Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Горные работы» Ю.А. Шпургалов ПРОЕКТИРОВАНИЕ РУДНИКОВ И ШАХТ Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» Рекомендовано учебно-методическим объединением высших учебных заведений Республики Беларусь по образованию в области горнодобывающей промышленности Минск БНТУ 2012 2 УДК 622.012.2.001.2 (075.8) ББК 33.21я7 Ш 53 Р е ц е н з е н т ы: канд. техн. наук, доцент П.В. Цыбуленко; канд. техн. наук, доцент А.А. Кологривко Ш 53 Шпургалов, Ю.А. Проектирование рудников и шахт: учебно-методическое посо- бие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» / Ю.А. Шпургалов. – Минск: БНТУ, 2012. – 75 с. ISBN 978-985-525-823-1. Учебно-методическое пособие содержат описание основных зако- номерностей процесса проектирования горных предприятий и их под- систем на основе использования инновационных информационных технологий, современных методов решения проектных задач для определения оптимальных технических параметров проектируемых гор-ных объектов. Учебно-методическое пособие предназначены для студентов очной и заочной форм обучения, магистрантов, аспирантов, преподавателей, инженерных работников изучающих инновационные информационные подходы в проектировании современных промышленных (горных) предприятий. УДК 622.012.2.001.2 (075.8) ББК 33.21я7 ISBN 978-985-525-823-1 © Шпургалов Ю.А., 2012 © БНТУ, 2012 3 ВВЕДЕНИЕ Наиболее полное удовлетворение потребностей народного хо- зяйства в полезных ископаемых, а также воспроизводство регуляр- но выбывающих объектов горнодобывающей промышленности требуют планомерного строительства новых, расширения, рекон- струкции и технического перевооружения существующих горных предприятий. Для того, чтобы начать строительство, расширение, реконструкцию или техническое переоснащение горного предприя- тия, вести те или иные горно-капитальные, строительные или мон- тажные работы необходимо разработать соответствующий проект. Проект некоторого объекта можно определить, упрощенно, как графическое и текстовое описание будущего объекта, обеспечива- ющее возможность создать упомянутый объект в натуральном виде. Прогрессивность и экономичность работы и развития будущих руд- ников и шахт зависят от того, насколько полно в проектах будут учтены последние достижения горной науки, техники и технологии, т.е. насколько полно использованы инновационные технологии в проектировании. При этом решение задач проектирования и управ- ления шахтой связано, всегда, с проблемой оптимизации, т. е. с по- иском наилучших в том или ином смысле проектных решений, вы- бором одной из конкурирующих, альтернативных технологических схем, одного из значений параметров, вариантов перспективного развития. К основным методам решения проектных задач можно отнести метод директивных указаний, метод вариантов, метод ана- логий, метод экспертных оценок, методы математического и ком- пьютерного моделирования. Математические и компьютерные мо- дели принятия решений, используемые при проектировании горных предприятий, строятся на основе математических методов оптими- зации, основными из которых являются: исследование функций на экстремум с использованием дифференциального исчисления, ва- риационные методы, метод множителей Лагранжа, метод линейного и динамического программирования, теория игр, методы имитаци- онного моделирования. Высокое качество проектов – это залог быстрого и экономного строительства и эффективной эксплуатации рудников и шахт, ра- зумной организации труда и быта людей, сохранения природы. Это важнейшее средство реализации единой технической и экономиче- 4 ской стратегии. В каждом проекте необходимо искать пути сниже- ния капитальных затрат и себестоимости продукции, сокращения сроков строительства, повышения производительности труда и рен- табельности производства, ориентируясь на новейшую технику, пе- редовую технологию и организацию работ. При этом весьма важно обеспечить улучшение условии работы трудящихся, безопасность всего предприятия, а также более рациональное и комплексное ис- пользование запасов полезных ископаемых и охрану окружающей природной среды. Для того чтобы достичь вышеназванных результатов, необходи- мо участие в предпроектных исследованиях и проектировании спе- циалистов различных отраслей знаний, богатого арсенала матема- тических методов, методических приемов и средств вычислитель- ной техники. Методы решения задач при проектировании базиру- ются на современных информационных технологиях, математиче- ском моделировании проектируемых объектов и их элементов, что связано с анализом и обработкой больших информационных мас- сивов. Современные информационные технологии, применительно к задачам проектирования предполагают, использование разнооб- разных баз данных, в том числе и баз данных о ранее запроектиро- ванных объектах-аналогах и баз данных об элементах, из которых состоит запроектированный объект. Предполагается, что выполнение данной курсовой работы сфор- мирует у студентов четкое представление о современных подходах в проектировании горных предприятий и методах совершенствова- ния проектирования на базе информационных инновационных тех- нологий. В процессе выполнения курсовой работы, при количе- ственной оценке параметров проектируемых объектов, разработке оптимальных технических решений на основе методов теории принятия решений необходимо использовать знания, полученные студентами при изучении курса «Математические методы и модели в горном производстве». Разработка проектной документации в электронном виде с автоматизацией чертежных и расчетных работ будет осуществляться на базе знаний полученных при изучении курса «Основы компьютерного проектирования». 5 1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И ИХ ПОДСИСТЕМ Проект – это графическое и текстовое описание будущего объек- та, обеспечивающее возможность в предписанное время, при ис- пользовании соответствующих средств, создать упомянутый объект в натуральном виде, соответствующий всем законам, стандартам, нормам и правилам, регламентирующим проектирование и строи- тельство объекта. Проектирование горных предприятий обладает рядом отличитель- ных особенностей. Рудник, шахта включают много разно-функцио- нальных технологических элементов (подсистем) объединяющихся в упорядоченную структуру. К этим элементам относятся: - очистные и подготовительные забои; - транспорт и подъем; - системы проветривания и энергосбережения; - системы по поддержке и ремонту горных выработок; - технологический комплекс на поверхности и др. Характерной чертой шахт (как больших систем) является нали- чие для всех составляющих ее элементов единой цели. Эта цель со- стоит в обеспечении максимальной добычи полезного ископаемого при наилучшем уровне технико-экономических показателей. Эту единую цель по-другому еще называют основным правилом ведения горных работ, которое может быть сформулировано сле- дующим образом: «Добыча полезного ископаемого должна вестись таким образом, чтобы обеспечить максимальный коэффициент из- влечения полезного ископаемого из недр с минимальным ущербом для окружающей среды, самым экономически выгодным способом при обязательном соблюдении техники безопасности и правил ве- дения горных работ». В значительной степени проектирование сво- дится к поиску оптимальных вариантов технических решений, обеспечивающих достижение выше сформулированной цели. Об- ласть знаний, для которой основным предметом изучения является выбор и принятие оптимальных решений, составляет теорию при- нятия решений. Выбор и обоснование технических решений, необ- ходимых для разработки проекта шахты (рудника) на основе зада- 6 ния на проектирование, полученных исходных данных и данных, содержащихся в директивных указаниях на разработку проекта, яв- ляются одними из важнейших составляющих проектирования. Для реализации этой составляющей проектирования существуют специальные подходы, которые называются методами решения за- дач при проектировании. Методы решения задач при проектировании, это совокупность приемов и подходов, обеспечивающих выбор и обоснование опти- мальных технических решений при проектировании рудников и шахт. Оптимальное решение (управление) – это наилучшее решение в каком-либо известном смысле, определяемом критерием эффектив- ности, т. е. оптимальности. Критерий оптимальности – это некото- рый показатель эффективности, качества, выполняющий роль меры, средства оценки поставленной цели, которая достигается объектом, процессом. Математическую зависимость критерия оптимальности (эффек- тивности) от параметров и характеристик проектируемого или дей- ствующего объекта, процесса или элемента называют целевой функцией Проект строительства и реконструкции шахты представляет со- бой полный комплект технической документации, который содер- жит детальное описание и графическое изображение совокупности обоснованных решений по вскрытию месторождения (его частей и пластов), по подготовке и системам разработки пластов, строитель- ству зданий и сооружений как на поверхности, так и под землей, доставке людей, полезного ископаемого, оборудования и материа- лов, по вентиляции, водоотливу, созданию безопасных и компакт- ных условий горных работ, охране природы, организации труда, управлению и экономике. Вышеназванная совокупность технических решений представля- ет собой, так называемый вариант технологической схемы шахты. Проектированием называется разнородная деятельность по кон- струированию целесообразных в конкретных горно-геологических условиях вариантов технологических схем шахты и ее элементов, обоснованию и оптимизации их параметров, расчету пропускной способности технологических звеньев, детальному описанию и графическому изображению всех рассматриваемых и окончательно 7 принятых к воплощению решений на основе использования дирек- тивных указаний, исходной информации, инновационных инфор- мационных технологий. Из определения процесса проектирования следует, что объект должен иметь оптимальные характеристики (исходя из выбранных критериев) и удовлетворять ряду требований. Таким образом, сутью проектирования является выбор и обосно- вание технических решений, позволяющих разработать проект обеспечивающий строительство объекта с наилучшими технико- экономическими показателями, удовлетворяющими выбранным критериям, условиям и ограничениям. Следует отметить, что разра- батываемая проектная документация имеет два основных предна- значения. Первое – это разработка рабочих чертежей, по которым в дальнейшем строительными организациями будет возведен объект. Второе – расчет стоимости строительства и ввода в эксплуата- цию проектируемого объекта. Для реализации этой задачи необхо- димо иметь детальное описание всех элементов проектируемого объекта. Такое детальное описание объекта необходимо для того, что бы иметь возможность предварительно сосчитать, а затем оце- нить все элементы и материалы, из которых состоит проектируемый объект. Если использовать другие способы оценки сметной стоимо- сти объектов то появиться возможность уменьшить объем проект- ной документации и. как следствие, стоимость проектных работ и сроки проектирования. Ниже приведены основные этапы создания проекта горного предприятия. Перед началом проектирования проводятся инженерные изыска- ния, целью которых является изучение природных условий и осо- бенностей участка строительства. Все инженерные изыскания де- лятся на технические и экономические. К техническим изысканиям относятся топографо-геодезические, геологические, гидрогеологические, климатические, коррозионные, сейсмические и санитарно-гигиенические. К экономическим изысканиям относятся изыскания по выбору площадки для строительства и организации строительства. На следующем этапе определяются исходные данные для проек- тирования. 