Запасы и потери угля в шахтном поле и их подсчет

В пределах шахтного поля находится определенное количество запасов угля, оценка которых производится по различным критериям: по их народнохозяйственному назначению, степени разведанности и степени подготовленности к добыче.

По народнохозяйственному назначению все запасы разделяются на две группы: балансовые и забалансовые.

К балансовым относятся запасы, использование которых в настоящее время экономически целесообразно, что определяется нормативами, устанавливаемыми на мощность пластов, качество угля и горно-геологические условия эксплуатации.

К забалансовым относятся запасы, использование которых на данном этапе экономически нецелесообразно по причине либо недостаточной мощности пласта, высокого содержания серы или золы в угле или же сложных условий разработки. С развитием техники угледобычи и обогащения забалансовые запасы могут переводиться в балансовые.

Проектирование шахт ведется на исходные балансовые запасы, утвержденные Государственной Комиссией по Запасам.

По степени разведанности и изученности балансовые запасы подразделяются на категории А, В и С1.

Запасы категории А относятся к достоверным, они достаточно разведаны и изучены по качеству и условиям разработки.

Запасы категории В отличаются от категории А меньшей степенью изученности, позволяющей выяснить лишь основные особенности залегания и строения пласта, а также качества угля. Их можно отнести к запасам вероятным.

Запасы категории С₁ характеризуются малой изученностью, позволяющей лишь в общих чертах судить об условиях залегания пласта, качестве угля и условиях разработки. Их можно отнести к запасам возможным.

Проектирование шахт разрешается производить при наличии запасов категории А+В не менее 50% всех запасов шахтного поля (А+В+С₁), в том числе не менее 20% категории А. Для месторождений со сложным строением проектирование допускается при наличии запасов категории В не менее 50% общих запасов. Для глубоких шахт Донбасса допускается наличие запасов категории С₁ до 70% балансовых запасов, но при этом наличие запасов категории А и В должно быть на участках первоочередной отработки.

По степени подготовленности к добыче запасы подразделяются на вскрытые, подготовленные и готовые к выемке.

Вскрытыми называются запасы, к которым обеспечен доступ с поверхности через капитальные выработки: вертикальные и наклонные стволы, штольни, капитальные или погоризонтные квершлаги.

Подготовленными называются запасы, для разработки которых проведены основные подготавливающие шахтное поле выработки: бремсберги, уклоны, ходки, главные и магистральные штреки.

Готовыми к выемке называются запасы, для разработки которых проведены все выемочные и нарезные выработки и закончены работы по подготовке очистных забоев.

Подсчет запасов угля в шахтном поле может производиться различными методами в зависимости от условий залегания пластов, а именно: среднего арифметического, геологических блоков, ближайшего района, изомощностей, изогипс. Все эти методы подробно изучаются в специальном курсе. Для приближенного определения балансовых запасов при постоянной (выдержанной) мощности пластов можно пользоваться формулой:

Z_б =SHåp, (1.1)

где S и H - средние размеры шахтного поля соответственно по простиранию и падению, м; åp- суммарная производительность пластов в шахтном поле, характеризующая выход угля в тоннах с 1 м² площади пласта, т/м2;

åp=åmg, (1.2)

где åm - суммарная мощность всех рабочих пластов, м; g - средняя плотность угля, т/м3.

При изменяющейся мощности пластов шахтное поле по каждому пласту делят на участки и на каждом из них определяют среднюю мощность, подсчитывают запасы по каждому участку и суммируют их.

Если размеры шахтного поля по пластам разные и различная плотность угля, то подсчет запасов производят по каждому пласту и также суммируют их.

При разработке пласта не удается полностью извлечь его балансовые запасы, некоторую часть этих запасов приходится оставлять в недрах в виде так называемых потерь. Та часть балансовых запасов в шахтном поле, которую представляется возможным извлечь из недр, называется промышленными запасами. Они определяются путем вычета из балансовых запасов проектных потерь, т.е.:

Z_пр = Z_б - åq_п, (1.3)

где åq_п - проектные потери угля в шахтном поле, т.

Потери угля в шахтном поле подразделяются на общешахтные, эксплуатационные и потери у геологических нарушений.

К общешахтным относятся потери в охранных целиках около капитальных горных выработок, под ответственными зданиями и сооружениями, железными дорогами МПС, водоемами и др., а также в барьерных целиках, оставляемых между шахтными полями. Размеры целиков и потери угля в них определяются при составлении проекта шахты. В первом приближении они составляют для пологих пластов 1-2%, а для крутых 1,5-4% от балансовых запасов, т.е.:

q_общ = c_общZ_б, (1.4)

где с_общ - коэффициент общешахтных потерь; cобщ =0,01-0,04.

К эксплуатационным относятся потери, зависящие от принятой системы разработки ( целики угля для охраны подготовительных выработок, противопожарные целики и пачки угля, оставляемые в кровле или почве пласта, а также между слоями мощного пласта), потери в забое вследствие неполноты зачистки и при транспортировании угля по выработкам.

Подсчет эксплуатационных потерь производится по формуле:

q_э = c_э (Z_б - q_общ), (1.5)

где c_э - коэффициент эксплуатационных потерь. Ориентировочные значения его следующие: для тонких пластов - 0,05-0,10, средней мощности - 0,10-0,15, мощных пологих 0,15-0,20 и для мощных крутых - 0,20-0,25.

К геологическим относятся потери запасов у геологических нарушений, которые невозможно или экономически нецелесообразно разрабатывать. Учет их производится на основании результатов геологических работ, выполняемых маркшейдерско-геологической службой шахты.

Таким образом, проектные потери угля в шахтном поле можно определить по формуле:

åq_п = q_общ + q_э = c_общZ_б + c_э (Z_б - q_общ), (1.6)

или, после проведения необходимых преобразований, которые здесь опускаются,

åq_п = [c_общ + c_э (1 - c_общ)]Z_б (1.7)

Степень полноты извлечения запасов характеризуется коэффициентом извлечения угля, который показывает, какую часть балансовых запасов извлекают из недр, и определяется как отношение промышленных запасов к балансовым, т.е.:

(1.8)

Величина его зависит от горно-геологических условий залегания пластов и колеблется в широких пределах. При ориентировочных расчетах рекомендуется принимать следующие значения коэффициента извлечения: для тонких пластов - 0,90-0,92, средней мощности 0,85-0,88, мощных пологих - 0,82-0,85 и для мощных крутых пластов - 0,75-0,80. Зная коэффициент извлечения угля и балансовые запасы в шахтном поле, можно определить промышленные запасы из выражения:

Z_пр = c_изZ_б (1.9)