Обоснование организационно-технологических методов ведения горных работ в сложных горнотехнических и геокриологических условиях открытой разработки угольных месторождений

Дорофеев, Виктор Андреевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование организационно-технологических методов ведения горных работ в сложных горнотехнических и геокриологических условиях открытой разработки угольных месторождений
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование организационно-технологических методов ведения горных работ в сложных горнотехнических и геокриологических условиях открытой разработки угольных месторождений"

На правах/щкописи

ДОРОФЕЕВ Виктор Андреевич

ОБОСНОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

МЕТОДОВ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ В СЛОЖНЫХ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ И ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (на примере разреза «Восточный»)

Специальность 25.00.22 - Геотехнология подземная, открытая и строительная

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита - 2005

Работа выполнена в ОАО «Читинская угольная компания» и Читинском государственном университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Рашкин Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Федорко Владимир Павлович

кандидат технических наук, доцент Зыков Николай Васильевич

Ведущая организация - ОАО «Востсибгипрошахт», г. Иркутск.

Защита диссертации состоится «10» июня 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете по адресу: 672039, г.Чита, ул. Александрово-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ЧитГУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Факс (3022) 26-43-93. E-mail: root@chitgu ru ученому секретарю диссертационного совета Н.П. Котовой

Автореферат разослан «10» мая 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. геол.-мин.наук

Н.П.Котова

1122.9

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На территории Восточного Забайкалья известно более 100 угольных месторождений и углепроявлений. Разрабатываются Харанорское, Уртуйское и Татауровское буроугольные месторождения. Наиболее сложные горно-технические и горно-геологические условия характерны для Татауровского месторождения: суровость климата; влияние крупной реки Ингода; высокая водообильность; многолетняя мерзлота. Четвертичные отложения содержат кондиционную песчано-гравийную смесь.

В современной технологии ведения горных, буровзрывных и строительных работ в условиях многолетней мерзлоты достигнуты значительные научно-практические результаты, изложенные в трудах В.П. Бакакина, И.П.Балбачан, В.Г. Гольдтмана, И.З. Дроговейко, A.A. Егупова, В.И. Емельянова, И.И.Железняка Д.М.Кушнарева, М.В.Костромина, Г.З.Перльштейна, С.В.Потемкина, В.Г.Пятакова, А.В.Рашкина и др. Однако исследования в этой области при открытой разработке угольных месторождений весьма незначительны и связаны в основном с повышением эффективности бурения взрывных скважин по многолетнемерзлым породам - Н.Н.Страбыкин, В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев и др. Вместе с тем опыт работы разрезов Восточной Сибири, Забайкалья и Якутии, исследования В.П.Федорко показывают, что необходимо разрабатывать специальные технологические схемы ведения буровзрывных (БВР) и горных работ по многолетнемерзлым и коренным породам и создавать экономичную систему осушения разреза и водоотлива. Решению этой актуальной научно-практической задачи посвящена диссертация.

Объект исследования - буровзрывные и вскрышные работы на угольных разрезах в сложных горно-технических и геокриологических условиях.

Предмет исследования - технологические схемы буровзрывных и вскрышных работ в условиях многолетней мерзлоты и высокой обводненности месторождения.

Цель работы - Разработать и обосновать эффективные технологические схемы буровзрывных и вскрышных работ в сложных горнотехнических и геокриологических условиях, усовершенствовать систему осушения и водоотлива.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

- изучить горно-технические и горно-геологические условия буро-угольных месторождений Восточного Забайкалья, состояние технологии открытой разработки, выявить адаптивные границы разреза на основе современных эколого-экономических критериев;

- выявить особенности ведения БВР по мерзлым четвертичным отложениям и коренным породам, позволяющих разработать и обосновать технологические решения по сохранности скважин, гидроизоляции зарядов ВВ, рациональный ассортимент ВВ и параметры;

- разработать и обоснованы технологические схемы взрывания на вскрышных уступах при бестранспортной системе разработки, при валовой и селективной выемке мерзлых четвертичных отложений, коренных пород и деятельного слоя;

- разработать технологические схемы ведения горных работ в условиях многолетней мерзлоты и высокой обводненности месторождения.

Идея работы заключается в том, что повышение эффективности открытой разработки угольных месторождений в сложных горно-технических, гидрогеологических и геокриологических условиях возможно на основе применения рациональных параметров БВР по мерзлым четвертичным отложениям, комбинированных технологических схем вскрышных работ и совершенствования системы водоотлива.