8 Под исходными данными для проектирования будем понимать весь перечень данных необходимых для разработки проекта горных предприятий. Этот перечень данных бывает разным для разных проектов. Наиболее полный перечень исходных данных необходим при проектировании рудников на вновь осваиваемых месторожде- ниях. Чем точнее и полнее набор исходных данных собранных для проектирования горного предприятия, тем более оптимальные тех- нические решения они позволяют принять К основным исходным данным относятся: - задание на проектирование; - сводный геологический отчет по детальной разработке место- рождения, содержащий подсчет запасов полезного ископаемого, а также протокол государственной комиссии по запасам (ГКЗ) об утверждении этих запасов; - технико-экономическое обоснование целесообразности строи- тельства рудника; - отчеты о научно-исследовательских работах (НИР), выполнен- ных на предпроектном этапе; - протоколы научно-технических совещаний по разработке и принятию отдельных технических решений по оптимальному про- ектированию элементов технологической схемы рудника. Задание на проектирование является основным исходным доку- ментом. Им руководствуются все участники проектирования. Задание на проектирование составляется заказчиком проекта с привлечением проектировщиков. Предполагается, что разработке задания предшествуют различные исследования, в том числе и на математических моделях. Разработка задания на проектирование выполняется на основе утвержденного акта по выбору площади для строительства. Горнодобывающие министерства, ведомства, орга- низации-заказчики должны устанавливать в заданиях на проектиро- вание рудников требования по внедрению новой технологии и пе- редового опыта, показатели по эффективности капиталовложений и поручать проектным организациям, специализирующимся по видам работ, разрабатывать соответствующие разделы проекта. Необходимым условием того, чтобы разработанная текстовая и графическая документация являлась проектом некоторого объекта необходимо, чтобы она была выполнена в соответствии с целым рядом законов, стандартов, правил, норм, методических указаний, 9 инструкций и так далее. Все вышеназванные документы регламен- тируют разработку проектов и смет объектов промышленного стро- ительства. Ряд государственных организаций разрабатывает соот- ветствующие документы, обеспечивающие и регламентирующие проектирование. Все эти законы, инструкции, правила, стандарты, нормы отно- сятся к основополагающим материалам для проектирования. Министерства и ведомства, разрабатывают государственные и ведомственные нормативы проектирования. Госстрой республики разрабатывает нормативные документы по строительству, проектированию и устройству работ. Органы Госнадзора разрабатывают нормы и правила, в которых наряду с улучшением производственных условий труда и повыше- нием безопасности работ предусматривается устранение всякого рода излишеств, бережное отношение к земельному фонду, наибо- лее полное использование площадей и зданий. Все эти нормативные документы обязательны для проектных ор- ганизаций. Кроме того, при разработке проектно-сметной документации необходимо руководствоваться законами Республики Беларусь, указами Президента Республики Беларусь, решениями правитель- ства и другими нормативными актами по капитальному строитель- ству, в том числе: - нормативными документами по проектированию и строитель- ству, утвержденными министерствами и ведомствами Республики Беларусь; - органами Госнадзора и общественными организациями по со- гласованию с Госстроем республики; - государственными стандартами; - документами по основным направлениям в проектировании со- ответствующих отраслей; - строительным каталогом типовых сборных железобетонных, металлических, деревянных конструкций для всех видов строитель- ства и территориальным каталогом типовых строительных кон- струкций для сельскохозяйственного и гражданского строительства утвержденных Госстроем республики; - каталогом на все виды оборудования; 10 - ведомственными каталогами для специализированных видов строительства; - межотраслевыми требованиями и нормативными материалами по научной организации труда; К вышеназванным документам относятся: СНиП (строительные нормы и правила), СНБ (строительные нормы Беларуси), СТП (стандарты предприятия), НТП (нормы технологического проекти- рования). Для обоснования сроков проектирования и строительства рудни- ков необходимо пользоваться «Едиными нормами продолжительно- сти проектирования и строительства предприятий, зданий и соору- жений и освоением проектных мощностей». Удельные капитальные затраты для выполнения укрупненных расчетов могут быть приняты в соответствии со строительными нор- мами «Нормативы удельных капитальных вложений по отраслям». К специализированным нормативным документам относятся: нормативная и методическая документация проведения горных ра- бот на Старобинском месторождении калийных солей. В качестве основополагающих материалов для проектирования могут рассматриваться и некоторые данные, предоставляемые гене- ральному проектировщику заказчиком вместе с заданием на проек- тирование, в частности, сведения о том, что является основанием для проектирования. Обычно такими основаниями являются поста- новление Совета министров Республики Беларусь, приказ отрасле- вого министерства и др. К основополагающим материалам для про- ектирования можно отнести указанные в задании на проектирова- ние стадийность проектирования, варианты производительности предприятия и технико-экономические показатели других проектных решений, очередность ввода в действие пусковых комплексов и объ- ектов, сроки строительства объектов по очередям, качество продук- ции и сведения о ее потребителях, капитальные затраты и срок их окупаемости, себестоимость продукции, себестоимость труда и др. При проектировании должны использоваться документы о це- нах на материалы, электроэнергию, топливо, строительные кон- струкции, руду и концентраты. Значения ряда необходимых стои- мостных величин либо принимаются по данным практики, либо определяются на основе специальных сметных расчетов и кальку- ляций. Многие технические и технологические показатели прини- 11 маются по нормам технологического проектирования или на основе данных практики с учетом тенденции технического прогресса. Применяются прейскуранты и укрупненные сметные нормативы (УСН), типовые методики оценки эффективности капиталовложе- ний, правила технической эксплуатации (ПТЭ), правила техники безопасности (ПТБ) и др. От организаций санитарно-эпидемиологической службы и гид- рометеорологической службы заказчик и генеральный проектиров- щик получают исходные данные, характеризующие естественное состояние водоемов, почв и воздуха. Эти материалы необходимы в частности для проектировочных мероприятий по охране окружаю- щей среды. Из вышеизложенного следует, что разработка проекта горного предприятия, удовлетворяющего всем основополагающим материа- лам для проектирования, представляет собой сложную задачу. Эта задача многократно усложняется, если при этом необходимо опти- мизировать технико-экономические показатели проектируемого горного объекта. Важным моментом организации проектирования является обес- печение проектировщиков всеми основополагающими материала- ми, регламентирующими процесс проектирование горного пред- приятия. 12 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ГОРНЫХ ОБЪЕКТОВ Под инновационными технологиями проектирования горных предприятий понимаем использование современных достижений науки и техники для решения проектных задач. Информационные технологии можно рассматривать как составляющую инновацион- ных технологий. Суть применения информационных технологий заключается в использовании при проектировании достижений тех- нической науки «Информатика». В качестве основных составляющих процесса проектирования объектов горной промышленности (с использованием инновацион- ных технологий) можно выделить следующие: компьютерную тех- нологию проектирования, разработку технических решений, обес- печивающих оптимальный вариант проекта, информационно- методическое обеспечение проектирования. Современная компьютерная технология проектирования осно- вывается на совокупности автоматизированных рабочих мест про- ектировщиков объединенных в соответствующие локальные ком- пьютерные сети, имеющие выход в сеть «Интернет». Все большее распространение получают специальные компьютерные методики проектирования. Они предназначены для проектирования опреде- ленного класса объектов. Эти методики обеспечивают автоматиза- цию трудоемких процессов вычислений при проектировании, опти- мизацию проектных решений за счет компьютерного моделирова- ния проектируемых объектов, разработку текстовой и графической документации. Вышеназванные методики реализуются в виде па- кетов специальных компьютерных программ. Информационно-методическое обеспечение компьютерной тех- нологии проектирования включает информационные массивы, ко- торые в той или иной степени могут быть полезны при разработке проекта. Эти информационные массивы должны содержать всю не- обходимую и достаточную информацию для разработки проектов и должны быть представлены в виде, пригодном для их автоматизи- рованного использования средствами вычислительной техники. К вышенназванной информации относятся исходные данные, данные характеризующие принятые технические решения для обеспечения 13 проектирования, сведения об объектах-аналогах, сведения об кон- структивных особенностях создаваемых систем. К информацион- но-методическому обеспечению относится и описанные в преды- дущем параграфе основополагающие материалы для проектирова- ния, к которым относится ряд нормативных и методических доку- ментов, среди которых можно выделить все действующие законы, указы, ГОСТы, СНиПы, технологические нормы проектирования, нормативно-методическое указания. В информационно-методическое обеспечение входят и методические указания по решению раз- личных сопутствующих задач, различные нормативные материалы, нормы и правила и т. п. Информационно методическое обеспече- ние может существенно меняться, причем в короткие сроки. В этом случае, без использования современных информационных, иннова- ционных технологий, сложно разрабатывать конкурентно-способ- ные проекты. Так, с 01.01.10 г. в стране начали действовать идентичные евро- кодам технические кодексы. Введены в качестве национальных 668 гармонизированных с Директивой 89/106/ЕЕС европейских стандартов, на которые даны ссылки в еврокодах. Речь идет о евро- стандартах по целому ряду направлений, в том числе стандарти- зации производства стройматериалов, конструкций и изделий, про- ектных работ. Именно этот блок технических нормативно правовых актов применяется всеми странами ЕС в области строительства. Введение в действие европейских стандартов в сфере строительства не означает отмену национальных технических нормативно-право- вых актов (ТНПА). Определенное время евростандарты будут при- меняться наряду с действующей национальной нормативной базой. На сайте Министерства архитектуры и строительства имеются не- обходимые сведения об европейских стандартах. Информационное обеспечение компьютерной системы проекти- рования горных предприятий строится на базе технической науки "Информатика", которая изучает закономерности и правила исполь- зования электронных информационных баз данных на основе средств вычислительной техники, а также устройство средств вы- числительной техники и их программное обеспечение. Система ин- формационного обеспечения состоит из банка данных (хранилища данных) и средств, с помощью которых осуществляется управление банком данных – средств управления банком данных. Информаци- 14 онная система должна обеспечивать необходимую достоверность результатов и быстрый их поиск. Система управления банком дан- ных представляет возможности изменения, пополнения и замены данных, а также информационно-поисковые услуги. Вся необходимая для проектирования информация, как правило, не находится в одном месте. Она распределена по различным ин- формационным источникам. К этим источникам относятся ком- плексы электронных баз данных, в которых предоставляются услу- ги сторонним пользователям, научно-технические библиотеки, в которых все больше информации появляется в электронном виде. Кроме того, информация может находиться в специальных подраз- делениях организаций-проектировщиков, а именно, в методических кабинетах, библиотеках, архивах. Необходимая информация также может находиться на серверах отраслевых локальных сетей и на серверах глобальной сети «Интернет». В качестве примера информации хранящейся в отраслевой ло- кальной компьютерной сети выступает информация, имеющаяся на сервере факультета в разделе «Учебно-методические материалы по изучению предмета «Проектирование рудников и шахт»». Этот раз- дел включает не только конспект лекций, методические указания по выполнению курсовой работы, справочники и учебники, но и спе- циальные компьютерные модели, например, модель геологического строения месторождения, специальные графические модели планов развития горных работ, компьютерная программа по расчету длины лавы и другие. Доступ к данному разделу локальной компьютерной сети, а также и к сети «Интернет» студенты получают на практиче- ских занятиях, которые проводятся в специальных компьютерных классах. Несомненно, что совершенствование процесса проектирования на базе инновационных подходов является одной из наиважнейших задач. От качества проектов непосредственно зависят технический и экономический уровень создаваемых объектов, уровень инду- стриализации строительства, сокращение его продолжительности, снижение материалоемкости и трудоемкости, рациональное исполь- зование ресурсов и, в конечном счете, – эффективность капиталь- ных вложений. 