Поверхностные комплексы шахт

Поверхностный комплекс шахты – это комплекс зданий, сооружений и оборудования, находящихся на поверхности и предназначенных: для подъема и приема полезного ископаемого, приема и складирования породы, обеспечения (и производства) электроэнергией и сжатым воздухом, проветривания шахты, обслуживания трудящихся и для очистки шахтных вод.

Трудоемкость работ на поверхности составляет 20-25% общей трудоемкости добычи 1 т угля, на обслуживании поверхностных комплексов занято до 22% от общего количества трудящихся, а капитальные затраты на строительство поверхностного комплекса составляют до 30% общей стоимости строительства шахты.

Требования, предъявляемые к поверхностным комплексам шахт, делятся на производственно-технологические и архитектурно-строительные. К первым относятся:

- бесперегрузочная доставка грузов к пунктам переработки и хранения;

- непосредственная погрузка угля в подвижный состав из погрузочных бункеров;

- максимальная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ;

- бесперегрузочная транспортировка грузов в околоствольном дворе.

К архитектурно-строительным требованиям относятся:

- соответствие размеров, конфигурации и взаимного располо-жения зданий и сооружений принятой для шахты технологии производственных процессов и безопасным условиям труда;

- экономная застройка территории с соблюдением противо-пожарных и санитарно-гигиенических норм;

- возможность дальнейшего расширения производственной мощности шахты;

- соответствие условиям индустриального строительства.

Индивидуальные поверхностные комплексы старых шахт характеризуются большим количеством (до 30 и более) зданий и сооружений, что требует большой площади для промплощадки (до 10 га). Это предопределяло оставление охранных целиков больших размеров, значительную протяженность и сложность подземных и наземных коммуникаций, невозможность применения современных индустриальных методов строительства.

В типовых проектах поверхностных комплексов новых шахт все здания и сооружения основного и вспомогательного назначения сведены в три крупных блока: блок главного ствола, блок вспомогательного ствола и административно-бытовой комбинат (АБК).

Блок главного ствола включает в себя: копер, подъемные машины, дробильно-сортировочное отделение, эстакады, обогати-тельную фабрику, котельную.

Блок вспомогательного ствола включает в себя: копер, подъемные машины, материальный склад, склад горючесмазочных материалов (ГСМ), сыпучих материалов, компрессорную, холодильную установку, электроподстанцию, ремонтные мастерские, калорифер.

АБК включает в себя: контору, нарядную, ламповую, душевую, гардероб, фотарий, медпункт, учебный пункт, библиотеку, парикмахерскую, столовую (кафе).

Объекты, которые по своим технологическим особенностям и специальным требованиям не могут быть сблокированы и являются отдельно стоящими зданиями и сооружениями: лесной склад (крепежный и строительный лес, пилорама, столярная мастерская, пропиточная), террикон, аварийный склад угля, склад привозных углей, приемо-отправочный путь, вентилятор, крановая эстакада, резервуар технической воды, градирня, насосная станция и хлора- торная, подземный переход, живая изгородь, искусственное ограждение.

Типовой поверхностный комплекс шахты представлен на рис.2.52.

1 – здание главного ствола; 2 – сортировка; 3 – котельная; 4 – вспомогательный ствол; 5 – блок вспомогательного ствола; 6 – лесной склад; 7 – бытовой комбинат; 8 – электроподстанция; 9 – административный комбинат; 10 – подъездные пути; 11 – аварийный склад угля; 12 – породный бункер; 13 – склад материалов; 14 – склад оборудования

Рисунок 2.52 – Схема типового технологического поверхност-ного комплекса шахты

В зависимости от принятой технологии переработки угля, типа применяемой энергии и горно-геологических условий имеется 3 варианта типовых поверхностных комплекса шахт: 1) отсутствует лесной склад, обогатительная фабрика, аварийный склад угля, мастерские среднего и капитального ремонта; 2) имеется лесной склад; 3) имеется индивидуальная обогатительная фабрика.

Лесной склад отсутствует при потреблении шахтой лесомате-риалов менее 50 м³ в сутки или при удалении базового склада менее 20 км.

Обогатительная фабрика отсутствует при наличии вблизи ЦОФ и в тех случаях, если добываемый уголь по зольности не требует обогащения.

Мастерские среднего и капитального ремонтов отсутствуют при наличии вблизи ЦЭММ и рудоремонтных заводов.

