УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ В КАЗАХСТАНЕ

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 44 страниц
В избранное:

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3

1 УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ В КАЗАХСТАНЕ

1.1 Промышленные месторождения угля в Казахстане ... ... ... ... ... .
5
1.2 Технологический процесс добычи угля ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
9
1.3 Добыча угля подземным способом ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
16
1.4 Добыча угля открытым способом ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

24
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДОБЫЧИ УГЛЯ

2.1 Требования к безопасности угля и продуктов его переработки ... ..
27
2.2 Требования к безопасности производственных процессов добычи и переработки угля ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

30
2.3 Требования безопасности при добычи угля подземным способом...
31
2.4 Требования безопасности при добычи угля открытым способом ...
35
2.5 Требования безопасности при добычи угля комбинированным способом ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

36
2.6 Требования к безопасности хранения и транспортировки угля ... ...
37
2.7 Экологическая безопасность ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ...
44

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Опасными факторами (рисками) угля являются его физические и химические опасности, а также факторы, которые следует избегать при производственных процессах добычи, переработки, хранения и транспортировки угля, в отношении вероятности причинения вреда жизни или здоровью человека и охране окружающей среды.
В целом в мире на долю угля приходится 70-75% всех топливных ресурсов, а остальная часть примерно поровну распределяется между нефтью и природным газом. Уголь широко распространен в земной коре: известно более 3,6 тыс. его бассейнов и месторождений, которые в совокупности занимают 15% земной суши. Первая десятка стран лидирующих по запасам угля: США, Китай, Россия, ЮАР, Австралия, ФРГ, Индия, Казахстан, Украина, Великобритания.
Природа щедро одарила нашу страну разнообразными полезными ископаемыми. Республика Казахстан имеет колоссальные запасы угля, да и реальные мощности угледобывающих предприятий достаточно большие, казахстанским угольщикам по силам удовлетворить потребности внутреннего рынка и, более того, стать сильными игроками на внешнем
Практически весь уголь, используемый в республике, казахстанский, лишь 200 тыс. тонн импортируется из России (для ферросплавного производства Казахстана), так как в некоторые приграничные районы дешевле привезти российский уголь, нежели казахстанский. В целом емкость внутреннего рынка составляет 60 млн. тонн в год, но потребности казахстанского рынка в угле в последние годы постоянно возрастают.
Казахстан - серьезный игрок на мировом угольном рынке, и этот статус необходимо поддерживать. Хотя угольная промышленность в нашей стране и не объявлена приоритетной, но от ее развития и устойчивого функционирования зависит экономическое развитие других приоритетных отраслей Казахстана. Первостепенная задача угольной отрасли сегодня - в полной мере обеспечить собственные потребности страны в твердом топливе высокого качества и его беспрепятственный экспорт в ближнее и дальнее зарубежье.
Казахстан входит в десятку мировых стран - лидеров по углепромышленным показателям, уступая лишь Китаю, США, России, Австралии, Индии, ЮАР, Германии и Украине: общие геологические запасы отечественных углей оцениваются в 150 миллиардов тонн, разведанные объемы твердого топлива превышают 34 миллиарда тонн.
Добыча угля связана с риском для жизни, и, несмотря на строгие меры безопасности, ежегодно под землей погибают сотни шахтеров. Да и сжигание угля чревато экологическими последствиями и приводит ко многим заболеваниям. При взаимодействии с углеводородами может развиться рак кожи, а дым и газы, выделяемые при сжигании угля, могут стать причиной рака и эмфиземы легких.
Цель курсовой работы - рассмотреть технологическую безопасность добычи угля.
Задачи:
- дать характеристику наиболее крупным и значимым угольным бассейнам Казахстана;
- рассмотреть технологический процесс добычи угля;
- рассмотреть способы добычи угля;
- раскрыть технологическую безопасность добычи угля.
Предметом исследования является технологическая безопасность добычи угля.