15 К числу основных направлений совершенствования проектиро- вания на современном этапе можно отнести использование в про- ектах прогрессивных технологических, объемно-планировочных и конструктивных проектных решений, что предполагает: - применение в проектах эффективных способов и схем вскрытия шахтных полей, обеспечивающих высокую концентрацию горных работ, минимальный объем проводимых и поддерживаемых выра- боток, бесступенчатый и по возможности непрерывный транспорт, прямоточное проветривание; - максимально возможное извлечение полезных ископаемых в пределах шахтного поля; - применение наиболее прогрессивных видов забойного обору- дования, обеспечивающего высокие технико-экономические пока- затели при минимальной трудоемкости работ; - полную закладку выработанного пространства в случаях необ- ходимости сохранения поверхности от нарушений; - применение наиболее совершенных видов крепления и спосо- бов охраны горных выработок (в том числе по бесцеликовой техно- логии); - преимущественное применение столбовых систем разработки с длиной выемочных столбов, создающих возможность длительной работы комплексов очистного оборудования без демонтажа; - применение для доставки руды мощных конвейеров, обеспечи- вающих безперегрузочное транспортирование руды; - применение эффективных схем и способов вентиляции шахт и выемочных участков, дегазации пластов, вмещающих пород и вы- работанных пространств, кондиционирование шахтного воздуха, разработка эффективных мер по борьбе с пылью, что обеспечивает безопасное ведение работ, нормальные климатические и санитар- ные условия в шахтах; - достижение рациональной блокировки зданий и сооружений на поверхности с учетом технологии и организации строительства и возможности последующего расширения производства; - создание, как правило, центральных (групповых) породных от- валов, располагаемых в отдалении от жилых массивов и промыш- ленных площадок на непроизводительных земельных участках и др. 16 Важное значение на современном этапе приобретает повышение в проектах уровня индустриализации строительства, использования прогрессивных материалов и изделий. Прогрессивным направлением при проектировании поверхности рудников и шахт является разработка технических решений на базе использования унифицированных зданий вспомогательного и встроенного назначения. Это многоцелевые здания полной завод- ской готовности, транспортируемые к месту эксплуатации отдель- ными блок-боксами, готовые к установке на площадке объектов и подключаемые к внешним сетям, коммуникациям и друг к другу. Проектирование будет более совершенным, если удастся повы- сить обоснованность и достоверность исходной базы проектирова- ния. Материалы геологических отчетов в целом пока еще имеют прогнозный характер, что вызывает необходимость, с одной сто- роны, учитывать это обстоятельство при разработке проектной до- кументации, а с другой – принимать дополнительные меры по даль- нейшему совершенствованию методики и техники разведки, а также обработки и интерпретации разведочных данных в геологических отчетах. Оптимизация проектных решений на основе инновационных и информационных технологий, более широкое внедрение техноло- гических линий проектирования также обеспечивают разработку более совершенных проектов. Выбор оптимальных проектных ре- шений требует многовариантного проектирования, которое в пол- ном масштабе практически может быть осуществлено только при использовании современных информационных технологий. Специ- фика Старобинского месторождения такова, что допускает при про- ектировании рудников определенную свободу выбора основных технических решений. Значительное влияние на технико- экономические показатели проектируемых предприятий, в том чис- ле на их стоимость, оказывают принятые технические решения по проектированию технологии и организации ведения горных работ. Важное место в совершенствовании технологии проектирования отводится организации самих проектных работ, а также методам количественной оценки качества проектных решений. Современные прогрессивные методы позволяют комплексно и достоверно оцени- вать принимаемые, решения с позиций их технического совершен- 17 ства и экономической эффективности для отрасли и народного хо- зяйства. Использование НИР в проектировании является основой приме- нения инновационных технологий при проектировании. Как прави- ло, заказчик вместе с заданием на проектирование передает проек- тировщику все результаты выполненных НИР касающихся проблем проектирования нового рудника. Согласно современным требова- ниям проектирование должно вестись на основе использования ин- новационных информационных технологий. Внедрение в процесс проектирования уже известных научных результатов может производиться одним из следующих способов: - приобретение прав на внедрение и использование запатенто- ванных процессов и изделий (элементов); - приобретение комплекта документов, описывающих изменение существующих технологий и организацию работ по внедрению этих разработок; - приобретение отдельных технологических линий. Если ни один из уже известных научных результатов не подхо- дит, то в рамках выполняемого проекта должно предусматриваться финансирование выполнение НИР по специальному заказу. Сутью таких НИР является установление неизвестных доселе зависимо- стей и закономерностей, которые в дальнейшем будут использова- ны для решения проектных задач. Проектировщики вместе с иссле- дователями должны сформулировать эти задачи и определить вид, перечень и форму научных результатов. Описанный подход полу- чения и использования научных результатов при проектировании рудников и шахт является особенно актуальным при определении исходных данных для проектирования. Научные исследования должны быть направлены на достижение главной цели – обеспече- ние максимального извлечения полезного ископаемого с минималь- ными затратами и минимальным ущербом для окружающей среды, при соблюдении правил техники безопасности при проведении под- земных работ. 18 3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ И СОДЕРЖАНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Главной целью выполнения курсового проекта является приоб- ретение навыков в разработке и принятии технических решений обеспечивающих разработку проектов горных предприятий, оценке и оптимизации принимаемых решений и в материализации решений на бумаге либо в электронном виде. В результате выполнения курсового проекта необходимо проде- монстрировать приобретенные в процессе обучения навыки нахо- дить оптимальные технические решения, производить вычисления, оформлять графическую и текстовую части проекта с помощью современных инновационных, информационных технологий. Как уже указывалось, под информационными технологиями по- нимаем все технологии, использующие электронные информацион- ные базы данных, построенные в соответствии с технической наукой «Информатика» и реализованные на основе современных вычислительных средств, локальных и глобальных компьютерных сетей. Под инновационными технологиями понимаем все техноло- гии, использующие современные достижения науки и техники. Таким образом, данный курсовой проект предназначен для изу- чения общих принципов проектирования горных предприятий, ме- тодов инженерного проектирования, методологии выбора и приня- тия оптимальных технических решений с использованием инфор- мационных технологий, а также изучению состава и содержания проектной документации. Проекты горных предприятий и их подсистем могут быть одно- стадийными и двухстадийными. При одностадийном проектировании разрабатывается архитек- турностроительный проект со сводным сметным расчетом стоимо- сти проектируемого объекта. Одностадийное проектирование ис- пользуется для проектирования предприятий, зданий и сооруже- ний, строительство которых будет осуществляться по типовым и повторно применяемым проектам, а также для технически неслож- ных объектов. В случае разработки проектно-сметной документации в две ста- дии разрабатываются архитектурный проект со сводными сметны- ми расчетами стоимости и рабочая документация со сметами 19 (строительный проект). Двухстадийное проектирование использу- ется, как правило, для крупных и сложных объектов. Состав архитектурного и строительного проектов определяется межгосударственными и (или) национальными стандартами и уточ- няется заказчиком и разработчиком в договоре на проектирование. Архитектурный проект строительства объектов производствен- ного назначения инженерной инфраструктуры состоит из следую- щих разделов: а) общая пояснительная записка; б) генеральный план и транспорт; в) технологические решения; г) организация и условия труда работников. Управление произ- водством и предприятием; д) архитектурно-строительные решения; е) инженерное оборудование, сети и системы; ж) организация строительства; и) охрана окружающей среды, экологический паспорт объекта; к) инженерно-технические мероприятия гражданской обороны, мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций; л) сметная документация (по объектам бюджетного финансиро- вания либо по заданию заказчика); м) эффективность инвестиций (по заданию заказчика). Состав строительного проекта (исключая утверждаемую архи- тектурную часть при одностадийном проектировании) соответству- ет составу рабочей документации на строительство объектов, опре- деляемому межгосударственными и (или) национальными стандар- тами и уточняется заказчиком и разработчиком в договоре на проектирование. В состав рабочей документации для строительства рудника вхо- дят рабочие чертежи в соответствии с требованиями стандартов. Рабочие чертежи разрабатываются в следующем составе: - чертежи, предназначенные для производства строительно- монтажных работ и работ по проведению капитальных горных вы- работок; - чертежи (планы и разрезы) установки технологического, транс- портного, энергетического оборудования и связанных с ними ком- муникаций; 20 - чертежи сооружений и устройств, связанных с охраной окру- жающей природной среды, труда, а также выполнением мероприя- тий по восстановлению (рекультивации) нарушенных земель; - чертежи (планы, разрезы, профили трасс, схемы) сетей и уст- ройств теплоснабжения, газоснабжения, электроснабжения, элек- трооборудования, автоматизации технологических процессов и управления предприятием, связи и сигнализации, других сетей и устройств; - чертежи элементов строительных конструкций (при отсут- ствии типовых). В состав рабочей документации также входят сметы, ведомости объемов строительных и монтажных работ. В курсовом проекте ставится задача разработать проект отработ- ки участка шахтного поля Старобинского месторождения калийных солей. Рудник, горизонт, расположение участка шахтного поля студент выбирает самостоятельно (по согласованию с преподавателем). Применительно к горно-геологическим характеристикам распо- ложения выбранного участка шахтного поля необходимо разрабо- тать технические решения, определяющие проект оптимального варианта отработки данного участка, исходя из выбранных крите- риев и ограничений. Проект отработки участка шахтного поля должен представлять собой комплект документов, который содержит текстовое и графи- ческое описание совокупности обоснованных технических решений по выбору системы разработки участка, проведению подготови- тельных и очистных работ, поддержании выработок и вентиляции. Поскольку курсовой проект является учебным проектом и не представляет собой ни архитектурный, ни строительный проект, то его состав и содержание могут быть отличными от представленных выше содержаний архитектурного и строительного проектов и от- ражать лишь их основные характеристики. На основании вышеизложенного, предлагается разработать кур- совой проект, содержащий следующие разделы. Введение, в котором дается краткое описание роли проектирова- ния для процесса добычи руды и той цели, которую ставит перед собой студент, выполняя данную курсовую работу. Объем введения примерно 1 страница. 21 Примерное название первого раздела курсового проекта: «Ис- ходные данные для выполнения курсового проекта». Исходные данные для проектирования студент выбирает само- стоятельно, что с одной стороны является частью задания на проек- тирование, а с другой стороны, соответствует распространенной практике при выполнении проектных работ. Прежде всего, следует определить данные о номере рудника, но- мере горизонта, где будет расположена проектируемая панель. Предполагается, что в этом же разделе будет дано описание фронта очистных и подготовительных работ на горизонте и описа- ние расположения проектируемого участка относительно стволов и выработок главного направления. Для этого схематично изобразить границы горизонта, нанести положение стволов, схематично нане- сти положение главных выработок. Показать эскизно примерное положение фронта подготовительно-очистных работ возле проекти- руемого участка. Необходимую информацию следует взять из плана ведения гор- ных работ на рудниках, а также использовать компьютерные моде- ли планов развития горных работ, имеющиеся на сервере локальной компьютерной сети факультета. На основании полученной информации определить в первом приближении местоположение (координаты углов) проектируемого участка. Далее следует определить размеры охранных целиков к ранее отработанным панелям. Они определяются с учетом указаний, со- держащихся в соответствующих нормативных и методических до- кументах. Показать примерную схему транспортировки руды с про- ектируемого участка на поверхность. Предполагается, что в данном разделе, также будет представлена краткая геологическая характеристика горизонта, геологические характеристики проектируемого участка шахтного поля (геологиче- ские колонки, глубина залегания, мощность водозащитной толщи). Эти данные могут быть определены по значениям предварительно определенных координат углов проектируемого участка с исполь- зованием компьютерной модели геологического строения Ста- робинского месторождения («NEWGEO»), имеющиеся на сервере локальной компьютерной сети факультета. 22 Компьютерная модель «NEWGEO» позволяет рассчитать про- центное содержания KCL и НО на участке, глубину залегания участка, мощность водозащитной толщи. Исходными данными для программы «NEWGEO» являются координаты (характерных) точек проектируемого участка, номер рудника и номер горизонта. В качестве примера, поясняющего принципы использования мо- дели «NEWGEO», приведена табл. 3.1, соответствующая диалого- вому «окну» программы. Таблица 3.1 Расчет геологической колонки в точке Х = 18500, Y = 21000, рудник 3, горизонт 3 Слои Мощность KCL НО Слой 4 Слой 3–4 Слой 3 Слой 2–3 Слой 2 1,26 1,01 0,81 0,48 0,67 33,21 3,19 36,64 6,85 51,68 11,79 14,15 4,03 11,06 2,01 Пласт Слой 2–3 Сильвинит Слой 2+3 4,23 1,96 2,74 1,48 26,63 34,49 38,74 43,45 9,24 5,06 7,10 3,12 Глубина, м 607,85 Мощность, Вт 410,37 Абсолютная отметка почвы, м 442,48 Следует уделить основное внимание геологическим особенно- стям проектируемого участка, накладывающим ограничения на па- раметры технологии его отработки. Другие дополнительные данные, необходимые для выполнения курсового проекта, например, плотность породы и т. д., студент должен получить самостоятельно из различных источников, в том числе на сервере локальной компьютерной сети факультета, в сети «Интернет», доступ к которым студенту предоставляется во время проведения практических занятий по предмету (во время групповых консультаций) в компьютерном классе. 