Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Обоснование и разработка технологии селективной выемки маломощных крутопадающих угольных пластов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Обоснование и разработка технологии селективной выемки маломощных крутопадающих угольных пластов"

На правах рукописи

?Г6 Ом

Косачев Владимир Евгеньевич

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЕКТИВНОЙ ВЫЕМКИ МАЛОМОЩНЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ УГОЛЬНЫХ

ПЛАСТОВ

11.00.11. -охрана окружающей сред! и рациональное использование природных ресурс -

05.15.03 -открытая разработка месторожде полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998 г.

Работа выполнена на кафедре горного дела инженерного факультет; Российского Университета дружбы народов и ОАО "Компания "Росугс

Научный руководитель: академик МАН ВШ, доктор технических наук, профессор Л.Н. Кашпар.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Самородов Ю.П. кандидат технических наук, доцент Сусленков Б.Д

Ведущая организация: АО «Вахрушевуголъ»

Защита состоится * 6 » октября 1998 г. в . час.

на заседании диссертационного совета К 053.22.26. в Российском университете дружбы народов, по адресу: 117302, г. Москва, ул. Орджоникидзе, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, г. Москва, ул. Мш Маклая, 6 )

Автореферат разослан « » . 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проводимая в России экономическая реформа, соторой сопутствует коренное изменение всей системы производственных->тношений, отчетливо высветило необходимость изменения как жономических критериев оценки производственной деятельности тледобывающих предприятий, так и необходимость поиска и внедрения ювых технологических решений в процессы производства.

Ныне только на 15-ти процентах шахт технико-экономические юказатели сопоставимы с аналогичными показателями передовых зарубежных федприятий. На открытых угольных разработках эти значения превышают иахтные, но тем не менее отставание по многим параметрам от зарубежных >азрезов в течение последних лет не только не уменьшается, а наоборот имеет енденции роста.

С технической точки зрения необходимо по возможности уходить от жстенсивных путей развития, и, при минимизации потребных инвестиций, юреходить к внедрению более совершенных и низкозатратных технологий орного производства.

Угли Кузбасса в настоящее время являются наиболее сонкурентоспособными и пользуются наибольшим спросом на внешнем >ынке.

При этом необходимо отметить чрезвычайно сложное залегание и ¡троение угольных пластов Кузнецкого бассейна. Все месторождения 1редставлены свитами пластов от мощных - 10-20 метров и более, до маломощных - толщина которых колеблется в пределах 0,5-1,0 метров. Углы 1адения угольной залежи также неоднородны и изменяются от 5-10 градусов 1а месторождениях Южного Кузбасса до наиболее крутопадающих пластов в )айонах Центрального Кузбасса где эти значения изменяются от 45 до 90 радусов. Для открытых разработок Северного Кузбасса характерно наклонное 1 крутое залегание пластов, с углами от 10 до 60 градусов.

Изложенное выше позволяет утверждать, что наиболее сложной с. ■ехнологической точки зрения и наименее изученной с точки зрения терспективы является сейчас разработка маломощных крутопадающих ,тольных пластов, уголь из которых отправляют в отвалы вместе с породами ¡скрыши

Анализ деятельности зарубежных компаний и предприятий Кузнецкого 5ассейна, работающих в сопоставимых горно - геологических условиях, доказывает, что на Российских предприятиях при низком уровне ^пользования фронта горных работ в технологических процессах имеются рачительные материальные и технические резервы. Поэтому изыскание технологических и технических решений отработки маломощных угольных тластов и сокращение потерь угля является актуальной задачей, ;пособствующей оптимальному использованию богатства недр Российской Федерации.

Цель работы заключается в изыскании и научном обосновании возможности применения новых, нетрадиционных технологий отработки срутопадающих угольных пластов малой мощности. При этом в разработку логу быть вовлечены тонкие свиты и пласты углей, ранее полностью зывозимые в отвал. Повышение коэффициента извлечения полезного

ископаемого приведет к снижению коэффициента вскрыши и улучшению экономических показателей работы как отдельных участков, так и предприятия в целом, а также к снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Идея работы состоит в возможности селективной разработки угольных пластов малой мощности по технологии безэкскаваторной "взрывонавалочной" выемки. Для отделения полезного ископаемого от массива и наполнения бункерного устройства используется способ буровзрывной навалки и специальные механизмы.

