, обеспечивать заданную производственную мощность шахты, а также удобству ведения работ и соответствовать принятому способу подготовки пластов.

Выбор рационального способа вскрытия шахтного поля производится методом технико-экономического сравнения вариантов, состоящего из двух последовательно выполняемых этапов: на первом этапе намечаются возможные варианты вскрытия, которые в данных горно-геологических условиях могут рассматриваться как конкурирующие. На втором этапе производится выбор одного варианта вскрытия путем сравнительной технико-экономической оценки конкурирующих вариантов.

В качестве критерия выбора рационального варианта используются удельные приведенные затраты (капитальные и эксплуатационные). При этом наиболее экономичным вариантом вскрытия считается тот, при котором общая сумма приведенных затрат, отнесенная на 1 т промышленных запасов, будет наименьшей.

К капитальным относятся затраты, финансирование которых осуществляется за счет средств капитального строительства: инвестором, государством.

Капитальные затраты делятся на первоначальные и затраты будущих лет.

К первоначальным относятся затраты, которые производятся в период строительства шахты до сдачи ее в эксплуатацию: затраты на подготовку поверхности, строительство поверхностных зданий и сооружений; проведение стволов, квершлагов и других выработок, сооружение приемных площадок, околоствольных дворов, узлов сопряжений выработок и т.д. со стоимостью оборудования всех объектов.

К затратам будущих лет относятся капитальные затраты, которые производится в период эксплуатации шахты: углубка стволов, сооружение околоствольных дворов, квершлагов и других выработок на новых горизонтах, проведение уклонов с ходками со стоимостью оборудования этих выработок и т.д.

Для правильной оценки капитальных затрат их необходимо приводить к единому моменту времени. Это связано с тем, что первоначальные затраты по вариантам вскрытия могут значительно отличаться друг от друга, а затраты будущих лет могут производиться в разное время после пуска шахты в эксплуатацию.

При приведении капитальных затрат к единому моменту времени за базовый принимается год освоения проектной мощности шахты, реже – год пуска шахты в эксплуатацию

Приведенные капитальные затраты рассчитываются по формуле

(2.1)

где К_перв., К_буд. – капитальные затраты соответственно первоначальные и будущих лет, грн.;

Е – нормативный коэффициент приведения разновременных затрат, Е=0,1;

t_стр. – время строительства шахты, лет;

t – период приведения капитальныхзатрат, лет.

К эксплуатационным относятся затраты на проведение выработок (относимые на себестоимость угля), на поддержание выработок, подземный транспорт и подъем по стволам, водоотлив главный и вспомогательный и вентиляцию (для весьма газообильных шахт).

Удельные приведенные затраты по варианту вскрытия определяются по формуле:

(2.2)

где А_год. – годовая производственная мощность шахты, т;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (Е_н=0,15);

К_пров. – затраты на проведение выработок, грн.;

К_под. – затраты на поддержание выработок, грн.;

К_тр. – затраты на транспорт и подъем по стволам, грн.;

К_вод. – затраты на водоотлив главный и вспомогательный, грн.;

К_вент. – затраты на вентиляцию (для весьма газообильных шахт), грн.;

Z_пром. – промышленные запасы, т.

Для определения t_стр. установлены следующие нормы продолжительности строительства и освоения проектной мощности шахт глубиной до 300 м включительно.

Для шахт с глубиной стволов более 300 м сроки строительства увеличиваются на каждые 100 м на 3 месяца. Нормы продолжительности строительства для шахт, опасных по внезапным выбросам угля и газа, увеличиваются на 10%. Для шахт с глубиной стволов более 1200 м продолжительность строительства устанавливается проектом.

Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат определяется по формуле:

(2.3)

где К₁ и К₂ – капитальные затраты по сравниваемым вариантам вскрытия, грн.;

С₁ и С₂ – себестоимость готовой продукции по учтенным затратам по этим вариантам, грн./т.

Себестоимость готовой продукции по учтенным затратам и сравниваемым вариантам ориентировочно определяется по формуле:

(2.4)

где ∑С_эксп. – сумма эксплуатационных затрат по варианту, грн.;

∑К_пр.кап. – сумма приведенных капитальных затрат по вариан-

ту, грн.;

Т_служ. – срок службы шахты, лет.

Срок окупаемости капитальных затрат в угольной промышленности рекомендуется принимать равным 7-и годам. Более выгодным следует считать тот вариант, который имеет меньший срок окупаемости.

Удельные затраты на 1 т запасов не являются себестоимостью добываемого угля, так как они не учитывают все затраты (например, на очистные работы).