Методы исследований. Обобщение результатов известных технологий, моделирование, опытные взрывы и производственные эксперименты, обработка результатов опытов методом наименьших квадратов, технико-экономический анализ.

Защищаемые научные положения.

1. Разработанные и обоснованные на закономерностях распространения разрушающих деформаций технологические схемы взрывания на вскрышных уступах при бестранспортной системе разработки, при валовой и селективной выемке мерзлых четвертичных отложений, коренных пород и деятельного слоя позволяют улучшить качество дробления массива и сократить потери скважин.

2.Разработанные технологические схемы горных работ на основе послойного солнечно-радиационного оттаивания мерзлых пород четвертичных отложений и совершенствования системы осушения и водоотлива в условиях многолетней мерзлоты и высокой обводненности месторождения обеспечивают планомерность ведения вскрышных работ и высокие технико-экономические результаты добычи угля.

3. Перспективным направлением совершенствования технологии вскрышных и добычных работ является применение предложенного вскрышного агрегата, позволяющего уменьшить объём вторичного рыхления многолетнемерзлых пород, сократить площади внешних отвалов, уменьшить расходы на планировку отвалов при рекультивации нарушенных земель и повысить полноту выемки угля на подтапливаемых участках.

Достоверность и обоснованность защищаемых научных положений обеспечена представительным объёмом опытных взрывов в натурных и производственных условиях, промышленными испытаниями технологических схем ведения буровзрывных и горных работ, крупномасштабным внедрением разработанных технологий в производство с большим экономическим эф-

фектом и фактическим повышением эффективности добычи угля в новых экономических условиях.

Теоретическая значимость и научная новизна диссертации заключается в: выявлении закономерностей распространения разрушающих деформаций при взрывании мерзлых пород, позволяющих обосновать и оценить параметры заложения зарядов и короткозамедленного взрывания; обосновании технологических схем вскрышных работ с применением солнечно-радиационного оттаивания пород.

Практическое значение имеют: технические решения по сохранности взрывных скважин и гидроизоляции зарядов ВВ; параметры БВР по мерзлым четвертичным отложениям и разработанные технологические схемы взрывания на вскрышных уступах при бестранспортной системе разработки, при валовой и селективной выемке четвертичных отложений, коренных пород и деятельного слоя; технология проходки открытой дрены направленными взрывами сосредоточенных скважинных и щелевых зарядов; комбинированные технологические схемы вскрышных работ с применением солнечно-радиационного оттаивания пород; конструкция вскрышного агрегата с системой подвески ковша к забойной и отвальной платформам; система осушения дренажными канавами на глубину деятельного слоя с применением щелевых зарядов и водоотлива с оптимальными сечениями подающих и напорных магистралей, позволяющая сократить перекачку воды в объёме до 2000 м3/час.

Личный вклад автора заключается в формулировке цели и основных задач исследований, обосновании послойного солнечно-радиационного оттаивания мерзлых горных пород, конструкции вскрышного агрегата и системы осушения и водоотлива, организации производственных экспериментов, разработке технологических схем ведения буровзрывных и горных работ по периодам года, обработке и анализе результатов исследований.

Апробация работы. Результаты, основные положения, выводы и рекомендации докладывались на научно-технических совещаниях АО «Востсиб-уголь», ОАО «Читинская угольная компания», ежегодных научно-практических конференциях ЧитГУ (2003,2004), ИрГТУ «Игошинские чтения» (Иркутск, 2003), научном симпозиуме «Неделя горняка»(2004,2005, МГГУ, Москва). Результаты исследований и разработок использованы при разработке проекта реконструкции и развития разреза «Восточный» в ОАО «Востсибгипрошахт» и составлении ОВОС в ЧитГУ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и содержит 170 страниц машинописного текста, включая 43 рисунка, 19 таблиц, список использованной литературы из 70 наименований, 14 приложений.

Автор выражает искреннюю благодарность коллективу кафедры «Открытых горных работ» ЧитГУ за конструктивное обсуждение результатов исследований и моральную поддержку, директору Горного института доценту П.Б.Авдееву за организационную помощь, научному руководителю профессору А.В.Рашкину за научно-методическую помощь при написании диссертации, кандидатам технических наук В.М.Наумову и Ю.Г.Скурихину, горному инженеру Ю.К.Гордееву за организацию опытных работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава содержит характеристику горнотехнических условий и технологических решений открытой разработки угольных месторождений Восточною Забайкалья. На основе анализа состояния разработки Татауров-ского месторождения угля дано обоснование адаптации организационно-технологических решений к современным эколого-экономическим условиям. Сформулированы цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена обоснованию параметров БВР. Выявлены особенности ведения БВР по мерзлым четвертичным отложениям и коренным породам, дан анализ факторов, влияющих на сохранность скважин, и ре-

зультатов испытаний гидроизоляции скважин, заряжания скважин непосредственно после бурения. По выявленным закономерностям распространения разрушающих деформаций определены минимальное расстояние подбоя ДШ при многорядном короткозамедленном взрывании и параметры БВР по мерзлым четвертичным отложениям.