Научные положения, выносимые на защиту и новизна:

Возможность применения буровзрывной выемки угля маломощных пластов из вмещающих пород вскрыши и варианты применения различных технологических устройств для дальнейшей аккумуляции и отгрузки полезного ископаемого;

Экономико-математическое моделирование, определяющее рациональную глубину взрывной заходки по маломощному угольному пласту;

Теоретическое обоснование экономической эффективности разработки тонкого угольного пласта и параметров предлагаемой технологии.

Снижение загрязнения отвалов угольными примесями в результате внедрения предложенных решений.

Снижение объема разового выброса в атмосферу разреза продуктов горения взрывчатых веществ и угольной пыли.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:

Экономико - математическим моделированием процессов буровзрывных работ во взаимоувязке с положением пласта относительно породного забоя.

Результатами натурных опытно - промышленных экспериментов.

Высокой сходимостью показателей математических расчетов и опытно -промышленного эксперимента.

Практическая значимость результатов исследований.

При ведении работ по предложенной технологии изменяется режим буровзрывной подготовки массива. Улучшается экология разреза, отвалов и прилегающих площадей вследствие сокращения производства массовых взрывов и уменьшения загрязнения породных отвалов угольными примесями. Уменьшается степень вероятности самовозгорания угля в отвалах. Применение новых технологических решений даже на отдельных участках действующих предприятий позволяет добывать дополнительные объемы угля без увеличения объемов вскрышных работ. Снижение текущего коэффициента вскрыши и одновременно повышение полноты извлечения полезного ископаемого из недр позволяют улучшить экономические показатели работы предприятия в целом.

Реализация. Предложенная технология отработки маломощных угольных пластов, а также пропластков высокосортных углей, содержащихся во вскрышных породах одобрена на заседаниях технических советов акционерных обществ «Вахрушевуголь», «Приморскуголь» и управления развития открытого способа добычи угля компании «Росуголь». В настоящее время прорабатываются возможности применения предложенной технологии для получения дополнительных объемов из отдельных маломощных пластов пригодных для обеспечения бытовым топливом населения.

Апробация работы. Основные научные положения диссертации докладывались и были одобрены на научно-технических конференциях Российского университета дружбы народов (1997, 1998 гг.), Московского государственного горного университета (1998 г.), ОАО «Компания «Росуголь».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 работ, и 2 принято к печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка использованной литературы, и приложений на 5 страницах. Диссертационная работа изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 19 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Годовые объемы угля, безвозвратно теряемого в породных отвалах по России составляют около 16 млн. тонн, из которых по Кузбассу - 6,7 млн. тонн. Исследования института ЦНИЭИУголь [19] показали, что благодаря извлечению угля, теряемого в породных отвалах, может быть получено до 8 млн тонн товарного угля со средней зольностью 19%.

К решению проблемы извлечения угля из вскрышных пород при открытом способе добычи ученые и специалисты нашей страны обращались начиная с пятидесятых годов.

Этой темы касались в своих работах такие выдающиеся представители горной науки, как академики: Н.В. Мельников и В.В. Ржевский; профессора: Е.Ф. Шешко, А.С. Фиделе а, М.Г. Новожилов, М.Ф. Друкованный, П.И, Томаков, доктора технических наук: Б.Н. Тартаковский, Б.А. Симкин, Ю.И. Беляков, Ю.Н. Анистратов, С.А. Ильин, В.И. Кузнецов, Ю.П. Самородов, В.А. Ермолаев; B.C. Коваленко; кандидаты технических наук. В.П. Молчанов, А.Ф. Ткачев, С.А. Дранников, и многие другие ученые и специалисты.

Для решения проблемы разработки тонких пластов исследовано два пути: Iй - валовая выемка экскаваторами при последующем обогащении угля на обогатительных фабриках и 2ой - раздельная выемка угля из тонких пластов путем применения специальных машин и механизмов.

В 1955 году вышло постановление Совмина СССР №1683, предполагающее развитие технологии обогащения разубоженных углей путем переработки углесодержащей горной массы на сепарационных установках. Всего, начиная с середины пятидесятых годов было построено 10 подобных установок:. Динамика прироста объемов добычи в результате использования установок по извлечению угля из вскрышных пород представлена в таблице 1. "

Таблица 1.

Динамика прироста объемов добычи в результате использования установок по извлечению угля из вскрышных пород

Средний прирост объема добычи угля в

ГОДЫ год (тыс.т.)