Определение экономии за счет более быстрого ввода шахты в эксплуатацию производится по формуле:

, грн. (2.5)

где t_оп. – время опережающего пуска шахты (разница в сроках ввода шахты в эксплуатацию по сравниваемым вариантам), лет;

А_t – годовая добыча шахты в t-ом году по варианту с ускоренным вводом (определяется на базе сроков освоения проектной мощности), т;

Ц – оптовая цена угля по варианту с ускоренным сроком сдачи, грн., (по данным выполненных проектов);

η - % полной себестоимости 1 т угля от отпускной цены, по данным проектов строительства новых шахт для условий Донбасса

η = 90-95%.

При сравнении различных вариантов вскрытия необходимо учитывать только отличающиеся затраты. Одинаковые затраты учету не подлежат. Учитываются только существенные затраты, причем, мерой существенности является их относительная, а не абсолютная величина.

Варианты считаются экономически равноценными, если суммарные приведенные затраты по вариантам различаются не более чем на 10%. В этом случае предпочтение следует отдать варианту более приемлемому в техническом отношении. Разница в 10% лежит в пределах точности расчетов и степени точности исходных величин (главным образом, стоимостных параметров).

Рекомендации по практическому применению метода вариантов:

- выбрать технически целесообразные для данных условий схемы вскрытия;

- определить наивыгоднейшие параметры для каждой из выбранных схем вскрытия, включая количество вскрывающих выработок, их сечения, вид крепи, транспорт по ним;

- вычертить в масштабе отобранные для сравнения варианты вскрытия (в вертикальном разрезе и в плане);

- определить по отобранным вариантам отдельно объемы первоначальных работ (на момент пуска шахты в эксплуатацию) и работ будущих лет для каждого последующего этажа, горизонта, блока, а также объемы работ по эксплуатационным расходам;

- на основании рассчитанных объемов работ подсчитать по стоимостным параметрам капитальные затраты первоначальные и будущих лет, а также эксплуатационные расходы;

- определить время сооружения тех объектов шахты, по которым отличаются сравниваемые варианты вскрытия, и рассчитать экономию по тому варианту, при котором шахта сдается в эксплуатацию быстрее;

- рассчитать суммарные и удельные (на 1 т запасов) приведенные затраты по вариантам;

- на основании экономического сравнения принять наивы-годнейший вариант вскрытия.

Обобщенный проектный опыт позволяет рекомендовать следующие сечения вертикальных стволов, удовлетворяющие требованиям скорости движения воздуха, депрессии и размещаемых в них габаритов транспортных средств:

- площадь поперечного сечения главного скипового верти-кального ствола в свету принимать равной 23,8-38,5 м² при 6000 ≤ А_сут. ≤ 15000 т/сут. и 44 – 56,5 м² при А_сут. > 15000 т/сут;

- площадь поперечного сечения вспомогательных клетевых стволов в свету достаточно принимать равной 28,4 м² при А_сут. ≤ 10000 т/сут.; 38,5 м² при 10000≤ А_сут. ≤ 15000 т/сут. и 57 – 63,5 м² при А_сут.> 15000 т/сут.

Капитальные и блоковые квершлаги, а также магистральные, главные и коренные штреки рекомендуется принимать двухпутевыми на всем протяжении при креплении металлическими арками или бетоном (квершлаги) с ориентировочной площадью сечения 11,4 м². Вентиляционные квершлаги и штреки, по которым транспортируют вспомогательные грузы, достаточно принимать однопутными (площадь сечения 5,7-7,7 м²) с устройством разминовок при длине выработки более 1000 м.

Площадь сечения в свету панельных бремсбергов (уклонов), оборудованных одноконцевой откаткой для транспортирования угля, может быть принята равной 6 м², а рельсовых ходков при них – 5,2 м².

Рекомендуются следующие площади сечения выработок, оборудованных ленточными конвейерами, при различной суточной нагрузке на выработку.

Околоствольным двором называется совокупность протяженных выработок и камер, примыкающих к шахтным стволам и предназначенных для обслуживания подземного хозяйства шахты. Околоствольный двор выполняет роль подземной узловой станции, на которую поступает весь груз, подлежащий выдаче на поверхность, и с которой отправляются составы порожних вагонеток, материалы и оборудование к обычным и подготовительным участкам.

Требования, предъявляемые к околоствольным дворам:

- обеспечение проектной мощности шахты;

- минимальная продолжительность маневровых работ;

- компактность выработок и крепление их долговременной и прочной крепью;

- минимальная трудоемкость работ при максимальной их энерговооруженности;

- минимальная стоимость сооружения;

- безопасность и комфортность работ;

- экономичность привязки.