В третьей главе изложены разработки и обоснования технологических схем взрывания на вскрышных уступах при бестранспортной системе разработки, при валовой и селективной выемке четвертичных отложений и коренных пород, при раздельной выемке деятельного слоя многолетнемерз-лых пород. Дана сравнительная эффективность технологических схем взрывания.

Четвертая глава посвящена разработке технологических схем ведения горных работ в условиях многолетней мерзлоты и высокой обводненности месторождения. Рассмотрены технологические схемы экскавации с послойным солнечно-радиационным оттаиванием песчано-галечных пород. Дано обоснование календарных графиков горных работ по периодам года. Изложены исследования вскрышного агрегата с системой подвески ковша к забойной и отвальной платформам. Предложена и обоснована система осушения и водоотлива в условиях приближения горных работ к реке Ингода и возрастающих притоков воды в рабочую зону разреза.

Заключение содержит основные выводы, обобщенные результаты исследований и рекомендации.

Па основе выполненных исследований сформулированы научные положения с изложенными ниже доказательствами.

Первое научное положение. Обширное распространение высокотемпературной осфовной мерзлоты с линзами межмерзлотных вод, наличие слоя песчано-гравийно-галечниковых отложений (ПГТО) переменной мощности от 4,6 м до 13,4 м, большая глубина деятельного слоя (ДС) - до 3 м и повышенная энергоемкость его дробления в зимний период существенно ос-

ложняют производство взрывных работ. Скважины обводнены круглый год, а поступающая из ДС в скважину вода содержит песчано-илистый материал (ПИМ) и заиливает её практически на 50... 100 %. Потери скважин от их заиливания изменяются по блокам от 10 до 40...50 %, составляя в среднем около 25 %. Наиболее высокие потери скважин наблюдаются в период смерзания ДС. Потери длины скважин от заиливания и обрушения стенок изменяются в пределах от 0 % до 80...90 %.Потери скважин от заиливания, обрушения стенок и оттаивания мерзлых пород составляют 10... 15 % в холодный период и 25 % - в теплый период. Наибольшие потери скважин отмечаются в период промерзания ДС - в этот период теряется до 50 % скважин.

Проведены испытания гидроизоляции скважин с помощью надувных емкостей и обсадных труб из стеклопластика с манжетами из микропористой пластовой резины, выявлены их недостатки. В работе приведены схема устройства и результаты испытаний. Наиболее эффективна гидроизоляция зарядов ВВ полиэтиленовыми оболочками. При высокой обводненности гидроизоляция зарядов возможна только в комплексе с заряжанием скважин вслед за бурением. Экспериментальные работы показали, что диаметр оболочки должен быть не более 0,85...0,9 диаметра скважины при толщине пленки 0,15...0,20 мм. При устойчивости скважины менее 5... 15 минут целесообразно использовать секционные заряды массой до 21 кг и длиной 1,5 м.

При взрывании многолетнемёрзлых пород наиболее эффективны ВВ со скоростью детонации не более 2000...2500 м/с. Для обоснования рационального ассортимента были проведены сравнительные испытания относительной мощности различных ВВ заводского и местного изготовления по показателю действия взрыва, объёму воронки взрыва и объёму видимой воронки выброса. По результатам 20 опытных взрывов в сухих скважинах без гидроизоляции зарядов установлены количественные характеристики относительной мощности ВВ, объёмов и качества дробления мерзлых пород. Изменение

ассортимента ВВ позволило существенно уменьшить долю затрат на ВМ в себестоимости 1 м3 вскрыши.

Заряжание и детонация ВВ зависят от наличия высокотемпературной мерзлоты - (-0,2).. (-0,9) °С и ДС. Эти факторы предопределяют необходимость заряжания вслед за бурением во временно сухие скважины и гидроизоляцию заряда.

Для обоснования рациональных схем взрывания изучены закономерности распространения разрушающих деформаций. Из установленных зависимостей следует (рис 1): с увеличением расстояния от заряда темпы прироста необходимого времени возрастают; скорость распространения разрушающих деформаций в ГТГГО ниже, чем в песчаниках и алевролитах, соответственно, начальная скорость распространения разрушающих деформаций и темпы ее уменьшения в песчаниках и алевролитах выше, чем в ПГТО.