1955 -1960 80

1961 - 1965 50

1966 - 1971 58

1972 - 1990 12

Собранные отчетные данные свидетельствуют, что при экскавации свит наклонных и крутых пластов из -за разубоживания значительного объема кондиционных углей после взрывания и далее при экскаваторной выемке

потери угля достигают 60 - 70%, а в ряде случаев уголь полностью разубоживается и вывозится в отвалы. При валовой выемке также значительные затраты приходиться нести в процессе дальнейшего обогащения. Применение раздельной выемки определяется конкретными условиями залегания месторождения, для которых создание специальных средств должно оправдываться' экономическим эффектом, который ожидается при сравнении с валовой выемкой.

Отчетные данные за последние 20 лет свидетельствуют, что коэффициент извлечения угля из недр в целом по концерну «Кузбассразрезуголь» не превышает 87-90%. В 1994 году общие фактические потери угля составили 2420 тыс. тонн, в 1995 - 2378 тыс. тонн, в 1996 -2458 тыс. тонн.[29]. Эксплуатационные потери составляют более 99 процентов от общих фактических. Относительно высокий уровень потерь по маломощным пластам объясняется тем, что существующая техника и технология недостаточно полно отвечает условиям эффективной их разработки.

В научных разработках Института Горного Дела им. A.A. Скочинского проводимых в начале 70х годов под руководством академика Н.В. Мельникова были предложены следующие направления по созданию новых средств выемки угля из тонких пластов: шнекобуровой и комбайновый, а также экскаваторный, при котором применяются специальные выемочные органы (для крутых и наклонных пластов) и рыхлители - скреперы (для горизонтальных и пологих тонких пластов).

Шнекобуровой способ впервые был применен в США в 1948 году для доработки угольных пластов, разработка которых экскаваторами при достижении предельной глубины становилась нецелесообразна.

Однако идея применения шнекобуровых машин для выемки угля из тонких пластов крутого залегания не нашла своего дальнейшего развития, и, после завершения промышленного эксперимента, массового производства подобного оборудования для применения в угольной промышленности налажено не было.

Вторым из предложенных направлений повышения эффективности отработки крутых и наклонных пластов в сложных горно-геологических условиях залегания свит угля стало создание специального ковша экскаватора имеющего возможность поворота как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, так называемого экскаватора с поворотным ковшом. Предпосылками к этой идеи явилось несоответствие траектории движения ковша обычной мехлопаты сложным условиям черпания крутого пласта, особенно в нижней части забоя.

Экспериментальный образец такой машины был создан на Ижорском машиностроительном заводе на базе экскаватора ЭКГ-4У. Машина проходила опытные испытания на разрезе "Бачатский" при выемке пластов мощностью 2,5; 4,3; 8,9 и 11,9 метров, с углом падения от 50 до 70 градусов. Высота уступа составляла 8-15 метров, ширина заходки от 15 до 28 метров. За 2 месяца испытаний было отработано 150 тыс. тонн породы и 23 тыс. тонн угля..

Следует отметить, что в дальнейшем идея поворотного ковша на отечественных механических лопатах не имела развития. Основными недостатками подобного оборудования являлось некачественное исполнение гидроузлов, и их частые поломки, особенно при эксплуатации в зимних условиях и низкотемпературных режимах.

Одним из новых подходов к созданию новых образцов техники* для елективной выемки крутопадающих угольных пластов можно назвать азработку австрийской фирмой VOEST-ALPINE серии комбайнов епрерывного действия под общим названием VASM (VOEST-ALPINE URFACE MINER).

Комбайны непрерывного действия серии VASM относятся к новому околению карьерных машин типа КСМ (Continious Surface Mining), которые акже включают хорошо известные комбайны для работы на горизонтальных и лабонаклонных поверхностях германских фирм KPUPP и WIRTGEN )сновным отличием комбайна VASM является расположение рабочего органа а специальной стреле, что позволяет вести отработку массива пород ступами.

В настоящее время карьерные комбайны серии VASM работают на арьерах Италии, Германии, Бразилии, Австралии и Южной Африки.

В последние годы Российская научно - производственная корпорация Стройкарьермаш», при участии ряда научно-исследовательских институтов и 1водов разрабатывает специальные экскавационные машины послойного |резерования - МРФ-1000 и ЭФР-1000 для тонкослоевой выемки угля и эрных пород. На базе разреза «Черногорский» АО «Хакасуголь» проходит спытания закупленный по импорту экскаватор непрерывного действия >ирмы «RAHCO» СМЕ-12.