23 Следует отметить, что информация, полученная в данном разде- ле, будет нами использоваться для обоснования отдельных техниче- ских решений, обеспечивающих разработку курсового проекта, на основании применения метода аналогий. Во втором разделе курсового проекта должны быть не просто выбраны, а обоснованы основные технические решения, обеспечи- вающие формирование и разработку множества возможных вариан- тов отработки выбранного в первом приближении участка шахтного поля. Для обоснования принимаемых технических решений необ- ходимо использовать все известные подходы (метод директивных указаний, метод аналогий, метод экономико-математического мо- делирования и другие методы) к решению проектных задач. Формирование множества допустимых вариантов отработки вы- бранного в первом приближении участка шахтного поля более по- дробно представлено в главе 4 данных методических указаний. Рекомендуется раздел 2 курсового проекта представить в виде подразделов 2.1 – 2.3. В подразделе 2.1 следует обосновать применения каждого из вы- бранных (допустимых) вариантов типовой технологической схемы для отработки проектируемого участка шахтного поля. Описать принцип выбора конкретной типовой технологической схемы. В подразделе 2.2 предполагается обосновать выбор варианта комплектации оборудованием типовой технологической схемы, описать состав оборудования (очистного и проходческого). Указать сколько комплексов предполагается задействовать для проведения подготовительных выработок. Также в этом подразделе следует обосновать типы и технические характеристики выбранных линей- ной крепи и крепи сопряжения. Затем обосновать и предварительно определить основные параметры (характеристики) типовой техно- логической схемы. Этими параметрами являются длина лавы, длина столба, характеристики подготовительных выработок, целиков, вы- нимаемые слои, и т. д. Предполагается, что подраздел 2.3 второго раздела будет содер- жать описание процесса формирования и сам сформированный массив возможных вариантов отработки выбранного участка шахт- ного поля. Алгоритм формирования массива возможных вариантов отработки выбранного участка шахтного поля представлен в главе 4 данных методических указаний. 24 Предполагается, что раздел 3 курсового проекта будет содер- жать алгоритм оценки каждого из сформированных вариантов и выбор оптимального варианта в соответствии с критерием и огра- ничениями оптимизационной задачи. Также в этом разделе должны быть представлены основные технико-экономические характери- стики выбранного варианта проекта. Пояснения по выполнению раздела 3 курсового проекта пред- ставлены в главе 5 данных методических указаний. В разделе 4 курсового проекта представляется расчет основных параметров (характеристик) крепи проектируемого участка шахт- ного поля. Пояснения по выполнению раздела 4 курсового проекта пред- ставлены в главе 6 методических указаний. В разделе 5 курсового проекта представляется расчет основных параметров (характеристик) вентиляции проектируемого участка шахтного поля, в том числе и необходимое количество воздуха для проветривания лавы, панели. В разделе 6 разрабатываются основные требования к технике безопасности на добычном участке при ведении очистных и подго- товительных работ, рекомендации по промышленной и пожарной безопасности, охране труда, промышленной санитарии. Пояснения по выполнению 5-го и 6-го разделов курсового про- екта представлены, соответственно, в главах 7 и 8 данных методи- ческих указаний. Графический материал. Весь графический материал можно разместить на 2 листа форма- та А3 при условии выполнения чертежей в среде Аutо Саd. Следует иметь в виду, что необходимо вычертить чертежи в выбранном масштабе с соблюдением размеров элементов чертежей (можно вы- полнить чертежи и в формате А1). Предполагается, что в курсовом проекте будет представлен сле- дующий графический материал: - схематическое изображение положения фронтов очистных и подготовительных работ на горизонте со схематическим изображе- нием расположения проектируемого участка; - схема транспортировки руды; - графическая информация о технологической схеме отработки проектируемого участка. Должны быть отображены все очистные и 25 подготовительные выработки и их сечения с привязкой к отрабаты- ваемым слоям (геологической колонке проектируемого участка); - графическое отображение схемы расстановки забойной крепи и крепи сопряжения. Примерное название курсового проекта: «Проект отработки участка шахтного поля (наименование участка), расположенного на (номер горизонта) горизонте, (номер рудника) рудника». В разделе «Используемая литература» должны быть указаны ад- реса используемых (основных) сайтов локальных сетей и сети «Ин- тернет» (до десяти наименований). 26 4. ФОРМИРОВАНИЕ МНОЖЕСТВА ВОЗМОЖНЫХ (ДОПУСТИМЫХ) ВАРИАНТОВ ОТРАБОТКИ УЧАСТКА ШАХТНОГО ПОЛЯ Для формирования множества допустимых вариантов отработки выбранного в первом приближении участка шахтного поля в курсо- вом проекте должны быть обоснованы и приняты следующие ос- новные технические решения. Определено подмножество допусти- мых вариантов (типов) типовых технологических схем, примени- мых для отработки выбранного в первом приближении участка шахтного поля. Затем, для каждого выбранного варианта типовой технологической схемы определяются возможные варианты ее ком- плектации очистным, проходческим оборудованием, забойной кре- пью и крепью сопряжения. Затем для каждого из вариантов «типо- вая технологическая схема» – «вариант комплектации оборудовани- ем типовой технологической схемы» определяются варианты геометрических параметров схемы (длина выемочных столбов и длина лавы, ширина участка (панели), размеры целиков между под- готовительными выработками и размеры их сечений, а также раз- меры охранных целиков к ранее отработанным панелям). Таким образом, все количество сформированных вариантов отработки выбранного участка шахтного поля будет равняться произведению количества допустимых вариантов технологических схем на коли- чество вариантов комплектации оборудованием типовой техноло- гической схемы и на количество вариантов геометрических пара- метров схемы. Принцип выбора типовой технологической схемы для отработки участка шахтного поля, как правило, основан на технико- экономическом сравнении различных типовых технологических схем, предусмотренных для использования на рудниках ОАО «Бе- ларуськалий» представленных в методических рекомендациях по ведению горных работ на Старобинском месторождении. Следует учитывать, что на Старобинском месторождении стол- бовые системы разработки являются основными при добыче калий- ных солей. При этом в качестве предпочтений использования стол- бовых систем разработки, по сравнению с камерными, приводят следующие: - более безопасные условия труда в забое; 27 - возможность достижения низкого уровня потерь при добыче (до 10–20 %); - высокую нагрузку на очистной забой; - возможность слоевой и селективной выемки сильвинита, что существенно повышает качество добываемой руды и уменьшает объем рудной массы, выдаваемой на поверхность. Столбовая система даёт наиболее высокие показатели на пластах мощностью от 1,21 до 3,5 м и хорошие показатели на пластах мощ- ностью от 0,71 до 1,2 м. Вместе с тем эти предпочтения не всегда являются бесспорными. Так, применение столбовой системы разработки возможно только на тех участках месторождения, где исключается возможность про- рыва воды в подземные выработки вследствие подработки водоза- щитной толщи. Поэтому в каждом конкретном случае вопрос о применении столбовой системы разработки решается только после проведения расчетов, на достаточность мощности водозащитной толщи, исключающей прорыв воды в горные выработки. Столбовую систему разработки нельзя применять также на участках притектонических и краевых зон, так как ожидаемая высо- та зоны распространения трещин в этих зонах выше, а мощность водозащитной толщи меньше. Основным способом управления горным давлением в лаве явля- ется полное обрушение, реже используют полную закладку вырабо- танного пространства. Камерные системы разработки на податливых целиках могут иметь потери полезного ископаемого сравнимые с потерями при столбовой системой разработки и при этом допускают более пол- ную закладку выработанного пространства. Низкий уровень потерь при столбовой системе разработки не всегда достижим на практике, например, при оставлении охранных целиков к ранее отработанным панелям (до 50 метров). Кроме того, стоимость добычного оборудо- вания используемого при камерной системе разработки, отнесенно- го к тонне добываемой руды, существенно ниже, чем при столбовой системе разработки. После анализа данных о мощности слоев и содержании в них полезного компонента KCL и нерастворимого остатка НО, мощно- сти водозащитного слоя, делается вывод о возможности примене- ния столбовой и камерной систем разработки для проектируемого 28 участка шахтного поля. Затем формируются возможные варианты технологии отработки проектируемого участка шахтного поля. На первом этапе определяются основные параметры технологической схемы отработки проектируемого участка. Порядок отработки мо- жет быть прямой, обратный, комбинированный с разворотом ком- плекса у выработок главного направления. Для транспортировки руды чаще всего используется конвейерный транспорт. Каждый из сформированных вариантов представляется в виде табл. 4.1 (представленной в качестве примера). На данном этапе формирования множества возможных вариантов отработки участка шахтного поля строки «Длина лавы», «Средняя высота лавы», «Длина столба» не заполняются. Эти строки следует заполнить по- сле принятия решения о выборе варианта комплектации оборудова- нием типовой технологической схемы, осуществляемом на втором этапе формирования множества возможных вариантов отработки выбранного участка шахтного поля. Таблица 4.1 Вариант 1 первого этапа Основные параметры технологической схемы отработки проектируемого участка Система разработки длинными столбами Способ подготовки панельный Порядок отработки комбинированный Способ управления кровлей полным обрушением Транспортировка руды конвейерная Длина столба 3800 м Длина лавы 300 м Средняя высота лавы 2.47 м Следует отметить, что полный перечень очистных и подготови- тельных выработок определяется выбранной типовой технологиче- ской схемой. Характеристики этих выработок, в том числе и их пе- речень, регламентируются документами, определяющими типовые 29 технологические схемы отработки участков шахтных полей на Ста- робинском месторождении. В качестве этих регламентирующих документов выступают методические указания по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. Для каждого из вариантов технологической схемы отработки проектируемого участка шахтного поля, сформированных на пер- вом этапе, на втором этапе формируются возможные варианты ее комплектации горным оборудованием (очистные и проходческие комплексы, забойный конвейер, забойная крепь и крепь сопряже- ния). Варианты, выбранные на втором этапе, представляются в виде табл. 4.2. Таблица 4.2 Вариант 1 второго этапа Вариант комплектации горным оборудованием Тип оборудования Коли- чество Очистной комбайн SL-300/400 1 Забойный конвейер EKF-3E72V 1 Механизированная крепь лавы БС-2.1П 125 Крепь сопряжения бортовых штреков БС-2.1П 3 Проходческий комбайн ПК-8МА ПК-8МА 2 Самоходный вагон 5ВС-15М 2 Бункер перегружатель БП-14М 2 В качестве примера в табл. 4.2 представлены данные о выбран- ном в качестве возможного варианта механизированном комплексе с комбайном SL-300/400, механизированной крепи лавы и крепи сопряжения БС-2.1П, забойным конвейером EKF-3E72V. На основе многолетнего опыта разработки Старобинского ме- сторождения калийных солей и опираясь на нормативные и методи- ческие документы для проведения подготовительных выработок, чаще всего применяется проходческий комбайн типа ПК-8М в ком- плексе с бункером-перегружателем БП-14 и самоходным вагоном марки 5ВС-15М. Комбайн предназначен для ведения: подготови- тельных работ – проходки горных выработок, разделки камер, а также выемки руды камерной системой – проходки очистных ка- 30 мер. Для проведения подготовительных выработок также может использоваться комбайн «Урал-10КС». На третьем этапе формирования множества возможных вариан- тов технологических схем отработки проектируемого участка шахтного поля, для каждого варианта «типовая технологическая схема» – «вариант комплектации оборудованием типовой техноло- гической схемы» определяются возможные варианты геометриче- ских размеров горных выработок и целиков. Высота лавы определя- ется мощностью вынимаемых слоев и контрольными прихватами. При отработке участка длинными очистными столбами длина лавы может достигать 300 метров и более. После выполнения этой процедуры заполняются незаполненные (три последние) строки табл. 4.1. Количество определенных нами, как возможные, вариантов от- работки проектируемого участка шахтного поля определяется пу- тем перебора «перемножения» вариантов выбранных на каждом из трех этапов их формирования. Необходимые для дальнейшего ана- лиза данные о каждом из возможных вариантов технологической схемы отработки проектируемого участка шахтного поля представ- ляются в виде табл. П1.1 приложения 1. Последующая наша задача состоит в выборе из возможного (конечного) числа вариантов оптимального, обеспечивающего до- стижения максимального значения целевой функции и соблюдения всех предусмотренных оптимизационной задачей ограничений. 31 5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ОТРАБОТКИ УЧАСТКА ШАХТНОГО ПОЛЯ Прежде, чем приступить к расчету целевой функции и ограниче- ний, необходимо рассчитать ряд технико-экономических показате- лей отработки участка шахтного поля. К основным технико-экономическим показателям отработки па- нели относятся: качество руды из очистных и подготовительных работ, балансовые запасы панели, коэффициент извлечения, коэф- фициент разубоживания, удельный вес очистных и подготовитель- ных работ и другие. Средневзвешенное содержание по выработке KClвыр, % (качество руды) определяем по формуле выр ii выр S SКСl KCl , (5.1) где KCli – содержание полезного компонента в i-м слое, %; iS – площадь сечения i-го слоя, м 2, см. рис. 5.1, 5.2; вырS – площадь сечения выработки, м 2 . Средневзвешенное содержание нерастворимого остатка по выра- ботке определяется из выражения выр ii выр S SНО HO , (5.2) где НОi – содержание нерастворимого остатка в i-м слое, %; iS – площадь сечения i-го слоя, м 2 ; вырS – площадь сечения выработки, м 2 . Объём руды по подготовке p npV , м 3 определяется по формуле )( i p ji j jп p np SnLV , (5.3) где nL – длина панели, м; jn – число выработок j-го вида; p jiS – i-я площадь сечения по руде j-й выработки, м 2 . 