1 УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ В КАЗАХСТАНЕ

1.1 Промышленные месторождения угля в Казахстане

Казахстан занимает 8-е место в мире по подтвержденным запасам угля всех видов, которые оцениваются в 150-160 млрд. тонн (4% от общемирового объема), 62% из них приходится на бурые угли, а 38% - на каменные. На сегодняшний день в Казахстане работают 33 угледобывающие компании.
Наиболее крупные из них: ТОО Богатырь Аксесс Комир (БАК), разрез Восточный и Шубарколь Комир ОАО Евроазиатская энергетическая корпорация, ЗАО Майкубен Вест, угольный департамент ОАО Испат-Кармет, угольный департамент Борлы корпорации Казахмыс. На их долю приходится практически 88% добычи угля в республике. Почти все угледобывающие предприятия в Казахстане, за исключением ТОО Богатырь Аксесс Комир, являются структурными подразделениями крупных энергетических или металлургических компаний.
Наибольший объем добычи угля приходится на Карагандинскую и Павлодарскую области. Уголь в основном добывается открытым способом, потому что поддерживать добычу закрытым (подземным) способом невыгодно. Сейчас подземным способом работает только угольный департамент Испат-Кармет и некоторые мелкие предприятия. За 9 месяцев нынешнего года подземным способом добыто 8 млн., а открытым - 49 млн. тонн угля.
На Майкубенском месторождении открытым способом добывав высококачественный бурый уголь (зольность 22,4% калорийность 40) ккалкг). Этот уголь используется в основном населением, коммунально- бытовыми и другими потребителями Северного Казахстана.
С 1990 г. интенсивно осваивается Юбилейное месторождение.
К числу перспективных месторождении относятся Алакольское и Кендырыкское в ВКО, Мамытское на Западе, Ойкарагайское на Юго-Востоке, Ку- Кетпесскол и Ленгерское на юге, Приозерное в Кустанайской области. Алакольское месторождение расположено не далеко от озеро Алаколь в 15 км. от железнодорожной линий Актогай-Дружба. Здесь ежегодно можно добывать до 300 тыс.т. угля.
Кендырлыкское месторождение расположено в 50-65 км к юго-востоку от г. Зайсан, где добычу угля можно довести до 300 тыс.т. в год.
На Ойкарагайском месторождении в Райымбекском районе Алматинской области добычу угля можно довести до 500 тыс.т. в год.
Мамытское месторождение является основной сырьевой базой твердого топлива в Западном Казахстане и содержит 70% всех запасов угля Западного Казахстана. Добычу угля можно довести до 300 тыс.т. в год.
На Кулан-Кетпесском месторождении Мойнкумском районе Жамбылской области можно ежегодно добывать до 500 тыс.т. угля.
В Акмолинской области расположены 4 месторождении Тенгиз-Коржункольсксго бассейна. На Сарыадырском месторождении этого бассейна можно ежегодно добывать 1 млн. т. угля.
Крупные запасы угля разведаны в восточной части Костанайской области в Обаганском бассейне, геологические запасы которых превышают 50 млрд.т. Однако, бассейн характеризуется сложными гидрогеологическими условиями из-за наличия нескольких водоносных горизонтов.
В то же время, с одной стороны, месторождения угля пригодны для открытой разработки, с другой - бассейн удобно расположен вблизи южно-сибирской железной дороги и промышленного Урала, что создает хорошие условия для экспорта Обаганского угля в Россию. По другому варианту, в Обаганском бассейне возможно строительство нескольких угольных резервов и на их базе создание крупных ГРЭС.
Карагандинский угольный бассейн - один из крупнейших в мире угольных бассейнов. По запасам угля занимал третье место в СССР после Кузбасса и Донбасса. Но благодаря сравнительно мелкому залеганию угольных пластов и большой их мощности, а также высокому техническому уровню угледобычи стоимость карагандинского угля была ниже стоимости угля других бассейнов страны. Площадь около 4 тыс. км2.
В угленосных отложениях карбона мощность до 20 км -- до 30 рабочих пластов мощностью 0,2 -- 18 м.
Тип угля: в основном каменный, марок ГЖ, Ж, КЖ, К, ОС.
Характеристика угля:
- Теплота сгорания на рабочее топливо 21 МДжкг.
- Зольность (Ad) 29,8%;
- Влага рабочая (Wr) 8-10%;
- Массовая доля серы (Sfd) 0,9-1%;
- Qdaf по бомбе 34 МДжкг;
- Qir 21 МДжкг.
- Ср. показатели качества угля, пригодных для коксования: Wr 16%, Vdaf пo бомбе 48-51%; Ad 25%; Sfd 0,6-10%; Qir 16,7-18,1 МДжкг.
Запасы свыше 90 млрд. т. Добыча главным образом подземным способом. Основные центры добычи -- города Караганда, Сарань, Абай, Шахтинск. Потребителями коксующегося угля являются металлургические заводы Казахстана и России, энергетических -- железнодорожный транспорт, электростанции и промышленные предприятия. В прошлом Карагандинский угольный бассейн являлся одной из составных частей Урало-Кузнецкого промышленного комплекса и был топливной базой группы предприятий Магнитогорского и Орско-Халиловского металлургических гигантов.
Угольный разрез Богатырь -- угледобывающее предприятие, расположенное в городе Экибастузe, республики Казахстан. Входит в состав ТОО Богатырь Аксес Комир. Разрез Богатырь, проектной мощностью 50 млн. тонн угля в год, строился девятью очередями с 1965 по 1979 годы. В 1985 году была достигнута максимальная годовая производительность -- 56,8 млн. тонн угля. Разрез такой большой единичной мощности был построен впервые в мире и по этому показателю в 1985 году был занесен в книгу рекордов Гиннесса.
ТОО Богатырь Комир осуществляет добычу угля открытым способом на разрезах Богатырь и Северный. На долю компании приходится 60% от всего добываемого угля в Экибастузском угольном бассейне и 40% от общего объема угля, добываемого в Казахстане. Производственная мощность предприятия составляет 42 млн. тонн угля, балансовые запасы оцениваются 3 млрд. тонн.
Сейчас на разрезе осуществляется поэтапный перевод старой технологии добычи угля на новую, циклично-поточную, с использованием гидравлических экскаваторов, карьерных большегрузных самосвалов, конвейеров и конвейерных перегружателей.
Местный уголь, добываемый открытым способом, предназначен для пылевидного сжигания на тепловых электростанциях Казахстана и России, а также для коммунально-бытовых нужд. Балансовые запасы угля по Северному комплексу разреза Богатырь составляют 1,179 млрд. тонн.
Тип угля: Экибастузский 1СС
Характеристика угля:
- Общая влага в рабочем состоянии топлива, Wр 6,5 %;
- Влага гигроскопическая, Wг 4%;
- Зольность в сухом состоянии топлива, Ad 36,9 %;
- Сера общая в сухом состоянии топлива, Sd 0,7 %;
- Летучие вещества в сухом беззольном состоянии топлива, Vdaf 25 %;
- Низшая теплота сгорания в рабочем состоянии топлива, Qр 17,38 МДжкг;
- Коэффициент размолоспособности топлива методом ВТИ Gr - 1,29;
- Сера колчеданная в сухом беззольном состоянии топлива, Sdafp 0,3 %;
- Сера органическая в сухом беззольном состоянии топлива, Sdafo 0,4%;
- Углерод в сухом беззольном состоянии топлива, Cdaf 44,8 %;
- Водород в сухом беззольном состоянии топлива, Hdaf 3 %;
- Азот в сухом беззольном состоянии топлива, Ndaf 0,8 %;
- Кислород (по разности) в сухом беззольном состоянии топлива, Odafd 7,3%.
Современное состояние угольной промышленности Казахстана.
На рисунке 1 представлена динамика спроса на каменный уголь в Казахстане.
Как видно из представленных данных на рисунке 1, в последние годы в Казахстане наблюдается снижение объемов добычи угля, что связано с ухудшением конъюнктуры на внешних рынках.