В настоящее время на ряде предприятий для селективной выемки спользуют импортные гидравлические экскаваторы.

Анализ геологического строения и залегания крутонаклонных угольных ластов, наталкивает на сравнение с горными предприятиями трабатывающими нагорные месторождения полезных ископаемых.

Логически напрашивается вывод о возможности и целесообразности рименения на отдельных участках угольных месторождений, вариантов изкозатратных технологий, которые успешно применяются при разработке [есторождений нагорного типа основанные на естественной гравитации и нергии взрывчатых веществ.

Тектоническая насыщенность и складчатость залегания пластов, собенно в Центральном Кузбассе ведут к неравномерной угленасьпценности о полю разрезов и разным значениям коэффициента вскрыши на отдельных частках. Поэтому, несмотря на общий продольный порядок отработки, азрезы отрабатываются участками, размеры и форма которых различны. >бычно их длина изменяется от 0,9 до 2,5-2,8 километров. Развитие рабочей эны в глубину осуществляется при опережающем углублении горных работ по [ощным угольным пластам. На нижних горизонтах рабочей зоны, где ведется одготовка и отработка новых запасов угля, отмечается высокий динамизм орных работ, что предопределяет необходимость применения в данной абочей зоне автомобильного транспорта. На этих горизонтах горные работы редставлены в виде обособленных зон с самостоятельными коммуникациями.

Необходимость изменения технологии и организации горных работ редполагает не просто увеличение параметров оборудования с сохранением меющихся стандартных схем, но поиск новых технологических решений, пособных, применительно к существующим условиям направить дальнейшее азвитие горных работ по многовариантным схемам, выбор которых может ыть рекомендован конкретно в зависимости от геологии залегания пластов олезного ископаемого на данном участке.

$

Необходимо учитывать, что на месторождениях Центрального и Северного Кузбасса, содержащих свиту наклонных и крутых пластов, высота уступа, согласно требованиям максимального извлечения угля ограничивается возможностью прочерпывания экскаватором породоугольного контакта и следовательно зависит от угла падения пласта. Зависимость изменения высоты уступа от угла падения пласта проиллюстрирована на рисунке 1

Существующие технологические схемы не позволяют в полной мере извлекать угли маломощных пластов крутого залегания. В ряде случаев пласты мощностью до 3х метров и более, укладываются в отвал вместе с породами вскрыши, тем самым ухудшают экологическую обстановку и увеличивают вероятность возгорания углей в отвалах. Экологические последствия производственной деятельности угледобывающих предприятий в регионе зависят от горногеологических, технологических, природно-климатических и других факторов и проявляются в различных сочетаниях негативных изменений природных комплексов (биогеоценозов) и ландшафтов

Введение в 1991 году в соответствии с законом «Об охране окружающей среды» платежей и штрафов за сбросы вредных веществ в водные объекты и выбросы в атмосферу заставляют шахты и разрезы учитывать затраты за причинение экологического ущерба. Эти затраты в итоге повышают себестоимость продукции и постоянно возрастают, особенно на предприятиях открытого способа добычи.

Кузнецкий угольный бассейн, в котором добывается 34% угля России имеет наибольшие показатели по воздействию на окружающую среду. Каждая тонна добытого угля сопровождается сбросом 2,5 м3 зафязненных сточных вод, размещением 2,16 вскрышных пород, каждые 1000 тонн добычи -выбросом в атмосферу 2,17 тонн вредных веществ, нарушением 0,55 га земель.

График изменения высоты уступа (по условию прочерпывания породоугольного контакта) в зависимости от угла падения пласта

' в

ы с о т а

1 4 1 2 1 О В в 4 2 О

ЭКГ-8 И ЭКГ-12,5

во 7 0

угол падения пласта

Рис 1

'; По совокупности удельных показателей потребления природных

ресурсов и воздействия на окружающую среду добыча 1 тонны угля в Кузнецком бассейне имеет наибольшее отрицательное влияние среди всех угольных регионов Российской Федерации. Они в процентах от соответствующего отраслевого показателя составляют:

выбросы вредных веществ в атмосферу - 21,1%; сброс загрязненных сточных вод - 32,4%;

площадь нарушенных земель - 52,1%;

образование твердых отходов от вскрышных пород и обогащения -45,8%.