32 Объем породы по подготовке п npV , м 3 определяется по формуле )( i n ji j jп п np SnLV , (5.4) де n jiS – площадь сечения i -го слоя по породе j -й выработки (не вышедшего в балансовые запасы), м2. Полный объём подготовительных работ по панели прV , м 3 опре- деляется по формуле сб n np p npnp kVVV )( , (5.5) где сбk – коэффициент, учитывающий сбойки и перерубки, сбk =1,1. Балансовые запасы панели балV , м 3 определяются по формуле бцnпбал mbLВV )( , (5.6) где пВ – ширина панели, м; бm – суммарная мощность слоёв стоящих на балансе (включен- ных в балансовые запасы), м; цb – ширина целиков для охраны выработок главного направле- ния, в м (может принимать значение равное 150 м) Объёмы очистных работ очV , м 3 определяются по формуле mlbLV лавцnoч )( , (5.7) где лавl – длина лавы, м; m – мощность вынимаемых слоёв, м. Коэффициент извлечения иk , определяем по формуле бал oч p np и V VV k . (5.8) 33 Коэффициент разубоживания разk , определяется по формуле 100 oчпр раз раз VV V k %. (5.9) Удельный вес очистных и подготовительных работ определяют- ся выражениями (5.10)–(5.11) 100 oчпр oч оч VV V и %, (5.10) 100 oчпр пр п VV V и %. (5.11) На рис. 5.1 и рис. 5.2 приведены характеристики сечений выра- боток, используемых при расчетах. Рис. 5.1. Сечение выработки, проведенной комплексом ПК–8 МА 34 Рис. 5.2. Сечение выработки, проведенной комплексом Урал-10КС Рис. 5.1 и 5.2 наглядно поясняют использование формул (5.1)– (5.11) для расчета технико-экономических характеристик очистных и подготовительных работ на панели. Для автоматизации расчетов качества и процента нерастворимого остатка руды из подготови- тельных выработок, проведенных проходческими комплексами ПК-8 и УРАЛ-10КС разработаны специальные электронные ЕХЕL табли- цы. Эти таблицы разработаны в рамках ранее выполненных по предмету лабораторных работ. Вид таблиц представлен в приложе- нии 1 (табл. П1.3 и П1.4). Сами электронные таблицы находятся на сервере локальной сети факультета в папке «Учебно-методические материалы по изучению предмета «Проектирование рудников и шахт»» и доступны студен- там для выполнения курсовой работы. Для выбора оптимального варианта отработки проектируемого участка шахтного поля может быть использован ряд методов поис- ка оптимальных решений проектных задач, в том числе и изучае- мых в рамках данного курса. Среди вышеназванных методов можно отметить два. Метод вариантов, как наиболее часто применяемый проектировщиками, а также метод имитационного экономико-мате- 35 матического моделирования, наиболее просто реализуемый. Эти два метода имеют в своей основе сходства. В данном курсовом проекте для нахождения оптимальных тех- нических решений отработки участка шахтного поля предполагает- ся использовать следующий подход. 1. Разработать экономико-математическую модель для оценки различных вариантов проектных решений по значению критерия оптимизации (целевой функции) и удовлетворяемости проектных решений выбранным ограничениям. Для этого выполнить следую- щие действия. 1.1. Выбрать критерий оптимизации и записать математическое выражение для численного расчета целевой функции. В качестве такого критерия можно выбрать часть затрат на добычу руды. Це- левую функцию записать в виде З = (К1ЗПВ + К2ЗАО + К3ЗЗП + К4ЗЭ + К5ЗР + К6ЗМД…+...)/QР – min, (5.12) где ЗПВ – затраты на проведение и поддержание подготовительных выработок; ЗАО – затраты на амортизационные отчисления и ремонт обору- дования; ЗЗП – затраты на заработную плату; ЗЭ – затраты на электроэнергию; ЗР – затраты на расходные материалы. ЗМД – затраты на монтаж – демонтаж оборудования лавы. К1–К6 – числовые коэффициенты, значение для которых может быть принято равным 1. В выражение (5.12) могут быть включены еще и некоторые до- полнительные виды затрат, являющихся существенными для выбо- ра варианта отработки участка шахтного поля. Все затраты рассчитываются на период времени, в течение кото- рого будет отрабатываться проектируемый участок шахтного поля. 1.2. Выбрать ограничения экономико-математической модели. В качестве ограничений можно выбрать следующие QР ≥ А (5.13) КР ≥ В (5.14) КИ ≥ С, (5.15) 36 где QР, КР, КИ – соответственно, количество руды, качество руды, коэффициент извлечения руды, которая будет добыта при отработке запроектированного участка; А, В, С – постоянные числовые коэффициенты, характеризую- щие ограничения, значения которых студенту разрешается выбрать самостоятельно. 2. Найти оптимальное решение экономико-математической мо- дели, формализованной выражениями (5.12)–(5.15). Это решение предполагается найти по нижеописанному алго- ритму (2.1)–(2.4), который по своей сути относится к методам ими- тационного моделирования. 2.1. Разработать несколько (в целях упрощения расчетов можно ограничиться тремя вариантами) вариантов отработки участка шахтного поля. 2.2. Для всех разработанных вариантов рассчитать значение З, QР, КР, КИ. 2.3. Выбрать из них те варианты, которые удовлетворяют усло- виям (5.13)–(5.15). 2.4. Из вариантов, удовлетворяющих условиям (5.12)–(5.14), вы- брать тот вариант, для которого значение критерия З (определяемое выражением 5.11) наименьшее. Кроме описанного выше алгоритма поиска оптимального решения формализованной экономико-математической модели, студент мо- жет использовать любой из изученных (в рамках предмета «Матема- тические методы и модели в горном производстве») методов числен- ного решения вышеназванной модели. К этим методам относятся ме- тоды линейного, нелинейного, динамического программирования, методы множителей Лагранджа, методы теории игр и другие. Одним из главных качеств современных инженерных работни- ков является способность самостоятельно решать новые техниче- ские задачи, которые ставит перед ним производство, на основе ис- пользования всей доступной информации о возникающих пробле- мах. Определение и поиск нужной информации – важнейшая задача в век информационных технологий. Приобретению таких навыков у студентов и служит следующая часть задания, которая заключается в том, что все необходимые величины для численного решения за- дачи (5.12)–(5.15) студент должен выбрать самостоятельно. Расчет 37 ряда величин, входящих в задачу (5.12)–(5.15) можно выполнить исходя из простых соображений. ЗПВ = ЕЗ lB, где ЕЗ – затраты на проведение и поддержание одного метра подго- товительных выработок, а lB – количество метров подготовитель- ных выработок. Затраты на амортизационные отчисления и ремонт оборудования ЗАО = 0,1Сос .Т, где Сос – стоимость основных средств на участке (очистных и про- ходческих комплексов, крепи, конвейеров и т. д.), а Т – количество лет, за которые участок будет отработан. Затраты на заработную плату ЗЗП равняются сумме месячных за- работных плат членов бригады, помноженной на 12 месяцев и по- множенной на Т (время в годах, в течение которого будет отраба- тываться проектируемый участок шахтного поля). Затраты на электроэнергию ЗЭ = (МО + МП + МК+ МД) КРАБ ДН ЦЭ Т, где МО, МП, МК, МД – соответственно, мощность в кВт/час очист- ных комплексов, подготовительных комплексов, конвейеров и дру- гого дополнительного оборудования; КРАБ ДН – количество рабочих дней в году; ЦЭ – средняя оплата за 1 кВт/час электроэнергии, рав- ная (Цmax + Цmin)/2, где Цmax – максимальная стоимость электроэнер- гии, Цmin – минимальная стоимость электроэнергии. ЗАО, ЗЭ, ЗР (затраты на расходные (вспомогательные) материалы в месяц), ЗЗП могут быть рассчитаны в виде таблиц ЕХЕL. В каче- стве примера, в приложении 1 представлены табл. П1.5–П1.8, пояс- няющие расчет вышеназванных величин. Сами электронные табли- цы разрабатываются студентами в процессе выполнения лаборатор- ных работ по предмету. В некоторых случаях, для уменьшения количества расчетов вы- ражение целевой функции (5.11) может быть упрощено до выраже- ния (5.16) З = (ЗАО + ЗЭ + ЗР + ЗЗП)/QР – min. (5.16) 38 6. ВЫБОР И ПРОВЕРКА НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЛИНЕЙНОЙ КРЕПИ И КРЕПИ СОПРЯЖЕНИЯ Несущая способность механизированной крепи (qc) в лаве долж- на быть не ниже удельной нагрузки от горного давления (q) и удо- влетворять условию qqc . Несущая способность крепи, выраженная в кН/м2, рассчитывает- ся исходя из выражения (6.1) SB q q z p c , (6.1) где qр – рабочее сопротивление секции (комплекта) крепи; BZ – ширина призабойного пространства (расстояние от забоя до завального конца верхняка крепи, определяется после снятия ком- байном полосы полезного ископаемого при задвинутых к конвейеру секциях крепи), м; S – шаг установки секций (комплектов) крепи в лаве (S может принимать значения равные 2 м), м; q – удельная нагрузка механизированной крепи от горного дав- ления, кН/м2 (q может принимать значения равные 300 кН/м2). Максимальная и минимальная конструктивная высота крепи в лаве Нmin и Hmax, выраженные в мм, должны удовлетворять услови- ям (6.2) и (6.3) tblamH з )1(minmin , (6.2) )1(maxmax nlamH , (6.3) где minm и maxm – минимальная и максимальная вынимаемая мощ- ность пласта (слоя) в пределах выемочного столба, мм; nl и зl – расстояние от забоя до оси, соответственно, передней и задней стойки секции (комплекта) крепи, замеряемое по почве 39 лавы или основанию крепи, м; (для однородной крепи может быть принято, что зn ll 3,4 м); a – коэффициент опускания кровли, выраженный в единицах (1/м), определяется по результатам специальных исследований на Старобинском месторождении и для определенных условий может принимать значение равное 0,015 (1/м); b – запас на разгрузку крепи от горного давления, мм; для пла- стов мощностью до 1,5 м может принимать значение равное 30 мм; t – суммарная толщина породной подушки под основанием и на перекрытии секции (комплекта) крепи, мм; для пластов (слоёв) мощностью до 1,5 м может принимать значение равное 35 мм. Проверочный расчет конструктивной высоты механизированной крепи может быть выполнен в электронных таблицах Excel. Форма таблиц и пример расчета представлены табл. 6.1. Сами электронные таблицы разрабатываются на практических занятиях по предмету. Таблица 6.1 Проверочный расчет конструктивной высоты механизированной крепи Расчетные величины и параметры min max Вынимаемая мощность, мм ( minm , maxm ) 2250 2550 Конструктивная высота крепи, мм (Нmin, Нmax) 1300 2670 Расстояние от забоя до гидростоек крепи, м (Lп, Lз) 3,5 3,5 Запас на разгрузку крепи от горного давления, мм (b) 50 Суммарная толщина породной подушки, мм (t) 45 Коэффициент опускания кровли, 1/м (а) 0,015 Условие: Нmin < minm (1 – а . Lз) – b – t соблюдается 1300 < 2089 Условие: Нmax > maxm (1 – а . Lп) соблюдается 2670 > 2724 40 7. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАЗДЕЛУ ПРОЕКТА «ВЕНТИЛЯЦИЯ» Проветривание горных выработок осуществляется за счёт об- щешахтной депрессии. По мере завершения каждого этапа в процессе подготовки (от- работки) панелей, необходимо своевременно возводить вентиляци- онные перемычки и включать (исключать) эти участки панели в общешахтную схему проветривания. В процессе проведения подго- товительных работ свежая струя воздуха поступает по панельному конвейерному штреку и конвейерному штреку лавы, а исходящая удаляется по панельному вентиляционному штреку и далее к ство- лу. Путь движения исходящей струи является запасным выходом. Во избежание закорачивания вентиляционной струи на каждом оче- редном этапе подготовки должны быть своевременно возведены солебетонные перемычки. Проветривание забоев тупиковых выработок производить со- гласно проектам на установку ВМП, которые составляются началь- ником участка в соответствии с требованиями «Нормативных и ме- тодических документов...» с учетом конкретных условий организа- ции проходки, длины выработки, диаметра вентиляционных труб и т. д. и утверждаются главным инженером рудника. Количество воздуха, необходимое для подачи вентилятором по факторам «взрывоопасные газы» и «природные ядовитые газы» (окислы азота, оксид углерода и сероводород), в метрах кубических в минуту, определяется по формуле: Cj JKКgКК Q gнуп к 100 , (7.1) где пК – коэффициент, учитывающий способ подачи воздуха в лаву; уК – коэффициент, учитывающий утечки (подсосы) воздуха че- рез выработанное пространство; g – газоносность по метану; нК – коэффициент неравномерности газоносности по метану; Кg – коэффициент дегазации отбитой горной массы; 41 J – производительность комбайна, т/мин; j – объёмный вес руды, т/м3; С – допустимая концентрация метана в исходящей струе лавы в процентах. Необходимое количество воздуха по фактору «температура воз- духа» Q2, м 3/мин, определяется по формуле T KNККKК Q mкузп 26 )1( 2 , (7.2) где Кз – коэффициент, учитывающий тип забоя; кК – коэффициент, учитывающий условия работы комплекса; N – суммарная мощность электродвигателей очистного ком- плекса, находящихся на свежей струе; – средневзвешенный КПД оборудования, может принимать значение равное 0,88; mK – коэффициент, учитывающий вынос тепла; T – температура поступающего в лаву воздуха, oC; Необходимое количество воздуха по фактору «пыль» Q3, м 3/мин определяется по формуле )(60 мллз SSVQ , (7.3) где лV – эффективная скорость по выносу пыли; Sл – площадь сечения призабойных частей лавы до передвижки крепи, м2; мS – миделево сечение крепи и скребкового конвейера, м 2 (для лавы может принимать значение равное 1,2 м2); Необходимое количество воздуха по фактору «наибольшее ко- личество людей в смене» Q4, м 3/мин, определяется по формуле лч NgQ4 , (7.4) где gч – норма воздуха на одного человека, м 3/мин; Nл – максимальное количество людей в смене. Количество утечек воздуха через вентиляционные сооружения в пределах панели, путQ . , м 3/мин рассчитывается по формуле 42 двутдвгутгшлутшлпут QjQjQjQ .... , (7.5) где двгшл jjj ,, – количество вентиляционных сооружений на глав- ном направлении, соответственно, шлюзов, глухих солебетонных перемычек с дверями. Например, при длине панели 2,25 км и нали- чии на нем сбоек через 250 м количество вентиляционных сооруже- ний на ней 9 250 2250 n , из них .3,5,1 двгшл jjj шлутQ . – норма утечек воздуха через шлюз с двухстворчатыми дверями площадью м2, м3/мин; гутQ . – норма утечек воздуха через шлюз с одностворчатыми дверями площадью м2, м3/мин; двутQ . – норма утечек воздуха через солебетонную перемычку с одностворчатыми дверями площадью м2, м3/мин. Количество воздуха, проходящее по транспортным выработкам, в которых предусмотрено периодическое использование машин с ДВС ДВСQ , м 3/мин должно быть достаточным для разжижения вы- хлопных газов ДВС, т. е. быть не менее чем определенное по формуле NqQДВС , (7.6) где q – расход воздуха, приходящийся на 1 л.