Рисунок 1. Динамика спроса на каменный уголь

Источник: Данные Агентства РК по статистике

В ТОО Богатырь Аксесс Комир функционирует специальная служба маркетинга, которая проводит соответствующие маркетинговые исследования и сегментацию рынка потребителей. Спрос на уголь ТОО Богатырь Комир в 2015 году снижен более чем на 2,5 млн. тонн до 25 млн тонн. Отмечается, что экспорт угля экибастузского предприятия имеет тенденцию к снижению. В 2013 г. - 13,5 млн. тонн, в 2014 г. - 11,3 млн. тонн, в 2015 г. -- ожидается на уровне 10 млн. тонн.
Сокращение поставок связано с уменьшением выработки электроэнергии на российских электростанциях, сжигающих экибастузский уголь, а также переходом ряда российских генерирующих компаний на уголь кузнецкого угольного бассейна иили газ.
По данным компании, мероприятия по замещению угля на газ проводятся на электростанциях Богословская, Красногорская и Нижнетуринская, работающих в Свердловской области РФ. При этом при экспортных операциях, в целях защиты от колебаний валютного курса, разработана специальная формула плавающей цены, которая позволит минимизировать валютный риск.
Согласно данным министерства энергетики Казахстана, угледобывающими компаниями страны за 2014 год добыто 107,6 млн. тонн угля (без учета угольного концентрата), что на 5,2 млн. тонн меньше или 95,4% к 2013 году. Экспорт угля составил 30,4 млн. тонн или 97,0% к 2013 году.

1.2. Технологический процесс добычи угля

Для того, чтобы добыть уголь и отгрузить его на склад, производятся следующие технологические процессы:
1. Вскрытие шахтного поля.
2. Подготовка шахтного поля к очистной выемке (проведение выработок).
3. Очистная выемка.
4. Транспортировка добытого угля на склад или потребителю.

