CC BY
190
© А.Л. Малец, Р.А. Мазниченко, В. А. Максимов, 2004
УДК 622.869.76.067
А.Л. Малец, Р.А. Мазниченко, В.А. Максимов
МЕТОД РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ УГЛЯ ПРИ СОВМЕСТНОЙ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ГОРНОЙ МАССЫ ИЗ ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЕВ
Семинар № 19
ТТТ ирокое применение технологиче-Л я ских схем проведения участковых подготовительных выработок с выдачей из забоев горной массы ленточными конвейерами, привело к совместной ее транспортировке из очистных и подготовительных забоев и необходимости расчета плановых показателей добываемого шахтами угля с учетом как пластовой зольности в очистных забоях, так и зольности горной массы, дополнительно формирующейся за счет подрывки боковых пород в подготовительных забоях участковых выработок.
Применяемая в настоящее время «Методика расчета норм показателей качества угля и продуктов их переработки по предприятиям угольной отрасли Российской Федерации» (далее «Методика») не лишена недостатков. В ней принят неадекватный подход к расчету показателей зольности по очистным и подготовительным забоям. По очистным забоям расчеты ведутся, исходя из мощности породных прослойков в пласте, ложной кровли, присекаемых боковых пород, засоряющих уголь в процессе выемки. В подготовительных забоях этот расчет ведется исходя из площади, занимаемой подрываемыми породами кровли и почвы в сечении проводимой выработки.
При этом в основу расчета показателей качества угля положены табличные данные допустимого засорения угля вмещающими породами, выраженные эквивалентной мощ-ностью слоя для очистных забоев с различной выемочной техникой, а для подготовительных забоев в процентах. Табличные данные не всегда могут совпадать с техникой и технологией выемки угля для реального очистного и подготовительного забоя.
Использование табличных данных упроща-
ет ручные расчеты, но чревато их необъективностью и возможностью субъективного влияния на конечные показатели качества добываемого угля.
В предлагаемом нами методе принят одинаковый подход к расчету зольности добываемого угля как в очистных забоях, исходя из мощности по род кровли и почвы, засоряющих уголь при выемке, так и в подготовительных забоях, исходя из мощности подрываемых пород кровли и почвы, эквивалентной их площади в сечении проводимой выработки.
Переход от площадей боковых пород, попадающих в сечение проводимых участковых подготовительных выработок, к соответствующим им эквивалентным мощностям позволяет более точно подсчитывать средневзвешенные показатели зольности, как по группе подготовительных забоев, так и горной массы по шахте.
В предлагаемом методе посредством коэффициента приведения добычи угля к средней зольности вынимаемой части пласта Кпд по каждому очистному и подготовительному забою
Рис. 1. Общая схема для определения размеров пласта и пород кровли и почвы в сечении подготовительной выработки
(блок-схема на рис.5) подсчитывается возможный объем угля, который будет добыт за
Рис 2. Расчетная схема для определения площади пород почвы пласта в сечении подготовительной выработки
планируемый период (квартал, год) из очистных и подготовительных забоев без учета засорения его боковыми породами и количество породы, засоряющей уголь. На основе этого рассчитываются по подготовительным и очистным забоям и в целом по шахте:
- средневзвешенная зольность вынимаемой части пласта;
- средняя норма зольности на планируемый период;
- средневзвешенная зольность нормируемых засорений.
Предлагаемый метод расчета зольности добываемого шахтами угля позволяет: проследить и объяснить физическую сущность процесса формирования основного показателя его качества
- зольности; автоматизировать процесс вычислений по разработанной компьютерной программе; избежать влияния субъективного фактора и исключить погрешности вычислений; повысить качество разработки плановых показателей зольности.
В излагаемом методе предложены расчетные формулы для трех форм поперечного се-Рис. 3. Расчетная схема для определения площади, занимаемой угольным пластом в сечении подготовительной выработки
чения участковых подготовительных выработок: прямоугольной, трапециевидной и арочной.
В блок-схемах приведены расчетные формулы и алгоритм решения поставленной задачи - определения зольности добываемого шахтами угля при совместной транспортировке горной массы из очистных и подготовительных забоев для более сложного случая - крепления участковых выработок арочной металлической крепью.