с. номинальной мощ- ности двигателя, м3/мин ; q = 5 м3/мин для дизельных двигателей; N – суммарная номинальная мощность в лошадиных силах од- новременно работающих в выработке машин с ДВС; мощность трактора «МТЗ» может быть принята за 75 л.с. Расчёт необходимого количества воздуха для проветривания пане- ли может быть выполнен в электронных таблицах Excel. Формы таб- лиц и пример расчета представлены табл. 7.1 и 7.2. Сами электронные таблицы разрабатываются на практических занятиях по предмету. В табл. 7.1 представлены основные исходные данные, необходи- мые для расчета, а в табл. 7.2 – пример расчета основных характе- ристик вентиляции участка шахтного поля для лавы с комбайном. В колонке результатов расчетов представлены данные, позволяю- щие оценивать примерные значения рассчитываемых величин. 43 Таблица 7.1 Исходные данные для расчета необходимого количества воздуха для проветривания панели Исходные данные для расчета Обозна- чение Вели- чина Ед. изм. Средняя высота лавы m 2.47 м Ширина призабойного пространства h 4.0 м Миделево сечение крепи и конвейера лавы Sм 1.0 м 2 Мощность двигателей комбайна N 677.5 кВт Производительность комбайна J 5.9 т/мин Количество комбайнов в лаве n 1 шт. Наибольшее количество людей в смене Nл 5 шт. Количество перемычек на панели: глухих гj 4 шт. с дверями двj 3 шт. шлюзы шлj 1 шт. Таблица 7.2 Расчет необходимого количества воздуха для проветривания панели Расчетные данные Формула Вел. Ед. изм. Факторы: взрывоопас- ные газы Cj J KgKKKQ gнупк 100 104.0 м3/мин Температура воздуха T KNККKК Q mкузп 26 )1( 2 320.1 м3/мин Пыль )(60 мллз SSVQ 294.8 м3/мин 44 Окончание табл. 7.2 Расчетные данные Формула Вел. Ед. изм. Люди лч NgQ4 30 м3/мин Утечки через вент. соору- жения двутдвгутгшлутшлпут QjQjQjQ .... 98.5 м3/мин Расход воз- духа для лавы iлав QQ 480.2 м3/мин Расход воз- духа по па- нели утплавпан QQQ 578.7 м3/мин Проверка по транспорту с ДВС NqQДВС 115.9 м3/мин 45 8. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАЗДЕЛУ ПРОЕКТА «ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ НА ДОБЫЧНОМ УЧАСТКЕ» Организация производства – комплекс мероприятий направлен- ный на рациональное сочетание процессов труда с вещественны- ми элементами производства в пространстве и времени с целью по- вышения эффективности горного производства. Целью организации горных работ на добычном участке является достижение оптимального сочетания между средствами производ- ства (их количеством и техническими характеристиками), матери- ально-техническими обеспечением и количеством рабочих, ИТР непосредственно занятых в сфере производства. Одна из основных особенностей горного производства – пере- мещение работ и оборудования в пространстве. Порядок переме- щений определяется технологией производства, особенностями горно-геологических условий, требованиями к качеству добывае- мого сырья. В ряде случаев, однако, технологические условия не являются жесткими, что приводит к необходимости ставить и ре- шать организационные задачи пространственной увязки работ и процессов. Основной смысл организации производственного процесса во времени сводится к тому, чтобы наилучшим образом распределить работы в течение рассматриваемого периода времени. Этому дол- жен предшествовать анализ структуры производственного процес- са. Обеспечения ритмичной работы очистных и подготовительных забоев означает правильно выбранный для данных горно-геоло- гических и горнотехнических условий режим их работы. Режим работы очистных забоев является исходным для со- ставления графика организации производственных процессов, определения типа бригады и состава выполняемых ею процес- сов, расчета комплексных норм выработки и расценок, опреде- ления количественного и квалификационного состава комплекс- ных бригад. Раздел проекта «Организация работ на добычном участке» пред- ставляет собой совокупность графической и текстовой информации четко, конкретно и однозначно описывающий все мероприятия, обеспечивающие оптимальное сочетание в пространстве и времени 46 средств производства с их материально-техническим обеспечением, и участниками производственного процесса. Данные мероприятия должны соответствовать всем документам, определяющим правила и нормы выполнения организуемых произ- водственных процессов. Эти мероприятия регламентируются рядом документов, в том числе и графических: - планограммами подготовительных работ; - циклограммами очистных работ; - перечнем и характеристиками основных средств производства; - перечнем, количеством и характеристиками расходных матери- алов (материально-техническим обеспечением производственного процесса); - перечнем количественного и квалификационного состава чле- нов бригады, а также определения типа производственной бригады; - технико-экономическими характеристиками принятого вариан- та организации работ на участке; - графиками выхода рабочих; - картами организации труда основных участников производ- ственного процесса; Карта организации труда рабочих содержит следующие основ- ные разделы. Первый раздел – исходные данные. В этом разделе указываются технические требования к операциям, выполняемым исполнителем, форма организации труда, (тип бригады), оплата труда. Второй раздел содержит описание всех основных трудовых про- цессов, осуществляемых рабочим. Включает описание состава работ, необходимые элементы про- цесса труда, характеризующие виды работ (рабочая скорость маши- ны, время на обслуживание и ежемесячный технический уход), до- кументацию на рабочем месте (наряд задание, перечень работ по техническому уходу); нормы труда. Третий раздел включает описание состояния рабочего места. Со- держит описание цикла работы машин и в случае необходимости схему работы машины (дополнительные сведения о работе машины с другими машинами), перечень необходимых инструментов и за- пасных частей. 47 Четвертый раздел указывает мероприятия направленные на об- служивание рабочих мест. Включает описание функций обслужи- вания, способ и режим обслуживания. Пятый раздел – условия труда. Включает описание: - средств защиты от неблагоприятных условий труда; - основные положения по охране труда; - режим труда и отдыха; - требования к исполнителю (машинисту): квалификация, раз- ряд, специальность; - специальные требования, связанные с пожарной безопасностью. Карта организации труда мастера добычного участка содержит следующие основные разделы: Первый раздел описывает содержание трудового процесса по форме: Содержание основных работ Структура рабочего времени за рабочий день за неделю за месяц часы % часы % часы % Административно- организационные Производственные Передача информации Прочие Второй – описание состояние рабочего места. Включает описание: - основных характеристик производственного участка; - графическое изображение планировки рабочего места; - средств связи. 48 Третий раздел содержит описание условий труда. Содержит подразделы: - права и ответственность (имеет право, несет ответственность); - квалификационные (и прочие) требования к исполнителю (к мастеру); - директивные документы, которыми пользуется мастер (прави- ла, положения, инструкции об организации и технологии работ, план-график добычи полезного ископаемого, ПТЭ, ПТБ, ППБ, схе- матический план добычного участка, дополнительные инструкции, проект организации труда на участке, коллективный договор пред- приятия); - режим труда и отдыха; - премирование труда (согласно рекомендаций). Основные требования к разделу проекта «Организация работ на добычном участке» Исходными данными для выполнения данного раздела проекта являются: - технологическая схема отработки участка шахтного поля; - перечень и характеристики очистного и проходческого обору- дования; - тип и характеристики забойной крепи и крепи сопряжения; - тип и характеристики забойного и штрекового конвейеров; - перечень оборудования входящего в энергопоезд. - мероприятий по обслуживанию рабочих мест. В качестве графического материала данного раздела проекта предполагается использовать следующие чертежи и схемы: 1. Эскизы положения фронтов очистных и подготовительных за- боев на начало и конец смены, нанесенные на чертеж технологиче- ской схемы отработки участка шахтного поля. 2. Планограмма (линейный график) производственных процес- сов при проведении подготовительных выработок, планограмма (циклограмма) проведения очистных работ. 3. График выходов рабочих по сменам. 4. Технико-экономические показатели, характеризующие выпол- нение работ за смену. 5. Карты организации труда мастера и машиниста очистного комплекса. 49 На чертеже технологической схемы следует также показать се- чения, на которых были бы изображены: - очистной забой, оборудование и участники производственных процессов в очистных забоях; - подготовительные забой, оборудование и участники производ- ственных процессов в подготовительных забоях; - оборудование энергопоезда. Алгоритм выполнения раздела проекта. 1. Подготовка исходных данных. Как уже указывалось выше, определение исходных данных является частью задания на курсо- вую работу. Эта часть задания направлена на формирование у сту- дентов навыков поиска и получения необходимой информации в современных условиях применения информационных технологий. 2. Определение и описание будут, в дальнейшем, элементарных производственных процессов, на которые разбивается организуе- мый нами весь производственный процесс по добыче руды на до- бычном участке. Эти элементарные производственные процессы взаимоувязываться во времени и пространстве и отображаться на планограммах. 3. Определение объемов работ, по каждому их описанных (эле- ментарных) производственных процессов. 4. Выбор машин и механизмов, с помощью которых предполага- ется обеспечить производственные процессы и определение их про- изводственной мощности. 5. Определение количества участников производственных про- цессов (членов бригады, квалификационные требования к ним, типа бригады, состав и количество инженерно-технических работников). 6. Определение норм и расценок на работы, выполняемые участ- никами производственных процессов. 7. Построение планограмм производственных процессов. 8. Разработка графиков выхода рабочих. 9. Разработка мероприятий по организации обслуживания рабо- чих мест: - энергетическое обеспечение рабочих мест; - материально-техническое обеспечение рабочих мест. 10. Расчет ТЭП протекания производственных процессов на до- бычном участке за смену. Предполагается, что данные ТЭП характе- ризуют качество (степень) организации работ на добычном участке. 50 11. Разработка карт организации труда машиниста очистного или проходческого комплекса и мастера добычного участка. Карты организации труда, по сути, представляют собой описание основных производственных операций, выполняемых участниками производственных процессов, с указанием места и времени их вы- полнения, а также документации регламентирующей выполнение производственных процессов. Следует указать инструменты, мате- риалы, комплектующие, необходимые для выполнения производ- ственных операций, а также всю оргтехнику, средства связи, вы- числительные средства, средства оповещения. Более подробно составление карт организации труда основных участников производственных процессов описано в лекциях по курсу. Предполагается, что раздел проекта должен содержать следую- щую информацию. Выбор и обоснование исходных данных, которые будут исполь- зованы в курсовом проекте. Обратить особенное внимание на до- стоверность принятых исходных данных. Примерный перечень исходных данных: - номер рудника ОАО "Беларуськалий", номер горизонта; - геологическая колонка участка шахтного поля, для которого выполняется курсовой проект; - технологическая схема отработки проектируемого участка шахтного поля и ее основные характеристики (отрабатываемые слои соляной пачки; вынимаемая мощность; длина лавы; тип очистного комбайна и его основные характеристики; тип проходче- ского комбайна и его основные характеристики; тип забойной крепи и крепи сопряжения), а также примерная трудоемкость в человеко- часах на их установку и перемещение; типы забойного и штреково- го конвейеров и трудоемкость в человеко-часах на их обслуживание и перемещение; состав энергопоезда (тип насосной станции, тип холодильной установки, типы трансформаторов, тип связи с тип освещения); - количество проходческих комплексов, выполняющих подгото- вительные работы; - справочники по нормам выполнения основных производствен- ных процессов, действующие на рудниках ОАО «Беларуськалий". Во втором подразделе предполагается описать все составные ча- сти (элементарные) всего производственного процесса, определить 51 их объемы, установить производительность машин и механизмов, определить количественный и квалификационный состав бригады, установить нормы выработки для членов производственной брига- ды, и определить продолжительность выполнения составных частей (элементарных) всего производственного процесса. В третьем подразделе разделе обосновать и построить плано- граммы проходческих и очистных работ, определить тип бригады, разработать график выходов рабочих, рассчитать основные ТЭП производственной деятельности бригады за смену. В четвертом подразделе обосновать мероприятия по организации обслуживания рабочих мест (энергетическое и материально-техни- ческое) и разработать карты организации работ мастера добычного участка и машиниста проходческого или очистного комплекса. В заключительной части раздела проекта «Организация работ на добычном участке» указать, какие конкретно мероприятия по орга- низации работ будут реализованы в случае внедрения проекта на добычном участке. Каким образом эти мероприятия обеспечат ра- циональное сочетание между основными средствами производства, материально-техническим обеспечением производственных процес- сов, участниками производственных процессов. Каким образом, вследствие улучшения организации производства, повысится эф- фективность горного производства на добычном участке. Указать, какие, конкретно, технико-экономические показатели работ на добычном участке могут быть улучшены в результате внедрения данного раздела проекта. 