1. Вскрытие шахтного поля.
Шахтное поле - часть месторождения угля, которая отводится для разработки одной шахтой. Чтобы осуществить разработку месторождения угля, его вскрывают, т.е. делают доступным с земной поверхности.
Для вскрытия проводят стволы, штольни, квершлаги, бремсберги, уклоны. Эти выработки и сами горные работы по их проведению называют капитальными.
Схемы вскрытия шахтного поля.
Основными факторами, влияющими на выбор схемы вскрытия шахтного поля, являются:
Число вскрываемых пластов, угол падения пластов, свойства боковых пород, расстояние между пластами, мощность наносов, нарушенность месторождения, глубина разработки, газоносность пластов, рельеф местности, производственная мощность шахты, размер шахтного поля, срок службы шахты, уровень развития горнодобывающей техники, способ подготовки шахтного поля, системы разработки, схемы вентиляции и пр. Вскрытие вертикальными стволами являются наиболее распространенными, применяются при горизонтальном, пологом, наклонном, крутонаклонном и крутом залегании одиночных пластов или свиты пластов.
Различают следующие типы главных вскрывающих выработок: вертикальные стволы, наклонные стволы, штольни, шурфы и скважины большого диаметра. Поскольку главных вскрывающих выработок должно быть не менее двух, возможны комбинации этих выработок, например вертикальных и наклонных стволов.
Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами является наиболее универсальным и распространенным, его применяют независимо от числа рабочих пластов в шахтном поле, мощности и угла падения этих пластов, мощности наносов и глубины разработки, производственной мощности шахты и т. д. (е-к).
В соответствующих горно-геологических условиях проходят наклонные стволы, что обеспечивает определенные экономические и технические выгоды по сравнению со вскрытием вертикальными стволами (а-д). При сложном рельефе поверхности (гористая или сильно пересеченная местность) часто единственно возможным способом вскрытия месторождения является проведение штолен (л-я).
При комбинированных способах вскрытия применяют разнотипные главные вскрывающие выработки, например, вертикальные и наклонные стволы (о-с). Наклонный ствол используют для выдачи угля на поверхность, вертикальный - для спуска и подъема людей, грузов и др.
Главные вскрывающие выработки могут занимать различное положение по отношению к вскрываемому пласту и элементам его залегания. Так, вертикальные стволы обычно пересекают породы и пласты полезного ископаемого при горизонтальном, пологом и наклонном их залегании. Наклонные стволы обычно проходят по пласту и, как исключение, по породам лежачего или висячего бока. Положение штольни зависит от того, как расположен пласт по отношению к участку земной поверхности, удобному для ее заложения. Штольня может быть проведена как по пласту, так и по породе лежачего или висячего бока, по простиранию (н) или вкрест простирания их (л, м).

Рисунок 2. Схемы вскрытия шахтного поля
2. Подготовка шахтного поля к очистной выемке.
После того как месторождение или шахтное поле вскрыто, оно подготавливается к очистной выемке. Для этого при помощи различных подготовительных выработок оно разделяется на отдельные выемочные поля.
В каждом таком выемочном поле нарезается определенное количество очистных забоев (лав), в которых производятся работы по выемке угля. Такие выработки и такие работы носят название подготовительных.
Проведение выработок (подготовительные работы).
Проведение горных выработок, в зависимости от горно-геологичеких условий, могут осуществляться различными способами:
oo Буровзрывным
oo Комбайновым
oo Гидравлическим
oo Вручную.
Проходческим циклом - называют совокупность основных и вспомогательных процессов, при однократном выполнении которых за определенное время забой выработки подвигают на установленную величину.
В зависимости от крепости пород выработки проводят буровзрывным способом, с помощью проходческих комбайнов, гидромеханизации, и реже отбойными молотками (в ручную).
Способ проведения горной выработки характеризуется технологической схемой её проведения - расстановкой машин и механизмов по разрушению горной массы, погрузке её и транспортированию, возведение крепи. Технологическую схему выбирают в зависимости от горно-геологических и производственно - технических условий (площадь сечения, протяженность, срок службы, скорость проведения, материалов и оборудования и пр.)
При проведении горных выработок различают основные и вспомогательные процессы.
Основные - связаны с проведением и креплением выработки.
Вспомогательные - возведение временной крепи, навеска вентиляционных труб, наращивание конвейера или настилка рельсовых путей, прокладка труб, кабелей и др.
Горные выработки проводят в соответствии с паспортом выемочного участка, составной частью которого является паспорт проведения и крепления выработки. Составляется для каждого участка. Его разрабатывает главный технолог шахты и начальник участка, согласовывается с начальниками участков служб, утверждается главным инженером.
Паспорт проведения и крепления выработки состоит из графической части и пояснительной записки.
Графическая часть содержит:
oo выкопировку с плана горных работ и стратиграфическую колонку ( место положения выработки и горные породы, в которых проводится выработка);
oo продольный и поперечный разрезы выработки в М 1:100 или 1:50, в которых должны быть указаны сечение и размеры выработки, её расположение по отношению к пласту угля и боковым породам;
oo конструкцию и размеры постоянной и временной крепей, минимальное и максимальное отставание крепи от забоя, расстояние между осями рам, расклинку рам, расположение затяжек, заполнение закрепного пространства;
oo типы и размещение проходческого и транспортного оборудования, вентиляторов местного проветривания с вентиляционными трубами, величины зазоров;
oo планограмма работ и пр.
Если выработка проводится буровзрывным способом, то составляется паспорт БВР.
Пояснительная записка:
oo геологическая характеристика пласта и вмещающих пород;
oo показатели;
oo выбор параметров, типа крепи и забойного оборудования;
oo технология возведения крепи, потребность в материалах;
oo вспомогательные работы; - проветривание, противопожарная защита, энергоснабжение;
oo доставка материалов и оборудования;
oo меры безопасности при работе.
Запрещается вести горные работы без утвержденного паспорта или с отступлением от него. При изменениях паспорт должен быть изменен и переутвержден в суточный срок. До начала работ все рабочие и ИТР участка должны быть ознакомлены с паспортом и изменениями под роспись.