К промплощадке поверхностного комплекса предъявляются следующие требования:

- размеры промплощадки должны быть минимально необхо-димыми с учетом рациональной плотности застройки и блокировки зданий;

- положение промплощадки должно обеспечивать возможность расселения трудящихся невдалеке от шахты;

- планировка промплощадки не должна вызывать больших объемов земляных работ;

- грунты должны допускать строительство зданий без сооружения дорогостоящих оснований;

- промплощадка не должна затопляться паводковыми водами;

- промплощадка должна иметь возможность удобного присое-динения к железнодорожной магистрали;

- площадку следует располагать вне зоны подработки (за выходами пластов) или оставлять охранные целики;

Нельзя располагать промплощадку на оползневых и закар-стованных участках.

Различают 3 компоновочные схемы технологического комп-лекса:

- высотную, при которой материал в процессе приемки и переработки движется под действием собственного веса;

- горизонтальную, при которой материал от приемных до погрузочных устройств перемещается конвейерами или элеваторами.

При высотной схеме достигается максимальная компактность промплощадки и с этой точки зрения она наиболее целесообразна. Однако этой схеме присущ и крупный недостаток: образуется большое количество угольной мелочи в результате дробления при транспортировании угля под действием собственного веса (высота надшахтных сооружений достигает 100 м). Поэтому окончательный выбор компоновочной схемы при проектировании определяется технико-экономическим расчетом.

Территория промплощадки шахты делится на чистую и черную зоны (где выделяется пыль, дым, газ), разделенных между собой полосой зеленых насаждений.

Наиболее целесообразна так называемая безбункерная погрузка угля. Безбункерная погрузка угля – это погрузка непосредственно из приемного бункера скипового вертикального ствола или с ленточного конвейера наклонного ствола в железнодорожные вагоны. В СНГ такой вид погрузки применяется редко (при подаче угля на обогатительную фабрику и только на новых шахтах) из-за суровых климатических условий и необходимости иметь на шахтных погрузочных путях неснижаемый запас порожних вагонов.

Аварийный угольный склад устраивается с целью складирования угля при длительных задержках железнодорожных вагонов. Наибольшее распространение получили скреперные склады емкостью, равной 5-12 суточной добычи шахты.

Терриконники (породные отвалы) бывают конические и плоские. В настоящее время в СНГ насчитывается более 2100 отвалов, из них около 700 горящих. Основной причиной самовозгорания терриконников является значительное содержание в породе сернистых соединений и угля, способных к окислению под воздействием атмосферы. Под отвалами только в Донбассе занято 50 тысяч га земель.

Недостатки конусных терриконников:

- большая трудоемкость работ по обслуживанию, так как требуется постоянное наращивание откаточных путей и разгрузочной фермы;

- самовозгораются, в результате чего выходят их строя откаточные пути и требуются большие затраты на их ремонт;

- самовозгорание может приводить к взрывам терриконников с тяжелыми последствиями;

- вызывают запыление и загрязнение воздуха в районе шахтной поверхности;

- при транспортировании мокрой породы в зимнее время рельсовые пути и разгрузочные фермы обмерзают и терриконники выходят из строя;

- занимают большие площади плодородной земли, которая могла бы использоваться в сельском хозяйстве.

Наиболее прогрессивными считаются плоские отвалы, вынесенные далеко за пределы шахтной территории и жилых массивов, засыпающие балки, овраги и другие участки, не пригодные для сельскохозяйственных работ. При этом необходимо ориентироваться на создание центральных (групповых) отвалов.

Высота породных отвалов определяется проектом с учетом устойчивости их откосов и несущей способности основания и должна быть не более 60 м. Выбор площадки под террикон производится из расчета размещения породы за весь срок службы.

Вид транспорта для доставки породы в отвал (автомобильный, канатный, конвейерный, железнодорожный или гидравлический) определяется технико-экономическим расчетом.

На лесном складе применяются следующие средства механизации работ:

- мостовой кран для разгрузки и складирования леса;

- автопогрузчики;

- механизированные линии удаления коры и распиловки леса;

- механизированный узел антисептирования.

В лесопропиточной и крепезаделочной выполняются следую-щие виды работ:

- удаление коры;

- пропитка деревянной крепи и шпал антисептиками;

- заделка замков крепи.

На поверхности шахт размещается также калориферная – помещение, оборудованное агрегатами (калориферами) для подогрева воздуха, поступающего в шахту в зимнее время, с тем, чтобы предотвратить обмерзание стволов.

Кондиционеры сооружаются на шахтах, в выработках которых температура воздуха превышает санитарные нормы (26⁰С).