52 9. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАЗДЕЛАМ ПРОЕКТА «ПРОМЫШЛЕННАЯ И ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА, ПРОМСАНИТАРИЯ» Все принимаемые технические решения по проектированию рудников и шахт должны соответствовать основному правилу веде- ния горных работ, обеспечивающему оптимальный вариант разра- батываемого проекта (это правило сформулировано также и в главе 4 данных методических указаний). Проект должен обеспечивать ведение всех очистных и подго- товительных работ в строгом соответствии с действующими инструкциями, в том числе и инструкциями по технике безопасно- сти. Ниже приведены основные требования вышеназванных ин- струкций. В проекте необходимо предусмотреть противопожарную защиту технологического оборудования (подстанций, сборок магнитных пускателей, приводов и натяжных станции скребковых и ленточных конвейеров), а также мест хранения смазочно-обтирочных матери- алов (СОМ), которые оборудуются согласно "Типовому проекту мест хранения СОМ". Проект рудника, шахты должны обеспечивать экологичность бу- дущих предприятий. Известно, что подземная разработка место- рождений полезных ископаемых приводит к значительным наруше- ниям земной поверхности. Она сопряжена с образованием на зем- ной поверхности трещин, провалов и прогибов, заболачиванием местности, созданием отвалов пустых пород. Поэтому при проектировании рекультивации земель, нарушен- ных при добыче полезных ископаемых подземным способом долж- ны учитываться следующие требования: - сведение к минимуму деформации земной поверхности, а так- же снятие плодородного слоя почвы с земельных участков, предна- значенных для размещения шахтных стволов; - необходимость сглаживания поверхности прогибов путем за- полнения их горной породой и последующим нанесением плодо- родного слоя почвы; - проведение мероприятий по предотвращению заболачивания земной поверхности, путем придания уклонов рекультивируемым 53 участкам таким образом, чтобы ливневые и подводные воды не скапливались на отдельных площадках; - проведение мероприятий по озеленению породных отвалов и обогатительных шахт; - уделять первостепенное внимание проектированию безотход- ных технологий, включающих применения систем разработки с за- кладкой выработанного пространства, позволяющих использовать пустые породы в качестве закладочного материала, а также отходы обогатительных фабрик и других производств. Очистные работы следует производить в строгом соответствии с паспортом крепления и управления кровлей лавы. Крепление кров- ли горных выработок должно вестись строго по паспорту крепления и управления кровлей, каждый работник на своем рабочем месте до начала работы должен убедиться в безопасном состоянии кровли и стен выработки, наличии проветривания, исправности оборудова- ния, инструмента, защитных приспособлений. Проверка безопасно- го состояния кровли и стенок выработки осуществляется визуаль- ным осмотром и простукиванием. Эта проверка должна произво- диться в течении всей смены. Приведение в безопасное состояние выработок с опасными заколами и отслоениями производится в присутствии и под руководством лица надзора. Приводить выра- ботку в безопасное состояние следует, начиная с ее устья, а также тогда, когда все люди будут удалены из нее в безопасное место. Если оборка кровли и стенок ведется под электрооборудованием и кабелями, их нужно предварительно обесточить. Переход зон с нарушенной кровлей (технологических сбоек, сопряжений и т.п.) производить по отдельному паспорту в присутствии лиц техниче- ского надзора. Концевые операции на бортовых штреках произво- дить звеном в составе не менее двух человек. Минимальная ско- рость, свежей струи воздуха в лаве, должна быть не менее 0,5 м/сек. При обнаружении в атмосфере выработки горючих газов (со- держание 0,5% и более) работы по добыче руды должны быть пре- кращены, снято напряжение с забойного оборудования, люди выве- дены из забоя на свежую струю, поставлено в известность лицо технического надзора и приняты меры по разжижению метана. Эксплуатацию горно-добычного оборудования, конвейерного транспорта производить, согласно, действующим на ОАО «Бела- 54 руськалий» инструкциям по эксплуатации, монтажу, демонтажу, ремонту и безопасной эксплуатации оборудования. Горно-добычной комплекс должен быть оборудован громкого- ворящей связью, аппаратурой оповещения об аварии, аппаратурой непрерывного автоматического контроля над содержанием горючих газов. Запрещается: - управление комбайном, запуск забойного конвейера при неис- правной сигнализации; - производить передвижку секций крепи при наличии неисправ- ности в насосной станции или гидромагистрали; - нахождение людей под разгружаемой секцией и впереди ее; - одновременная передвижка комплектов крепи от бортовых штреков к центру лавы; - передвижка штрековых скребковых конвейеров без наличия соответствующей технической документации и ознакомления с ней исполнителей работ. 55 ЛИТЕРАТУРА 1. Бурчаков, А.С. Проектирование шахт / А.С. Бурчаков, А.С. Мал- кин, М.И. Устинов. – М.: Недра. 1985. – 284 с. 2. Васючков, Ю.Ф. Горное дело / Ю.Ф. Висючков. – М.: Недра, 1990. 3. Горные и транспортные машины и комплексы / В.Н. Гетопанов [и др.]. – М.: Недра, 1991. 4. Гузеев, А.Г. Проектирование и строительство горных пред- приятий / А.Г. Гузеев. – М.: Недра. 1987. – 250 с. 5. Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. – Соли- горск–Минск, 1995. 6. Правила безопасности при разработке подземным способом соляных месторождений Республики Беларусь. – Минск, 1998. 7. Сборник технических характеристик основного горношахтного оборудования, применяемого на рудниках ОАО «Беларуськалий». – Солигорск, 1988. 8. Смычник, А.Д. Технология и механизация разработки калий- ных месторождений: учебное пособие / А.Д. Смычник, Б.А. Богатов, С.Ф. Шемет. – 2-е изд., доп. и перераб. – Минск: Юнипак, 2005. – 224 с. 8. Шестаков, В.А. Проектирование рудников / В.А. Шестаков. – М.: Недра, 2002. – 320 с. 9. Шпургалов, Ю.А. Компьютерное моделирование принятия ре- шений в производственных задачах: монография / Ю.А. Шпургалов. – Минск: БНТУ, 2009. – 217 с. 56 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Алгоритм компьютерной оценки и сравнения допустимых вариантов отработки проектируемого участка шахтного поля Таблица П1.1 Характеристики вариантов отработки проектируемого участка шахтного поля № ва- ри- ан- та Типовая техноло- гическая схема Тип и к-во очистн. комп- лексов Время отраб. панели Т, мес. Коэф. извле- чения KИ Со- держ. KCL, KР Колич. руды QР , млн. т Значен. крите- рия З, млн руб. 1 Столбвая, характери- стики в т. П1.2.1– П1.7.1 SL-300 2 шт. 30 0,62 0,3 0,51616 1035,57 2 Камерерн, характери- стики в т. П1.2.2– П1.7.2 n Таблица П1.2 Расчет количества, качества, извлечения и разубоживания руды, которую предполагается добыть из проектируемого участка Наиме- нование К-во Параметры Объем, м3 Содержание Горная масса, Qp Сечения, м2 Длина, м КСl, % НО, % всего привязка к слою едини- цы общая всего 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Горно-подготовительные работы Конв. штрек 1 8,03 0,19 6000 6000 48180 26,96 10,75 48180 57 Окончание табл. П1.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Трансп. штрек 1 12,5 0,19 6000 6000 75180 26,64 10,65 75180 Вент. штрек 1 8,03 6000 48180 26,96 10,75 48180 Вспо- могат. выраб. 1 8,03 6000 48180 26,96 10,75 48180 Итого (с учетом технологических сбоек): Очистные работы Лава 34,72 30,33 2506400 Всего по очистным работам: Технико-экономические показатели по всей панели Количество руды по панели 2822480 Коэффициент извлечения 0,62 Разубоживание 9,50 % Содержание КСl в горной массе 31,6118 % Содержание НО в горной массе 25,0665 % Удельный вес добычи, % Очистные работы 83 Подготовительные работы 17 Время на отработку панели Т 30 месяцев Коэффициент извлечения может быть рассчитан по формуле пKC 01.01 , где пK – коэффициент потерь. Время на отработку панели Т может быть рассчитано как сумма времени, необходимого для выполнения части подготовительных работ, обеспечивающих монтаж лавы и начало очистных работ, времени на монтаж лавы и времени на очистные работы. Время на проведение очистных работ можно определить, разделив объем очистных работ на производительность очистных комплексов. Для определения качества горной массы (процентного содержа- ния полезного компонента и нерастворимого остатка) при проход- ке выработок комплексом «ПК 8-МА» используется электронная табл. П1.3. Алгоритм ее использования следующий. На первом эта- пе в колонки 1-3 таблицы заносятся данные, характеризующие гео- логическую колонку, соответствующую выработке, для которой мы рассчитываем качество горной массы. Эти данные определяются с ис- 58 пользованием математической модели «Геология» имеющейся в распоряжении студентов (папка GEO на сервере локальной сети факультета), в том числе и значение параметра m, характеризующе- го привязку выработки к слоям полезного ископаемого. Затем про- грамма в автоматическом режиме рассчитывает значения парамет- ра L и заполняет колонку 4 таблицы. Затем, следует заполнить ко- лонку 5 таблицы по значениям параметра L и соответствующим таблицам для комплексов ПК-8М. Далее программа автоматически выдает площади всех слоев Si и значение содержания полезного компонента и нерастворимого остатка при проведении выработки, соответственно, в колонки 8 и 9 таблицы. Следует обратить внима- ние на то, что при разработке данной электронной таблицы передо- ложен и реализован в рамках Excel прием, обеспечивающий диалог «пользователь – компьютер». Рассчитанные таким образом значе- ния характеристик горной массы передаются в соответствующие ячейки колонок 8 и 9 табл. П1.2. Таблица П.1.3 Расчёт качества руды для ПК-8 КСl НО Мощность Значение аргумента Площ. сл. Si При- вязка m Сод. КСl % Сод. НО % L S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3,19 14,15 1,01 0,82 1,56 1,56 0,19 26,96103 10,7507846 39,51 12,28 0,91 1,73 4,22 2,66 5,45 14,12 0,51 2,24 5,75 1,53 43,02 4,38 0,76 3 8,03 2,28 Для определения качества горной массы при проходке вырабо- ток комплексом «Урал 10КС», аналогичным образом используется электронная табл. П1.3, в колонку 5 которой, теперь уже, вносят значения параметров, соответствующие таблицам, составленным для комплексов «Урал 10КС». Аналогично рассчитываются характеристики всех подготови- тельных выработок, обозначенных в ячейках колонки 1 табл. П1.2. Рассчитанные характеристики заносятся в ячейки колонок 6–10. Затем автоматически в табл. П1.2 рассчитываются технико-эконо- мические показатели подготовительных работ, очистных работ и по панели в целом и заносятся в соответствующие ячейки таблицы. 59 Следующим этапом алгоритма компьютерной оценки и сравнения допустимых вариантов отработки проектируемого участка шахтного поля является расчет дополнительных характеристик отработки участ- ка, необходимых нам для расчета критерия оптимизации З. Этими ха- рактеристиками являются ЗАО, ЗЭ, ЗР, ЗЗП. Расчет вышеназванных ха- рактеристик осуществляется с помощью табл. П1.4(1)–П1.7(1). Таблица П1.4 Расчет затрат по статьям амортизация и ремонт оборудования ЗАО Наимено- вание обо- рудования К-во Стои- мость единицы Общая стои- мость оборудо- вания Норма аморти- зации, % Годовая сум- ма амортиза- ционных отчислений На ремонт оборудова- ния Комбайн SL300/400 1 1 076 226 1 076 226 22,2 238 922,2 11946108,6 Конвейер забойный EKF-3E 72V 1 924 115 924 115 20 184 823 9241150 Конвейер КС-310 2 141 605 283 210 22,2 62 872,6 3143631 СП-301 2 47 770 95 540 20 19 108 955400 КС HA- DK9-4 1 133 358 133 358 16,1 21 471 1073531,9 КС HA- DK9-8 1 152 952,7 152 952,7 16,1 24 625 1231269,24 ТСВП 630/6 1 151 122,7 151 122,7 10 15 112 755613,5 Механизи- рованная крепь БС-21П 125 30 018 3 752 250 22,2 832 999,5 41649975 ТНЕВ- 1000 1 280 365,8 280 365,8 10 28 037 1401829 Насосная станция 2 174 120,5 348 241 12,5 43 530 2176506,25 Ячейка УК-6А 1 5 562 5 562 10 556,2 27810 60 Окончание табл. П1.4 Наимено- вание обо- рудования К-во Стои- мость единицы Общая стои- мость оборудо- вания Норма аморти- зации, % Годовая сум- ма амортиза- ционных отчислений На ремонт оборудова- ния Освещение забоя НА-SK 1 94 334,2 94 334,2 31,3 29 527 1476330,23 Громкого- ворящая связь 1 61 041 61 041 31,3 19 106 955291,65 Комбайн ПК-8МА 2 476 100,5 952 201,0 20 190 440,2 9522010 Бункер БП-14А 2 24 787 49 574 20 9 914,8 495740 Вагон 5ВС-15М 2 9 983 19 966 25 4 992 249575 Вентиля- тор СВМ-6М 1 4 101 4 101 12,5 513 25631,25 Таблица П1.5 Расчет затрат на электроэнергию ЗЭ Наимено- вание обору- дования К-во Номи- нальная мощ- ность Общая мощ- ность, кВт Плата за 1 кВт заявл. мощн. Фактиче- ская потреб- ляемая мощ- ность, кВт Тариф за 1 кВт мощ- ности Затраты на электро- энергию SL300/400 1 400 400 5 276 0,2 2055,2 EKF-3 1 320 320 5 192 0,2 1638,4 Насос. ст. 2 110 220 5 88 0,2 1188,2 Холодильник 1 15 15 5 9 0,2 76,8 ГРОТ 2 264 528 5 317 0,2 2703,4 Итого: 882 7662 61 Таблица П.1.6 Расчет затрат на вспомогательные материалы ЗР Наименование Ед. измерения Норма расхода Цена за ед. SL300/400 сумма Затраты на вспомогатель- ные материалы Аммонит кг/т 0,001 0,408 270 1151,57184 Эл. детонаторы шт/т 0,003 0,131 260 1109,23464 Звонковый провод м/т 0,002 0,015 20 84,6744 Трос скребковый кг/т 0,003 0,753 1493 6375,98232 Трос подъемный кг/т 0,0017 0,753 8459 3613,056648 Металл для креп- ления кг/т 0,049 0,412 13340 56980,22624 Твердые сплавы г/т.