Рисунок 3. Схема погоризонтной подготовки шахтного поля

Подготовку ярусов осуществляют посредством проведения в обе стороны от ходков ярусных конвейерного, вспомогательного и вентиляционного штреков. У границ панели штреки соединяют разрезными печами, в которых производят сборку механизированных комплексов. Отработку ярусов выполняют обратным ходом от границ панели в сторону наклонных выработок.
Панельный способ подготовки шахтного поля используют, как правило, на горизонтальных пластах.
Погоризонтный способ подготовки применяют в тех случаях, когда горизонт рассматривается как один этаж, границами которого являются главный откаточный и главный вентиляционный штреки. Горизонт делят на выемочные столбы, вытянутые по восстанию или по падению пласта. Каждый столб отрабатывают одной или двумя лавами, которые располагаются по простиранию и перемещаются по падению или по восстанию пласта.
Подготовка горизонта состоит в проходке от пластового штрека, т.е. от штрека, проведенного по пласту, конвейерных бремсбергов и параллельных им вентиляционных ходков с двух сторон выемочного столба. Расстояние между выработками определяется длиной лавы, которая может быть около 180-200 м. Наклонные выработки проводят до верхней границы шахтного поля, где их соединяют с главным вентиляционным штреком короткими квершлагами, а между собой -- разрезными печами.