Околоствольные дворы классифицируются по следующим признакам.

1.По типу применяемых вагонеток:

- с обычной технологией (глухие вагонетки);

- с новой технологией (вагонетки с донной разгрузкой).

2.По количеству обслуживаемых стволов:

- при одном стволе;

- при двух стволах;

- при трех стволах.

3.По типу обслуживаемых стволов:

- при вертикальных стволах;

- при наклонных стволах.

4.По виду подъемов:

- с клетевым подъемом;

- со скиповым подъемом;

- с клетевым и скиповым подъемом;

- с клетевым и гидроподъемом.

5.По принципу движения грузовых и порожняковых составов:

- круговые;

- петлевые;

- челноковые;

- тупиковые.

6.По расположению ветвей двора к главной откаточной выработке:

- параллельные;

- перпендикулярные;

- диагональные.

Круговой околоствольный двор отличается от челнокового тем, что в первом вагонетки движутся вперед все время одной и той же лобовой стенкой, в то время как в челноковом они меняют нап-равление своего движения: движутся вперед вначале одной лобовой стенкой, а затем другой. Круговой и челноковый околоствольные дворы предназначены для приема грузов с двух сторон ствола, петлевые и тупиковые – с одной стороны. Круговой односторонний двор называется петлевым, а челноковый односторонний – тупиковым.

Технологические схемы перечисленных околоствольных дворов с указанием направлений движения в них груженных и порожних составов представлены на рис. 2.43 – 2.48.

направление движения груженных составов;

направление движения порожних составов

Рисунок 2.43 – Круговой параллельный околоствольный двор

Рисунок 2.44 – Петлевой околоствольный двор

Рисунок 2.45 – Челноковый околоствольный двор

Рисунок 2.46 – Тупиковый околоствольный двор

Рисунок 2.47 – Перпендикулярный околоствольный двор

Рисунок 2.48 – Диагональный околоствольный двор

Достоинства круговых и петлевых околоствольных дворов: компактное расположение выработок, простые маневры с составами, простая привязка к конкретным горно-геологическим условиям.

Их недостатки: большое количество криволинейных выработок и закруглений пути, сложность проведения и эксплуатации криволинейных выработок, недостаточное использование главной откаточной выработки.

Достоинства челноковых и тупиковых околоствольных дворов: прямолинейность выработок, удобное расположение оборудования, максимальное использование главной откаточной выработки.

Их недостатки: сложные маневры с составами, невысокая пропускная способность, сложная привязка к конкретным горно-геологическим условиям из-за большой длины прямолинейных выработок (500-700 м).

Ветви околоствольных дворов:

- скиповые угольные и порожняковые;

- скиповые породные грузовые и порожняковые;

- клетевые входные (для составов, поступающих с участков) и выходные (для составов, отправленных на участки);

- обгонные.

В околоствольных дворах с новой технологией скиповые ветви являются общими для угля и породы. Вагонетки с углем и породой разгружаются над угольными и породными ямами, расположенными на одной прямой на некотором расстоянии друг от друга.

Основным достоинством околоствольных дворов с новой технологией является их увеличенная пропускная способность за счет резкого сокращения маневровых работ (электровоз движется в голове состава над разгрузочными ямами).

Расположение камер и протяженных выработок в около-ствольных дворах представлено на рис.2.49.

Выработки околоствольных дворов должны быть закреплены такими видами крепи, которые не требуют существенного ремонта в течение всего срока службы: монолитным бетоном, сборным железобетоном, реже – металлом, а отдельные сопряжения – железобетоном.

Камеры центральной электроподстанции и главного водоотлива располагаются, как правило, у клетевого ствола и примыкают друг к другу. Между ними устанавливается герметическая противопожарная дверь.

Камера главного водоотлива в соответствии с требованиями действующих ПБ должна быть оборудована тремя насосными агрегатами, один из которых находится в работе, другой – в резерве и третий – в ремонте. Она соединяется с клетевым стволом водотрубным ходком, служащим одновременно запасным выходом. Угол наклона

1 – скиповой ствол; 2 – клетевой ствол; 3 – угольная разгрузочная яма; 4 – породная разгрузочная яма; 5 – камера ожидания; 6 – камера медпункта; 7 – камера центральной электроподстанции; 8 – камера главного водоотлива; 9 – водотрубный ходок; 10 – водосборники; 11 – камера осветляющих резервуаров; 12 – камера обезвоживающей установки; 13 – депо противопожарного поезда; 14 – гараж-зарядная; 15 – ремонтная мастерская; 16 – камера выпрямительной подстанции; 17 – склад взрывчатый материалов; 18 – путь для стоянки пассажирского состава; 19 – санузел; 20 – вентиляционная сбойка.