Потери угля (в % от общей добычи) от 10% до 13%

Кроме того необходимо учитывать что Кузбасс является урбанизированным регионом старого освоения, в связи с чем негативное воздействие на природу уже длительное время сказывается на здоровье населения.

Выбросы вредных веществ в атмосферу шахтерских городов и поселков Кузбасса составляет ежегодно более 180 тыс. тонн. На предприятиях бассейна горит 27 терриконов, ведутся работы по их тушению, с завершением всех работ до 2000 года. В настоящее время на предприятиях региона, с привлечением института катализа РАН (г. Новосибирск) ведется планомерная работа в целях снижения выбросов вредных веществ в и оздоровления атмосферы.

Основные природоохранные показатели угольной промышленности Кузбасса сведены в таблицу 2.

Таблица 2.

Природоохранные показатели угольной промышленности Кузбасса

: ПОКАЗАТЕЛИ ГОДЫ

1993 1994 | 1995 I 1996 2000

Сброс загрязненных сточных вод, млн.м3 269,8 234,4 254,4 223,6 189,6

Выбросы вредных в-в в атмосферу, тыс. т. *** 184,9 207,2 188,8 207,7 153

Рекультивация земель га 462 735 820 765 624

Основные положения предлагаемой технологии

Предлагаемая технология отработки крутопадающих угольных пластов средней и малой мощности демонстрирует один из возможных нетрадиционных подходов. По мнению автора, возможность дополнения традиционно применяемой экскавационной техники взрывонавалочным способом отработки, позволит, существенно сократить текущие технологические расходы; снизить коэффициент вскрыши; увеличить объемы добычи без дополнительного увеличения объемов вскрыши.

При селективной выемке пластов карьерной мехлопатой, в ковш экскаватора, вместе с углем черпается порода лежачего и висячего бока. Объем черпаемых пустых пород тем больше, чем меньше горизонтальная мощность пласта - т,м и угол его падения а, град как показано на рисунке 2.

Расчеты показали, что засорение угля ниже 40% обеспечивается при следующих условиях:

/р 2 60°; т/Вк .> 5; Иу < 6 Вк. Указанным условиям отвечают крутопадающие пласты мощностью более 5 м.

Рис.2. Иллюстрация влияния мощности пласта, угла его падения и ширины ковша на соотношение объема угля и вмещающих пород в ковше при

экскавации

А3 -ширина заходки экскаватора, м; hy -высота уступа, м;

Вк - ширина ковша, м; ш-горизонтальная мощность пласта, м; а-угол падения пласта 0

Исследования показали, что возможно вовлечение в разработку тонких угольных пластов (т > 0,5 м), без разделения уступа на подуступы при селективной выемке тонких пластов, которая может иметь место при определенном положении пласта угля (угол падения, мощность, доступность) относительно фронта работ и положения его в забое. При этом необходимо предварительно произвести взрывание угольного пласта в массиве забоя определенным образом. Отбитый уголь образует навал, из которого отгружается экскаватором на транспорт, либо, как вариант, предлагается использование машин специальной конструкции способных производить выемку взорванного угля непосредственно из вскрышного массива.

Угольный пласт в массиве имеет коэффициент крепости по М.М. Протодъяконову не более 1. Вмещающие породы - 4 и более. Поэтому при взрывании по углю не нарушаются породы лежачего и висячего бока. Расчеты показывают, что удельный проектный расход взрывчатого вещества составит для угля «38, г/м3, а для породы »550, г/м3 (при f=4). Отбив,уголь, обнажаем породы висячего бока, которые таким образом образуют консоль. Устойчивость консоли во времени зависит от ее длины.. Время отгрузки - Ту отбитого взрывом объема угля - Wy должно быть меньше величины показателя устойчивости.

Полное извлечение качественного угля из маломощных пластов без его разубоживания теоретически возможно только при первоочередной выемке угля, а затем вмещающих пород. Таким образом основным концептуальным положением предлагаемой "взрывонавалочной" технологии является первоначальное извлечение угля из обозначенной части забоя, и только после этого отработка толщи вмещающих пород.

Разработка тонкого крутопадающего угольного пласта ведется с некоторым опережением вскрышных работ в экскаваторном забое, как проиллюстрировано на рисунке 3.