3. Технология очистной выемки.
Технология очистной выемки - совокупность производственных процессов, выполняемых а определенной последовательности в пространстве и времени направленных на получение готовой продукции (на добычу угля). Рабочие процессы: основные - разрушение, погрузка, транспортировка, крепление и управление кровлей; вспомогательные - вентиляция, водоотлив, передвижение транспортных средств, перенос коммуникаций, освещение и пр.
Для очистной выемки применяется три способа разрушения: механический, буровзрывной и гидравлический. Буровзрывное разрушение наибольшее распространение получило при добыче руд, крепость которых f4. Гидравлическое разрушение при подземной добыче угля используется в небольшом объеме. Наибольшее распространение в настоящее время получила механизированная выемка угля - при помощи очистных комбайнов и струговых установок.
При выемке угля комбайном вдоль очистного забоя по раме конвейера движется очистной комбайн, рабочий орган (в виде шнека) которого отбивает полосу полезного ископаемого обычно шириной 0,63 или 0,8м (узкозахватная выемка) и грузит его на забойный конвейер.
При струговой выемке по раме забойного конвейера перемещается струг, который исполнительным органом скалывает слой угля 5-10см и погрузочным лемехом грузит его на конвейер.
При выемке полезного ископаемого образуются пустоты - выработанное пространство, которое постоянно увеличивается, соответственно увеличивается площадь горных пород, которые лишаются опоры и обрушаются. Для сохранения устойчивого состояния очистной выработки осуществляют комплекс мероприятий - управление кровлей.
Существует несколько способов управления кровлей:
oo полное обрушение;
oo плавное опускание;
oo удержание на кострах;
oo полная закладка.
Полное обрушение - наиболее распространенный способ управления кровлей.
Сущность способа - периодическое обрушение непосредственной кровли по мере подвигания очистного забоя.
Непосредственная кровля обрушаясь, заполняет выработанное пространство и подбучивает основную кровлю.
Тем самым предупреждается или ослабеваются интенсивные обрушения основной кровли.
Плавное опускание применяют в породах, способных плавно опускаться без разрушения кровли. Сущность способа: вслед за очистной выемкой устанавливают деревянную крепь. По мере удаления очистного забоя (увеличения выработанного пространства) деревянная крепь вдавливается в почву или ломается, а кровля на расстоянии 10-30м от забоя плавно опускается на почву.
Удержание на кострах применяется на тонких крутонаклонных и крутых пластах. По мере подвигания очистного забоя на стойках деревянной призабойной крепи выкладываются деревянные костры прямоугольной формы. Расстояние в ряду между кострами 4-6м, а между рядами -1,8-2,7м. Оставленные в выработанном пространстве костры постепенно сдавливаются и разрушаются, а кровля прогибается и обрушается на некотором расстоянии от призабойного пространства. Способ имеет ограниченное применение, трудоемкий, большой расход леса.
Полная закладка - все выработанное пространство за пределами призабойного закладывают породой. Способ дорогостоящий, трудоемкий, применяется при выемке угля под застроенными территориями, водоемами, железными дорогами, на мощных самовозгорающихся пластах. В качестве закладочного массива используется песок, гравий, отходы обогатительного производства и пр.
Для предотвращения обрушения пород кровли при очистной выемке, сохранения площади поперечного сечения призабойного пространства и управления горным давлением устанавливается крепь очистных выработок.
Крепь должна удовлетворять следующим требованиям: должна быть прочной и устойчивой, обладать податливостью, иметь минимальный вес, обеспечивать механизацию установки и передвижки; иметь необходимую площадь призабойного пространства для пропуска достаточного количества воздуха; не должна мешать выполнению других производственных процессов, должна быть недорогой, надежной и долговечной. Наибольшее распространение получили индивидуальные и передвижные крепи.
Индивидуальные - состоят из отдельных, не связанных между собой конструктивных элементов, устанавливаемых вручную вслед за подвиганием забоя. Индивидуальная крепь подразделяется на призабойную и специальную - посадочную. Призабойная служит для поддержания кровли в рабочем пространстве выработки, а специальная устанавливается на границе с погашаемым выработанным пространством и выполняет роль режущей опоры при управлении кровлей полным обрушением. К индивидуальным относится деревянные стойки, костры, металлические и гидравлические стойки, посадочные тумбы. В настоящее время наиболее распространены передвижные крепи - гидрофицированные крепи механизированных комплексов, которые бывают четырех типов:
При комплексно - механизированной выемке достигается высокий уровень механизации рабочих процессов в очистном забое: выемка угля комбайном, погрузка его на забойный конвейер и транспортирование его до штрекового перегружателя, передвижка секций крепи (крепление и управление кровлей), передвижка забойного конвейера, концевые операции.
Выемка угля производится следующим образом: комбайн, двигаясь по лаве, вынимает полосу угля шириной 0,63 или 0,8м. вслед за комбайном производится передвижка секций механизированной крепи, т.е. крепление обнаженной кровли.
После выемки угля по всей длине лавы, производится задвижка лавного конвейера, т.е. лавный конвейер перемещается вплотную к забою.
Далее производятся концевые операции - передвижка секций сопряжения, перегружателя и другие операции. Затем комбайн зарубается в пласт и операция повторяется: выемка, передвижка секций, передвижка конвейера, заключительные операции, зарубка комбайна на новую полосу, т.е. повторяется новый цикл.
Все работы в очистном забое производятся согласно паспорта выемочного участка, который состоит из двух частей: пояснительной записки и графической части.
В пояснительной записке дается характеристика вмещающих пород, краткое описание выбранного способа управления кровлей и конструкции механизированных крепей, пути передвижения людей, меры безопасности при выполнении основных и вспомогательных рабочих процессов, противопожарная защита и др.
Графическая часть состоит из разделов: выкопировка с плана горных работ с горно - геологическим прогнозом; проведение, крепление и ремонт подготовительных выработок; выемка угля, крепление и управление кровлей в очистном забое; мероприятия по охране труда и безопасности работ; энергоснабжение; транспорт угля, породы, материалов, перевозка людей.
В разделе выемка угля, крепление и управления кровей содержится: План очистной выработки и ее концевых участков в масштабе 1:100 или 1:50, расстановка оборудования и его тип и конструкция; схема выемки и передвижки крепи в лаве и на сопряжениях; допустимые размеры обнаженной кровли и зазоры, и др. А также таблица расхода крепежных материалов, график организации работ в лаве, график выходов рабочих, планограмма работ и др.
Паспорт составляет начальник участка и главный технолог шахты, согласовывается со всеми службами и утверждается главным инженером шахты.
Все рабочие и ИТР до начала работ знакомятся с паспортом под расписку и обязаны строго соблюдать его.
При изменении горно - геологических или производственных условий паспорт корректируется и переутверждается в течение суток с ознакомлением рабочих и ИТР под расписку.
5. Транспорт угля на склад
Транспорт добытого угля на поверхность шахты осуществляется по следующим схемам:
Лавный конвейер очистного забоя - скребковый перегружатель - ленточные конвейеры - поверхность шахты (склад, погрузка, обогатительная фабрика).
Лавный конвейер очистного забоя - скребковый перегружатель - ленточные конвейеры очистного участка - ленточные конвейеры общешахтные - бункер- камера дозатора - скиповой подъем - поверхность шахты.
Лавный конвейер очистного забоя - скребковый перегружатель - ленточные конвейеры очистного участка - погрузочный пункт - рельсовый транспорт общешахтный - разгрузочный бункер - камера дозатора - скиповой подъем - поверхность шахты.