Рисунок 2.49 – Камеры и выработки околоствольных дворов

ходка должен быть не более 30⁰, его сопряжение с клетевым стволом располагается выше пола насосной камеры не менее, чем на 7 м. С клетевой ветвью околоствольного двора камеры центральной электроподстанции и главного водоотлива соединяются горизонтальными ходками с герметической и решетчатой дверьми.

В соответствии с требованиями действующих ПБ водоотливные установки должны иметь водосборники, состоящие не менее чем из двух выработок. Емкость водосборников главного водоотлива должна быть рассчитана не менее чем на 4-часовой нормальный приток.

Склад ВМ камерного типа должен располагаться не ближе 100 м от стволов. Он и зарядная камера электровозного депо должны проветриваться обособленной струей воздуха за счет общешахтной депрессии.

В камере противопожарного поезда находится состав (поезд) со средствами и материалами для тушения и локализации подземных пожаров.

На шахтах, особо опасных в пожарном отношении, устраивается камера горноспасательного пункта, которая располагается вблизи депо противопожарного поезда.

Объем околоствольных дворов состоит из объема протяженных выработок и объема камер и колеблется от 5 до 40 тыс.м³ в свету, что составляет 7-15% общего объема горных выработок, проводимых на момент сдачи шахты в эксплуатацию. Продолжительность же строительства околоствольных дворов составляет в среднем 60% от продолжительности строительства шахты (из-за сложной конфигурации выработок и большого числа камер, для проходки которых не создано средств комплексной механизации). Объем около- ствольного двора в свету для шахт, вскрытых вертикальными стволами, при ориентировочных расчетах может быть определен по формуле Ф.Т.Скуйбина:

(2.6)

где А_год. – годовая проектная мощность шахты, т.

Для шахт, вскрытых наклонными стволами, ее можно определить по формуле:

(2.7)

Схемы привязки кругового перпендикулярного (а), петлевого (б) и кругового параллельного (в) околоствольных дворов при вскрытии свиты пластов представлены на рис.2.50.

Рисунок 2.50 – Схемы, поясняющие экономичность привязки ОКД к конкретным горно-геологическим условиям

Экономичность привязки околоствольного двора оценивается степенью использования транспортной вскрывающей выработки как его части. В большинстве случаев наиболее экономичным является параллельный круговой околоствольный двор, так как вся его грузовая ветвь является частью главной вскрывающей выработки. Однако при вскрытии свиты пластов с незначительным расстоянием между ними более экономичным может оказаться петлевой или круговой пер-пендикулярный двор. Это связано с тем, что параллельный около- ствольный двор в этом случае пересечет своими выработками отдельные пласты. С квершлага при этом необходимо будет проводить дополнительные заезды, объем которых может быть очень большим, а их прохождение экономически невыгодным по сравнению с петлевым или перпендикулярным двором, которые не требуют большого расстояния между пластами.

При вскрытии крутых и крутонаклонных пластов, когда стволы располагаются в лежачем боку свиты, наиболее экономичны и целесообразны петлевые околоствольные дворы.

При вскрытии горизонтального пласта наиболее экономичным является параллельный околоствольный двор, при котором участки штреков главных направлений используются в качестве грузовых и порожняковых ветвей.

Околоствольные дворы при наклонных стволах дешевле, чем при вертикальных, так как они меньше по объему и закреплены более дешевой крепью (в силу меньшего срока их службы).

Околоствольный двор на шахте с гидравлической добычей угля представлен на рис.2.51.

Особенностями околоствольных дворов на шахтах с гидродобычей являются:

- большой удельный вес камер;

- меньший суммарный объем околоствольного двора;

- уголь поступает в околоствольный двор в виде пульпы по желобам;

- рельсовый транспорт выполняет вспомогательные операции по доставке оборудования и материалов;

1 – главный ствол; 2 – вспомогательный ствол; 3 – пульпо-водосборник; 4 – камера электроподстанции; 5 – камера дугового сита

Рисунок 2.51 – Схема околоствольного двора на шахтах с гидравлической добычей угля

- камеры главного водоотлива заменены камерой центрального гидроподъема, водосборники-пульпосборниками

Дата добавления: 2014-03-08; просмотров: 964; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!