Градирни сооружаются на шахтах, имеющих компрессорное хозяйство, для охлаждения воды.

Поверхностный комплекс и околоствольный двор взаимно увязаны между собой: откаточные выработки должны быть ориентированы по направлению продольных осей клетевых подъемов, которые, в свою очередь, зависят от компоновки технологического комплекса на поверхности и расположения железнодорожной станции. Продольные оси клетей могут располагаться параллельно или перпендикулярно к железнодорожным путям шахтной станции. В первом случае стволы располагают на линии, параллельной железнодорожным путям, на расстоянии 80 м друг от друга, во втором случае расстояние между взаимно перпендикулярными осями стволов составляет – 70 и 20 м или же 50 и 55 м.

Обязательным условием является ориентирование поверхност-ного комплекса и околоствольного двора по частям света, для чего стрелку «север – юг» необходимо проводить так, чтобы она на обоих чертежах проходила через ось главного (скипового) ствола.

Совмещенный план поверхности и околоствольного двора приведен на рис.2.53.

Рисунок 2.53 – Совмещенный план поверхности и околост-вольного двора

Рекомендации НТП по проектированию поверхностных комплексов шахт:

- на промплощадке шахты должны предусматриваться необходимые автопроезды и рабочие площадки с твердым покрытием, а также тротуары и озеленение;

- склады угля, угле- и породопогрузочные пункты и другие объекты с интенсивным пылеобразованием необходимо располагать от воздухозаборных сооружений шахты с подветренной стороны на расстоянии не менее 100 м;

- вблизи АБК необходимо предусматривать площадки для общественного и индивидуального транспорта из расчета обеспечения работающих двух максимальных смен;

- склады из леса следует размещать на расстоянии не менее 80 м от воздухоподающих стволов;

- предусматривать механизированную уборку территории и уход за зелеными насаждениями;

- территорию поверхностного комплекса, как правило, ограждать живой изгородью из кустарников и деревьев, входящей в общую систему озеленения; заборы устраивать только вокруг территории лесного склада и крепежных материалов, вакуум-насосной, открытой электроподстанции, складов ВВ и ГСМ.

ЛІТЕРАТУРА

1. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов / Под общ. ред.

В. И. Бондаренко. – Днепропетровск: НГУ, 2003. – 708 с.

2. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов / Под общ. ред.

А. С. Бурчакова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1987. – 487 с.

3. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов / Под общ. ред.

Д. В. Дорохова. – Донецк: ДГТУ, 1997. – 385 с.

4. Бурчаков А. С., Жежелевский Ю. А., Ярунин С. А. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1989. – 431 с.

5. Технология подземной разработки пластовых месторож-дений: Учебник для вузов / Под общ. ред. А. А. Борисова. – М.: Недра, 1972. – 536 с.

6. Килячков А. П. Технология горного производства: Учебник для вузов / - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Недра, 1992. – 415 с.

7. Савенко Ю. Ф. и др. Вскрытие и подготовка шахтного поля: Учеб. пособие по программному обучению / Савенко Ю. Ф.,

Фрумкин Р. А., Тищенко В. А. – Тула: ТПИ, 1981. – 97 с.

8. Задачник по подземной разработке угольных месторождений: Учебн. пособие для вузов / Сапицкий К. Ф., Дорохов Д. В., Зборщик М. П., Андрушко Н. Ф. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1981. – 311 с.

9. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах / Под общ. ред. Братченко В. Ф. – М.: Недра, 1977. – 416 с.

10. Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. – М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1989. – 580 с.

11. Правила безпеки вугільних шахт. НПАОП 10.0-1.01-05. Затв. Держнаглядохоронпраці України. - Київ, 2005. - 398 с.

12. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. – М: Недра, 1976. – 303 с.

13. Основные направления и нормы технологического проектирования угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик. – М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1973. – 119 с.

14. Рекомендации по прогнозированию условий отработки лав пологих пластов Донбасса и выбору рациональных параметров их крепления / Сост.: Р. А. Фрумкин, В. Н. Окалелов и др. - Коммунарск: КГМИ, 1980. – 63 с.

15. Методические указания к лабораторному практикуму "Стоимостные параметры на горные работы" / Сост.: Фрумкин Р. А., Коробко В. И. – Алчевск: ДГМИ, 1998. – 32 с.

16. ДСТУ 3008-95. Документація, звіти у сфері науки та техніки. – Київ: Держстандарт України, 1995. – 37 с.