1.3 Добыча угля подземным способом

Уголь не лежит на поверхности земли. Так как формирование угольной массы происходило много миллионов лет назад, то она (угольная масса) сейчас находится под толщей земли. Глубина залегания угля может существенно различаться. Можно найти уголь, буквально убрав несколько метров верхнего грунта, а в некоторых случаях угольные пласты находятся на глубине в несколько километров.
В зависимости от того, на какой глубине залегает уголь, для его добычи выбирают один из двух способов:
- открытый способ;
- подземный способ.
В случае если глубина залегания горючего ископаемого не ниже 100 метров от поверхности земли, тогда используют открытым способом добычи угля. А если же угольный пласт располагается под стометровой отметкой над поверхностью земли, тогда ведется добыча угля подземным способом - более трудоемким и сложным.
Рассмотрим оба варианта более подробно.
Добыча угля подземным способом включает в себя использование шахт. Безусловно, такой способ добычи одного из самых полезных ископаемых является не только более трудоемким, но также и дорогостоящим. Не секрет, что главные запасы угля располагаются глубоко под землей.
Первоначально добыча угля подземным способом начиналась с проведения туннелей, которые создавались с места поверхностных выходов месторождений угля. Добыча угля подземным способом характеризовалась глубиной проходки подземных шахт, на которую были наложены кое-какие ограничения по причине несовершенства средств перевозки твердого топлива к самой поверхности. Последнее увеличивало воспламенение метана от искры другого открытого источника пламени.
Увеличение потребности в угле во время промышленной революции стимулировало развитие методов проходки шахтного ствола для доступа к более глубоким пластам. К середине двадцатого столетия количество угля, добытого подземным способом во всем мире, намного превысило количество угля, добытого туннельным способом. В течение 1970-х и 1980-х гг. во всем мире сильно возросла производительность угольных карьеров. В 1990-х, однако, возобновился интерес к добыче угля подземным способом, что привело к строительству новых шахт, разработка которых начиналась от самых глубоких точек бывших карьеров. В середине 1990-х добыча антрацита подземным способом составляла около 45% от всей мировой добычи. Фактически это соотношение сильно варьирует: от 30% в Австралии и Индии до 95% в Китае. По экономическим соображениям лигнит и бурый уголь редко добываются подземным способом.
Подземный способ делится на:
- туннельный;
- наклонный;
- шахтный стволовой и другие.
Способ зависит от выхода месторождения на поверхность, от того, как расположен пласт - наклонно (и под каким углом), горизонтально, и некоторых других факторов.
Угольная шахта состоит из трех главных составных частей:
- зона добычи угля;
- зона транспортировки угля к основанию шахтного ствола;
- наклонной выработки и зона подъема угля к поверхности (на подъемнике или транспортером).
Добыча включает в себя и подготовительные работы, которые необходимы, чтобы получить доступ к будущим зонам добычи в шахте. Поэтому эта часть работы самая опасная.
Подготовка шахты к эксплуатации
Самым простым средством доступа к угольному пласту является разработка месторождения от его выхода на поверхность. Эта технология все еще остается широко распространенной в областях, где местность над шахтой гористая, а пласты угля относительно плоские. Конкретный метод, которым производится добыча угля в пласте, в данном случае не имеет значения, важно то, что доступ к пласту дешев и требует минимальной подготовки. Штольни также широко применяют там, где технология горного дела развита слабо, а уголь, добытый в штольне, может покрыть расходы на подготовку месторождения.
Другими путями доступа к месторождению являются наклонные выработки (бремсберги) и вертикальные шахтные стволы. Обычно выбор зависит от глубины разрабатываемого угольного пласта. Чем глубже залегает пласт, тем дороже будет стоить ступенчатый бремсберг, по которому могли бы двигаться транспортные машины или протянут ленточный конвейер.
Проходка шахтного ствола, которая проводится вертикально от поверхности, - долгая и дорогостоящая работа. Она требует более длительного времени для подготовки месторождения (от начала проходки ствола и строительства надземных сооружений до добычи первого угля). Если пласты залегают глубоко, как в большинстве европейских стран и в Китае, шахтные стволы часто приходится проходить через водоносные слои, лежащие над угольными пластами. В таких случаях, чтобы вода не попала в шахту, приходится применять специальные методы, например, замораживание или цементацию. Потом шахтный ствол выкладывают изнутри стальными кольцами или заливают стенки цементом, чтобы обеспечить надежный, долговременный затвор.