¿хи

Рис. 3. Схема забоя при селективной выемке угля из тонкого угольного пласта. (1у-максимальное опережение угольного забоя, м; А3-ширина заходки экскаватора, м; Иу-высота уступа, м; т-горизонтальная мощность пласта, м; а-угол падения пласта, град; <р -угол наклона откоса уступа, град.

По предлагаемой технологии уголь необходимо разрушать взрывным :пособом. Часть угля отбрасывается взрывом в бункер, и из него отгружается 1а транспорт. На начальных стадиях предполагается возможность сброса угля 1а подошву уступа с дальнейшей отгрузкой в транспортные средства сарьерными погрузчиками. '

Варианты направлений ведения горных работ относительно простирания тольного пласта малой мощности, находящегося в толще вскрыши тредсгавлены на рисунке 4.

Ззрывные работы рассчитываются по стандартной методике. Основным расчетным параметром является диаметр скважины - йсы, м который «меняется от 45 до 160 мм (в зависимости от мощности пласта). Время тогрузки и уборки отбитого угля из; забоя не должно превышать тродолжительности устойчивого положения пород висячего бока. Это время >ассчитывается на основе теории устойчивости обнажения. Транспортировка угбитого угля должна осуществляться автотранспортом, так как загрузка келезнодорожных вагонов будет сложной и дорогостоящей.

Рис 4. Варианты направлений ведения горных работ относительно простирания угольного пласта

Разрушение тонкого угольного пласта, необходимо производить взрыванием заряда ВВ в наклонной скважине.

Угол наклона скважины и горизонтальной плоскости определяется зависимостью от угла откоса породного забоя (65°-85°) и угла падения пласта (45°-90<). Предлагаемая технология не требует нового и сложного оборудования. Достаточно произвести некоторое конструктивное изменение стандартного бурового станка.

Для подтверждения теоретических расчетов и практической возможности применения предлагаемой технологии «взрывонавалочной» отработки маломощных угольных пластов как крутонаклонного, так и горизонтального залегания были проведены необходимые натурные исследования на на разрезе «Волчанский» АО «Вахрушевуголь» и на участке открытых работ «Восток-2» шахтоуправления «Липовсцкое» АО «Приморскуголь».. В результате полученных экспериментальных данных подтверждена возможность применения предложенных технологических решений для извлечения угля из пластов и пропластков находящихся в толще вскрышных пород. По результатам проведения опытно - экспериментальных взрыв состоялись заседания технических советов АО «Вахрушевуголь» и АО «Приморскуголь». Решено принять к сведению возможность применения подобной технологии выемки угля из маломощных пластов в соответствующих горно-геологических условиях, учитывая ее рентабельность и минимальные объемы горно-подготовительных работ.

Анализ деятельности зарубежных компаний и предприятий Кузнецкого бассейна, работающих в сопоставимых горно - геологических условиях, показывает, что на Российских предприятиях при низком уровне использования фронта горных работ в технологических процессах имеются значительные материальные и технические резервы

Сравнение показателей отечественных и зарубежных предприятий по основным сопоставимым характеристикам представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Характеристики сравнимых производственно - экономических показателей отечественных и зарубежных предприятий

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕДПРИЯТИЯ КУЗБАССА ЗАРУБЕЖНЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ

Мощность пластов (минимальная) м. 2 0,35

Коэффициент вскрыши, м3/т 2,6-11,3 2-17

Доля бестранспортной вскрыши, % 19 80-90

Механизация БВР и использование простейших В В 40 90

Использование фронта вскрышных работ% 35 80

Объем переработанной продукции % 32 70-80

Срок отработки запасов, лет 60 10-15

Коэффициент использования оборудования 0,3 0,6-0,8

Металлоемкость усл. ед - ц 2-2,5 1

Энергоемкость усл. ед-ц 1 0,3

Заработная плата $ иБ в год 4500 -5000 35 000 сред

Производительность труда тонн/год 12 00 10 000

Себестоимость $ Ш/тонна ок. 20 12

Варианты экономического эффекта от применения данной технологии могут быть рассчитаны отдельно по каждому конкретному предприятию и участку горных работ, в зависимости от мощности предполагаемого к отработке пласта, марки угля и его качества, расчетной сортности после проведения буровзрывных работ, и потребительского спроса на уголь данных качественных характеристик. Учитывая тот факт, что в маломощных пластах очень часто находятся угли высокого качества, имеющие спрос, в том числе и для экспортирования за рубеж, и как следствие, получения денежных средств. Учитывая существующее в настоящее время разнообразие цен на взрывчатые вещества, тарифы на электроэнергию и цены по которым осуществляется поставка продукции в зависимости от марок, сорта, и качественных характеристик угля, для оценки экономического эффекта от применения предлагаемой технологии в каждом конкретном случае необходимо решить задачу соответствия необходимых затрат на получение дополнительного объема продукции и расчетной прибыли от реализации дополнительно полученных объемов угля.