т 6,5 0,163 700 2990417,56 Цемент кг/т 0,02 0,036 476 2032,1856 Зубки г/т.т 8,15 1,661 8945 38208335,13 Присадка кг/т.т 9,4 2,356 14635 62507771,07 Лесоматериалы м3/т.т 0,13 35,132 3018 12890717,76 Итого: 51616 116668588,5 Таблица П1.7 Расчет затрат на заработную плату ЗЗП Квалификация Количество человек Месячная з/п Годовая з/п Машинист очист- ного комплекса 1 1500 18000 ГРОЗ 1 1000 12000 Электрослесарь 1 600 7200 Сварщик 1 600 7200 Итого: 44400 На основании полученных результатов, в том числе и с помощью табл. П1.2–П1.7, автоматически рассчитываются значения показа- телей, характеризующий данный вариант отработки участка шахт- ного поля. Эти показатели заносятся в первую строчку табл. П1.1. Для отображения того факта, что табл. П1.2–П1.7 содержат инфор- мацию о первом (возможном) варианте отработки участка шахтного поля они могут быть обозначены, как П1.2.1–П1.7.1. 62 Следующий этап алгоритма заключается в формировании сле- дующего варианта отработки участка шахтного поля и так, до тех пор, пока не будут сформированы все допустимые варианты. Соот- ветственно табл. П1.2.2–П1.7.2 содержат информацию о втором (возможном) варианте отработки участка шахтного поля. 63 Приложение 2 Инженерные методы оценки основных характеристик проектируемых объектов и их элементов Коэффициент потерь )1(100 Z Z K Бп , где Z – промышленные запасы шахтного поля; БZ – балансовые запасы шахтного поля; CmHSZБ )( , где С – коэффициент извлечения; S – размер шахтного поля по простиранию; H – размер шахтного поля по падению; m – суммарная мощность рабочих пластов; – средняя плотность ПИ. Затраты по процессам также могут быть установлены на основе следующих простейших зависимостей. Затраты на транспортирование (руб./т.км) Ст = С1 + С2/I, где С1 – постоянная составляющая затрат на транспортирование; С2 – часть затрат на транспортирование, зависящая от расстоя- ния перемещения; I – средняя длина транспортирования, км. Затраты на подъем и водоотлив (руб./т) Sп = 0,01Н Сп; Sв = 0,01Нφ Св, где Н – глубина работ, м; Сп и Св – затраты на подъем 1 т руды и водоотлив 1 м 3 воды на 100 м, руб.; φ – коэффициент водообильности, м3/т. 64 Затраты на проведение и поддержание выработок, руб./т Sпр = S Спв L/А; Sпод = Спод L/А, где S – площадь сечения выработки, м2; Спв и Спод — затраты на проведение 1 м3 выработки и поддержа- ния 1 м выработки в течение года, руб.; L – длина выработок, м; А – годовая добыча рудной массы, т. Потери в барьерных целиках Z ≈ 2∙l∙(S + H – 2∙l)∙m∙γ, т, где l – ширина барьерных целиков, м; S – размер шахтного поля по простиранию, м; H – размер шахтного поля по падению, м; т – мощность пластов, м; γ – средняя плотность ПИ, т/ м3. Глубина ствола Нс = hH + lБ ∙ sin α + hЗ, м, где hH – мощность наносов или расстояние от поверхности до верхней границы шахтного поля, м; lБ – наклонная длина бремсбергов и части шахтного поля, м; h3 – глубина зумпфа, м; α – угол падения, град. Диаметр ствола v KqA D c0433,0 , м, где АС – суточная проектная мощность шахты, т; q – относительная метаностабильность шахты, м3/т суточной до- бычи; К – коэффициент запаса (1,45÷1,5); v – допустимая скорость движения воздуха, м/с. 65 Объем околоствольного двора ААVД 001,02 3 2 , м3, где А – годовая проектная мощность шахты, т. Продолжительность срока строительства шахты 400 7002,1 8,5 cc H A T , лет, где Нс – глубина ствола, м; А – годовая проектная мощность шахты, т. Количество одновременно работающих на горизонте (руднике) комплексов может быть приблизительно определено из следующих соображений. Практика работы показывает, что ежегодно на подготовительные забои приходится 25 % общей добычи, 75 % – на очистные. На очистку камерами – 15 %, столбами – 60 %. Количество комплек- сов на руднике определяется .. 25,0 гср подг у А N , ... 15,0 очгср оч у А N , лавгср лав у А N ... 06,0 , где уср.г – среднегодовая производительность комплекса. Расчет технологических параметров очистного комплекса Исходные данные для расчета Обозначение Величина Ед. изм. Длина лавы L 300,0 м Средняя вынимаемая мощ- ность m 2,47 м Объемный вес пород y 2,11 т/м3 Ширина захвата режущего органа h 0,80 м Диаметр режущего органа d 1,4 м 66 Средняя энергоемкость раз- рушения сильвинита p 1,5 кВт. час/т Мощность рабочего электро- двигателя Pd 300 кВт Время работы комбайна по добыче за сутки T 18,0 час Коэффициент использования машинного времени k 0,6 – Списочный состав бригады N 15 чел. Расчетные данные Формула Результат Ед. изм. Используемая мощ- ность двигателей ddmPdPdP /)( 458,6 кВт Производительность комплекса pPTkQk / 3301,9 т/сут Выход руды с 1 метра столба лавы LmyQпм 1128,9 т Выход руды с 1 цикла LmhyQц 903,1 т Количество циклов в сутки ц k ц Q Q N 3,66 - Продолжительность цикла ц ц N TT 60 295 мин Среднемесячная производительность 5,24кмес QQ 80 896 т/мес. Месячный уход лавы пм мес мес Q Q L 71,6 м Производительность рабочего N Q Q месраб 5393 т/мес. 67 Приложение 3 сновные технические характеристики наиболее часто используемого оборудования Проходческий комбайн ПК-8МА Комбайн предназначен для ведения подготовительных работ – проходки горных выработок, разделки камер, а также выемки руды камерной системой – проходки очистных камер. Горные выработки и очистные камеры нарезаются арочной формы высотой 3 метра при углах наклона ± 15 градусов. Комбайн должен работать в составе комплекса, который включает в себя самоходный вагон 5ВС-15М и бункер перегружатель БП-14А(М). Комбайн может эксплуатиро- ваться в одном из двух взаимоисключающих режимов: ручном и полуавтоматическом. Технические параметры Кол. знач. Ед. изм. Скорость при проходке 0,28 м/мин Производительность при ведении добычных работ 4,5 т/мин Габаритные размеры: - длина в рабочем положении 9,2 м - длина в транспортном положении 8,3 м - ширина по гусеницам 2,1 м - масса комбайна 60 т - ширина по торцам бермовых фрез 2,85 м Размер выработки вчерне: - высота 3 м - ширина 3 м - площадь сечения выработки 8 м2 - минимальный радиус закругления выработки 25 м - угол наклона выработки ±15 град Исполнительный орган: роторный - угловая скорость крестовины 6,97 об/мин - угловая скорость бура 13,16 об/мин 68 - угловая скорость бермовых фрез 21 об/мин - угловая скорость отрезных барабанов 42,2 об/мин - вертикальное перемещение бермовых фрез ±150 мм Конвейер: - тип конвейера ленточный - ширина ленты 1000 мм - скорость движения ленты 1,28 м/с Ходовая часть: - тип привода гидравлический - скорость движения рабочая 0-16,8 м/час - скорость движения маневровая 0-200 м/час Электрооборудование: - напряжение питания 660 В - установленная мощность 382,4 кВт - мощность привода крестовины и бура 2 110 кВт - мощность привода маслонасосов и фрез 110 кВт - мощность привода насоса сверла 1,2 кВт - мощность привода насоса цепей управления 1,5 кВт - мощность привода конвейера 15 кВт - мощность привода вентилятора 2х15 кВт Самоходный вагон 5ВС15М Технические параметры Кол. знач. Ед. изм. Грузоподъемность 15 т Масса 15,6 т Наибольший угол подъема 15 град Емкость кузова: базовая/с надставленными бортами 8,6/11 м3 Максимальная скорость движения 9 км/час Длина 8300 мм Ширина 2600 мм Высота 1850 мм Ширина колеи 2074 мм Минимальная высота погрузки 1,2 м 69 Минимальный наружный радиус поворота 8,5 м Дорожный просвет 320 мм Ширина скребкового конвейера 900 мм Размер шин 14.00-20 Установленная мощность 127 кВт Мощность двигателя хода АВТ15-4/6/12 22/46/23 кВт Мощность двигателя конвейера АВК 30/15-4/8 30/15 кВт Скорость движения цепи 0,15/0,3 м/с Шаг расстановки скребков конвейера 480 мм Тип насосов маслостанции НШ-32-2л/НШ- 50-2 Напряжение питания 660 В Исполнение электрооборудования взрывобезопасное Сечение питающего кабеля 3 16 мм 2 Емкость маслобака 125 л Максимальное время разгрузки 83 с Тип рабочих тормозов колодочные с гидроприводом на 4 колеса Тип стояночных тормозов колодочные с пружинным замыканием Масса серебра в изделии 823 г Бункер-перегружатель БП-14М Бункер-перегружатель предназначен для обеспечения непрерыв- ной работы комбайновых комплексов типа ПК-8 и Урал на пластах мощностью 2,1 м и более, в выработках с углом наклона до ±12 градусов. В составе комплекса бункер принимает руду от комбайна и пере- гружает ее в самоходный вагон типа 5ВС-15М. Перегружатель изготавливается на «ЛМЗ Универсал», г. Соли- горск. 70 Технические параметры Колич. значение Единицы измерения Производительность при перегрузке 0,37 т/с Время разгрузки 40 с Вместимость, не менее 13 м3 Грузоподъемность 16+0,5 т Установленная мощность 37 кВт Масса 10000 кг Длина 8200 мм Ширина 2200 мм Высота 2100-2450 мм Масса, не более 10000 кг Исполнение электрооборудования не ниже РВ Напряжение питания 660 В Очистной комбайн SL-300/400 Перечень оборудования очистного комплекса Тип оборудования Кол-во Очистной комбайн SL-300/400 1 Забойный конвейер EKF-3E 72V 1 Механизированная крепь лавы БС-2.1П 125 Крепь сопряжения бортовых штреков БС-2.1П 3 Технические характеристики комбайна SL-300/400 Параметры Величина Ед. изм. Мощность рабочих двигателей 3 300 кВт Рабочее напряжение сети 990 В Рабочая скорость механизма подачи (Vmin/max = 0–12 м/мин) 6 м/мин Максимальное тяговое усилие меха- низма подачи 537 кН 71 Диаметр шнеков 1400 мм Частота вращения шнеков 51 об/мин Максимальная вынимаемая мощность 2520 мм Прирезка почвы 190 мм Конструктивная высота комбайна 1030 мм Длина комбайна по осям шнеков 10900 мм Мощность двигателя механизма по- дачи 35 кВт Масса комбайна 28.2 тонн Технические характеристики конвейера EKF-3E 72V Параметры Величина Ед. изм. Мощность двигателей привода 2 160 КВт Рабочее напряжение сети 660 В Скорость перемещения цепи 1.0 м/сек Цепь однорядная (диаметр 30 мм), шаг 108 Мм Разрывная нагрузка цепи 1400 КН Шаг расстановки скребков (10 звеньев) 1.08 М Рештаки (высота / ширина) 227 х 732 Мм Технические характеристики гидромеханизированной крепи БС-2.1П Параметры Колич. значение Ед. изм. Рабочий диапазон крепи 1,4-2,6 м Максимальная высота крепи 2670 мм Минимальная высота крепи 1300 мм Поддерживающая способность, при Н = 2,3 м 289 кН/м2 Шаг установки 2 м Масса секции 6585 кг Давление питания 32 МПа Количество стоек в секции 4 шт. Предварительное сопротивление стойки 461 кН 72 Рабочее сопротивление стойки 554 кН Длина собранной стойки 1198 мм Длина раздвинутой стойки 2851 мм Диаметр поршня гидростойки 165 мм Масса гидростойки 260 кг Настройка предохранительного клапана гидростойки 38 МПа Усилие передвижки крепи 304 кН Усилие передвижки конвейера 143 кН Настройка пред. клапана цилиндра передвижки 38 МПа Тип системы передвижки обратная Шаг передвижки секции 800 мм Ширина верхняка 1370 мм Длина верхняка 2700 мм Наличие на стойке гнезда под клапан от ГУ имеется Возможность установки корректировки основания - 73 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ....................................................................................... 3 1. Термины и определения. Основные закономерности процесса проектирования горных предприятий и их подсистем.................................................................................. 5 2. Использование инновационных технологий для определения оптимальных технических параметров проектируемых горных объектов…………………………………………………... 12 3. Основные требования к результатам и содержанию курсового проекта………………………………………………..... 18 4. Формирование множества возможных (допустимых) вариантов отработки участка шахтного поля…………………… 26 5. Разработка алгоритмов и компьютерных программ для выбора оптимального варианта отработки участка шахтного поля……………………………………………………... 31 6.Выбор и проверка на несущую способность и конструктивные размеры линейной крепи и крепи сопряжения ………………………………………………. 38 7. Основные требования к разделу проекта «Вентиляция»…...... 40 8. Основные требования к разделу проекта «Организация работ на добычном участке» …………………………………….. 45 9. Основные требования к разделам проекта «Промышленная и пожарная безопасность, охрана труда, промсанитария»…..…. 52 ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………….. 55 ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………… 56 Приложение 1…………………………………………………….... 56 Приложение 2…………………………………………………….... 63 Приложение 3…………………………………………………….... 67 74 Учебное издание ШПУРГАЛОВ Юрий Анатольевич ПРОЕКТИРОВАНИЕ РУДНИКОВ И ШАХТ Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» Технический редактор О.В. Песенько Подписано в печать 18.05.2012. Формат 60 841/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 4,30. Уч.-изд. л. 3,36. Тираж 100. Заказ 1232. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.