Наклонные выработки обычно используются, чтобы добраться до пластов, слишком глубоких для добычи открытым способом, но все-таки лежащих близко к поверхности. Например, в Южной Африке, в угольном бассейне Мпумаланга (восточный Трансвааль) подходящие для разработки пласты залегают не глубже 150 м. В некоторых местах их разрабатывают открытым способом, а в других необходимы подземные разработки. В последнем случае часто применяют наклонные выработки, чтобы обеспечить удобный доступ в шахту для оборудования и поставить ленточный конвейер для вывоза добытого угля из шахты.
Наклонные выработки отличаются от штолен тем, что их обычно проходят в скальной породе, а не по углю (если только сам пласт не наклонен вниз под постоянным углом). Сами выработки проходятся под одним и тем же углом на всем протяжении, для удобства подъезда оборудования и работы ленточного конвейера. Новшество, появившееся после 1970-х гг., состояло в использовании ленточных конвейеров для доставки вынутого угля из глубоких шахт. Этот метод имеет много преимуществ, в смысле производительности и надежности, перед традиционным, с использованием подъемника в шахтном стволе.
Методы разработок
Подземная добыча угля использует два основных метода и множество их вариаций для разных условий и разных видов работ. При камерно-столбовом способе проходится сеть правильно расположенных горизонтальных выработок (штреков), между которыми часто надолго оставляют столбы (целики) для поддержки кровли выработки. Напротив, при разработке лавами достигается полная выемка больших участков угольного пласта, в результате чего породы кровли выработки обрушаются в образовавшуюся пустоту.
Камерно-столбовая разработка
Камерно-столбовая разработка - старейшая система при добыче угля подземным способом и первая система, использовавшая идею правильно расположенных целиков, которые предохраняют шахтеров от обвалов породы. Название камерно-столбовая происходит от столбов, или целиков, образующих правильную сетку опор, которые оставляют как естественную опору для кровли выработки. Сейчас эта техника превратилась в высокопродуктивный механизированный метод, на который в некоторых странах приходится значительная часть общего объема подземной добычи. Например, в США 60% угля, добытого подземным способом, идет из камерно-столбовых шахт. Если говорить о масштабах, производительность некоторых шахт в Южной Африке, где выемка производится сразу из многих забоев в пластах мощностью 6 м, превышает 10 млн. т в год. Напротив, в США много малых камерно-столбовых шахт, разрабатывающих пласты мощностью всего 1 м, которые, в зависимости от требований рынка, могут быстро свернуть и так же быстро возобновить работу.
Обычно камерно-столбовой метод используется в мелко залегающих пластах, где давление на опоры со стороны вышележащей породы не слишком большое. Эта система имеет два решающих преимущества перед лавовой разработкой: гибкость и безопасность, обеспечиваемая самим принципом этого метода.
Главный недостаток - то, что извлекается только часть запасов угля в месторождении (точное количество зависит от таких факторов, как глубина залегания и мощность пласта). Выемка до 60% угля вполне возможна. Можно, впрочем, проводить выемку угля из самих целиков как вторую стадию разработки, тогда можно добыть и 90% угля.
Эта система разработки годится для любого уровня технической оснащенности, от самых трудоемких способов (например, корзиночная разработка, большинство стадий которой, включая транспортировку угля, - ручные) до высокомеханизированных методов. Уголь может извлекаться из забоя с помощью либо взрывов, либо машин для непрерывной выемки. Механизированная перевозка угля обеспечивается либо автотранспортом, либо ленточным конвейером. Чтобы поддержать кровлю штрека и места пересечений штреков, где открытое пространство больше, используется анкерная крепь и металлические или деревянные опоры.
Комбайн непрерывного действия, который включает в себя режущую рабочую часть и систему загрузки угля, смонтированные на гусеничном ходу, весит обычно от 50 до 100 т, в зависимости от высоты выработки, для которой он предназначен, проектной мощности и необходимой ширины зарубки. Некоторые оборудованы машиной для постановки анкерной крепи, которая укрепляет кровлю выработки одновременно с выемкой угля. В этом случае комбайн и машины для постановки анкерной крепи работают по очереди.
Локомотивы, используемые ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.