В общем виде данная задача имеет вид: П = «№*№■ - Зт*№г)

где: П - прибыль;

Цт - цена для потребителя 1 тонны полученного угля;

№ - масса (тоннах) полученного дополнительного объема угольной продукции по предложенной технологии;

Зт - затраты на получение 1 тонны угля.

Новые технологические решения рекомендуется применять в первую очередь на тех участках горных работ, где маломощные пласты угля традиционно вывозятся в отвал вместе со вскрышной породой. Тем самым при расчете экономического эффекта необходимо учитывать, что транспортировка данного тонажа уже' предусмотрена в общих затратах на транспортировку вскрышных пород. И дополнительные затраты при определении прибыли от применения на практике предлагаемых технологических решений складываются в основном из затрат на буровзрывные работы по угольному пласту. Остальные операции - по погрузке угля и транспортировке на угольный склад (вместо отвала) частично уже предусмотрены ранее в общих затратах на производство вскрышных работ.

В диссертации обращено внимание на данные из таблицы 3 касающиеся существенной разности в минимальной мощности разрабатываемых открытым способом угольных пластов у нас в стране - 1 метра и за рубежом -0.35 метров.

Данный факт еще раз свидетельствует о необходимости коренного пересмотра в общих подходах к вопросам минимизации потерь полезного ископаемого при эксплуатации угольных месторождений, и сокращения загрязнения отвалов угольными массами. С точки зрения экологии, внедрение предложенных технологических решений в практику работы угольных предприятий будет вести к снижению техногенной нагрузки на окружающую среду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований, в диссертационной работе автором представлено решение актуальной научной и практической задачи по увеличению объема добычи углей, сосредоточенных в маломощных пластах, преимущественно крутонаклонного залегания. Кроме решения чисто технологической задачи большое внимание в работе уделено проблемам рационального использования природных ресурсов. Вопросы улучшения экологической обстановки в регионе решаются путем повышения коэффициента извлечения полезного ископаемого из недр и тем самым снижая вероятность самовозгорания угля в отвалах.

Наиболее существенные научные выводы и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основе анализа публикаций и практических исследований выявлена необходимость изыскания новых технологических решений, которые позволили бы извлекать уголь из пластов, мощностью от 0,8 до 3х - 5™ метров, который в настоящее время во многих случаях экскавируется вместе с породами вскрыши и транспортируется в отвалы. Предложенные ранее решения базировались на создании шнекобурового оборудования но, после опытно - экспериментальных проверок не нашли дальнейшего развития.

1рименение для селективной разработки маломощных пластов импортного борудования типа гидроэкскаваторов или машин послойного фрезерования в астоящее время нереально для большинства Российских предприятий по ричине слишком высоких затрат на приобретение машин подобного класса. )пыт работы зарубежных предприятий открытого способа добычи угля оказывает, что при экономической целесообразности там минимальная ющность разрабатываемых пластов составляет в отдельных случаях 0,35 м.

2.Проанализированы существующие варианты технологических решений тработки маломощных пластов на предприятиях открытого способа добычи Кузбасса.

3. Предложена и обоснована технология выемки угля из маломощных ластов крутого падения с использованием энергии взрыва зарядов ВВ, а акже специальных механизмов и бункерных устройств для аккумуляции тбитой взрывом угольной массы.

4. Разработана организация буровзрывных работ для предлагаемой ехнологии, в зависимости от вариантов расположения пластов в толще пород скрыши и направления фронта горных работ. Произведены расчеты ¡араметров буро-взрывных работ.

5. Выявлены зависимости параметров и рациональной вместимости ункерных установок от применения разных видов технологического ранспорта.

6. На основе анализа имеющегося опыта бурения наклонных скважин ыявлена зависимость механической и технической скорости бурения от угла [аклона при различной глубине скважин.