Условные обозначения величин, входящих в расчетные формулы: В - ширина выработки в проходке, м; Я - радиус закругления арки, м; Б„р - площадь поперечного сечения выработки в проходке, м2; Няб, Неб - высота соответственно нижней и верхней бермы почвы пласта в сечении подготовительной выработки, м; Ьлус -прямой участок сечения (стойки), м; а - угол падения пласта в сечении выработки, град; тш
- средняя мощность пласта в сечении выработки, м; ткр, тпоч - мощности пород кровли и почвы, условно распределенных равномерным слоем по всей площади соответственно верхнего и нижнего основания угольного пласта, м; Гпл - условная средняя длина части угольного пласта по падению, заключенной в контуре арочного сечения подготовительной выработки, м; Бш, Бкр, Бпоч - площади, занимаемые в сечении проводимой выработки соответственно угольным пластом, породами кровли и почвы, м2; Бь Б2, Б3, Б4, Б5 - площади вспомогательных фигур, используемых при расчете, м ; р, а, Ь, с, у- полупериметр, линейные и угловые размеры вспомогательных фигур, используемых при расчете, м и град; (х3, у3) - координаты точки пересечения полуокружности арки и линии почвы пласта; (х4, у4) и (х5, у5) - координаты точек пересечения линии кровли пласта с полуокружностью арки; Кпд - коэффициент приведения добычи угля к средней зольности вынимаемой части пласта; Давщ - добыча горной массы за планируемый период, тыс.т; Дпя, Дпор
- добыча угля без учета засорения его боковы-
ми породами и количество породы, засоряющей уголь, тыс.т; Дпоч, Дкр - количество породы, засоряющей уголь, из почвы и. кровли, тыс.т; ^ - средневзвешенная зольность и
плотность пласта, % и т/м3; Л^р, <1 <1кр - средневзвешенная зольность и плотность пород кровли в сечении выработки, % и т/м3; , ^оч -
Рис. 4. Блок-схема определения геометрических параметров подготовительного забоя
средневзвешенная зольность и плотность пород почвы в сечении выработки, % и т/м3;
Л-б„, ^ - средневзвешенная
зольность и плотность боковых
АЛ
пород, % и т/м3; 4^, твз - зольность и мощность нормируемых засорений, % и м;
Ас,шп, тшп - зольность и мощность присекае-мых пород (ложной) кровли и (или) почвы, % и
- ЗОЛЬНОСТЬ и
мощность боковых пород, соответствующих нормативному засорению, % и м; Ас1ср, тв -
средняя норма зольности и вынимаемая мощность пласта, % и м.
Приведенные рисунки иллюстрируют процесс и последовательность определения площадей, занимаемых в сечении выработки угольным пластом Бпл, породами кровли Бкр и почвы Бпоч. Блок-схема алгоритма вычисления мощности подрываемых пород кровли и почвы, эквивалентной их площади в сечении проводимой выработки приведена на рис. 4. На основе полученных данных средняя норма зольности по подготовительному забою вычисляется по формуле
^ = тХК. + тМ + т„Ут^ На рис.5
СР ттс1^м + ткрс1^р + тпочс1^оч
приведена блок-схема алгоритма вычисления добычи угля без учета засорения его боковыми породами, а также количества породы, за-
Рис. 5. Блок-схема алгоритма
вычисления добычи угля без учета засорения его боковыми породами, а также количества породы, засоряющего уголь из кровли и почвы, по каждому очистному и подготовительному забою на шахте
соряющего уголь из кровли и
Выработка Д™. тыс.т Дпор, Дщ, гыс.т Д„о„ Я™», м2 точ, м м ткр> м м2 Аср, %
Лава № 519 281.1 50.7 2.2
Лава № 622 116.1 19.0 0.9
Лава № 104 325.9 51.3 4.8
К.штр № 523 13.9 24.1 2.29 0.45 6.56 1.29 7.23 61.67
К.штр № 624 12.4 22.6 2.29 0.45 6.71 1.32 7.08 61.27
К.штр № 105 6.0 9.0 2.29 0.45 6.12 1.20 7.67 58.99
По шахте 755.4 184.6 34.05
почвы, по каждому очистному И ПОДГОТОВИ- по шаХте
тель ному забою на шахте. На выходе алгоритма мы получаем все необходимые данные
Коротко об авторак __________________________
Рис. 6. Блок-схема алгоритма вычисления сводных значений зольности и мощности по категориям, а также средней нормы зольности и вынимаемой мощности пласта по шахте
по каждому забою для выполнения сводного расчета по шахте.
Наконец, на рис. 6 приведена блок-схема алгоритма вычисления сводных значений зольности и мощности по категориям, а также средней нормы зольности и вынимаемой мощности пласта по шахте. Необходимо обратить внимание на то, что при вычислении большинства средневзвешенных величин использовался объем добытого угля без учета засорения его боковыми породами, в то время как в «Методике» при вычислении этих показателей взвешивание осуществлялось по общей добыче горной массы с учетом засорения угля боковыми породами, что приводит к двойному учету засорения. В этом состоит принципиальное отличие предлагаемого метода от действующей методики.
В качестве примера использования предлагаемого метода в таблице приводятся сводные результаты расчета зольности угля «Алмазная» ОАО «Гуковуголь».
Малец А.Л.— профессор, доктор технических наук, Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Мазниченко Р.А. - горный инженер, Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Максимов В.А. - горный инженер, начальник ОТК шахты «Алмазная» ОАО «Гуковуголь».