, 7. Опытно - промышленными экспериментами на разрезе «Волчанский» Ю «Вахрушевуголь» и на участке открытых работ «Восток-2» шахтоуправления «Липовецкое» АО «Приморскуголь» подтверждены еоретические расчеты и доказана практическая возможность применения [редлагаемой технологии «взрывонавалочной» отработки маломощных гольных пластов как крутонаклонного, так и горизонтального залегания. В 'езультате полученных экспериментальных данных подтверждена возможность грименения предложенных технологических решений для извлечения угля из [ластов и пропластков, находящихся в толще вскрышных пород и вывозимых : настоящее время в отвал.

8. Внедрение предложенной технологии в практику ведения горных ибот на разрезах позволяет существенно увеличить коэффициент извлечения юлезного ископаемого из недр, снизить текущий коэффициент вскрыши и менынить вероятность самовозгорания угля в отвалах.

Данные факты еще раз свидетельствует о необходимости коренного гересмотра в общих подходах к вопросам минимизации потерь полезного [скопаемого при эксплуатации угольных месторождений, и сокращения агрязнения отвалов угольными массами. С точки зрения экологии, внедрение [редложенных технологических решений в практику работы угольных [редприятий будет вести к снижению техногенной нагрузки на окружающую реду.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Демченко A.B., Деревяшкин И.В., Косачев В.Е. Опыт внедрения новы; технологий на угольных разрезах Кузбасса. (На примере разрез; «Таллинский»). - М., 1996. -Юс.- Деп. в ВИНИТИ, №2456-В96

2. Косачев В.Е., Деревяшкин И.В. Рациональность применен™ взрывонавалочной технологии при разработке высокими уступами тонки: крутопадающих угольных пластов Кузбасса. // Проблемы теории и практики j инженерных исследованиях: Тез. доклада XXXIII научно-техническо( конференции инженерного факультета РУДН. 21-25 апреля 1997 г. - М.: Мзд воРУДН 1997.- С. 360 - 361.

3. Косачев В.Е. Состояние и перспективы открытой разработкз крутопадающих пластов Кузбасса. // Проблемы теории и практики i инженерных исследованиях: Тез. доклада XXXIII научно-техническо) конференции инженерного факультета РУДН 21 - 25 апреля 1997 г. - М.: Нзд во РУДН 1997 - С. 337 - 338.

4. Кашпар. JI.H., Деревяшкин И.В., Косачев В.Е. Основы концепцш безэкскаваторной разработки месторождений полезных ископаемых. // Уголь- 1997. - № 12.-С. 35 - 37.

Косачев Владимир Евгеньевич ( Россия )

Обоснование и разработка технологии селективной выемки маломощных крутопадающих угольных пластов.

Традиционные технологические схемы разработки крутопадающих ольных пластов на разрезах не предполагают вести выемку угля из пластов эшностью менее 2-3 метров. В настоящее время эти запасы угля вывозятся в вал, вместе с породами вскрыши.

Предложена новая "взрывонавалочная" технология извлечения угля из шомощных пластов и пропластков угля, находящихся в толще вскрышных >род, путем использования энергии взрыва зарядов определенной инструкции.

Проведенными экспериментальными исследованиями подтверждены оретические расчеты и доказана практическая возможность применения эедлагаемой технологии для выемки угля из пластов как крутого, так и >ризонтального залегания.

С точки зрения экологии, внедрение предложенных технологических ;шений в практику работы угольных предприятий будет вести к сокращению 1грязнения отвалов угольными примесями, снижению вероятности шовозгорания угля в отвалах техногенной нагрузки на окружающую среду.

VLADIMIR E. KOSATCHEV ( RUSSIA )

" Substantiation and working, out the technology of selection grave smallpover steep coal layers"

The traditional technological systems of working out the steep coal layers do ot propose to select coal from the layers than 2-3 meters. Nowadays these ipplays of the coal are goeing out.

The proposed explosive heap technology is based on selection coal from mallpover steep coal layers by using energy of explosion.

The number of experimental research confirm the theoretic calculations and irove the practical oportunity of using the proposed technology for working out coal rom steep and horizontal layers.

According to ecology application the proposed technology to production onducts to reduction of enviromental pollection.

27.08.98г. Объем 1п. л. Тир, 100_'¿ак. 558

Тип. РУДН, Орджоникидзе, 3