Рис. 1. Изменение радиуса

* 4

аГ

о Ч

3 2

о. '

1 0

-- —

т « ■ - —

* 1 - - - ПГГО - | Песчаники ^

0 10 20 30 40 50 60 Время Т, мс

Я(м) разрушающих деформаций во времени Т (мс): 1 - песчано-гравийно-галечниковые отложения; 2 -песчаники, нижняя часть уступа

Методами статистической обработки получены зависимости:

- для ПГТО К = 119,4-4,6х Я2 ■ (1)

- для песчаников К = 192,4-6,6 х Я2. (2)

Начальная скорость разрушения существенно выше в более крепких песчаниках, чем в ПГГО, соответственно - 192,4 м/с и 119,4 м/с.

Высокие потери энергии на трещинообразование в песчаниках предопределяют сравнительно близкие предельные параметры зон разрушения:

для ПГГО Ruh = 5 м, а для песчаников = 5,4 м. Полученные зависимости позволяют оценить время распространения разрушающих деформаций: для

ПГГО R = 0,45 х 4т ; для песчаников и алевролитов R = 0,59 х л/Г . Необходимый интервал времени составляет около 120 мс для ПГГО и около 80 мс - для песчаников.

Полученные данные позволили обосновать параметры БВР для основных групп пород: для мерзлых пород коэффициент сближения зарядов -0,8... 1,4; предельная сетка расположения скважин для ПГГО 5 х 5 м, для песчаников 5,4 х 5,4 м при фактическом удельном расходе ВВ 0,82...0,94 кг/м3; минимальный интервал замедления между рядами, соответственно, 50 мс и 35 мс (из условия распространения разрушающих деформаций в одну сторону на IßRnp)-

Для оценки возможных причин отказов выполнены эксперименты по определению минимального расстояния подбоя детонирующего шнура (ДШ) при различном интервале замедления. При минимальной сетке 3 х 3 м и интервале замедления 35 мс отказы детонации от подбоя ДШ не отмечены. По результатам опытных взрывов скорректирована формула проф. В.К.Рубцова для расчета минимального расстояния подбоя при взрывании мерзлых пород гп = 0,43 X (0,37 + 0,26 y.T)xdj. (3)

Экспериментальные взрывы выполнены с целью выбора рациональной сетки скважин при валовой и селективной выемке ПГГО и коренных пород. С ростом нагрузки на скважины выход фракций -200 мм уменьшается вдвое -с 75...78 % до 32...33 % при близком уровне выхода кусков крупностью +1600 мм - около 13... 17 %. Размер среднего куска при этом увеличивается. При валовом взрывании мерзлых ПГГО и коренных пород с ростом удельного расхода ВВ размер среднего куска взорванной горной массы уменьшается, а производительность экскаватора возрастает (рис.2). Регулирование кускова гости взорванных пород для повышения производительности драглайна ограничено пределами экономической эффективности .

Переход на дорогостоящие водоустойчивые ВВ не обеспечивает требуемого качества дробления пород, но увеличивает себестоимость 1 м3 вскрыши. При удельном расходе ВВ 0,79 кг/м3 применение ТНТ снижает производительность драглайна на 10%, граммонита 30/70 - на 8 %. Использование граммонита 79/21 с гидроизоляцией заряда повышает производительность драглайна на 8 %.

Ру м1/сут

¡5 600 о

§ Л 500 л о.

Ш й 400

5 О

5 2 зоо

200 100 О

Ос

с), мм

2 140 о

* 120 О. 0)

2 100 а

в 80

| 60 ог

5 40 20

\ 2

02 04 06

0 8 1 0 1 2 4. кг/м3

Рис. 2. Изменение размера среднего куска (1) и производительности драглайна(2) от удельного расхода ВВ

Удельный расход ВВ

Расширение сетки скважин с 3 х 3 м до 3,5 х 3,5 м уменьшает расход бурения на 1000 м1 горной массы с 107,5 м до 73,2 м, а удельный расход ВВ -с 1,12 кг/м1 до 0,78 кг/м3 без существенного ухудшения качества дробления. Выполнено несколько опытных взрывов по рыхлению ДС при высоте подус-тупа 3 м, сетке скважин 3 х 3 м и удельном расходе ВВ 0,65...0,7 кг/м3. Качество рыхления мерзлых пород ДС при указанных параметрах в целом высокое - размер среднего куска составляет около 0,22 м, выход габаритных фракций 100 %, выход фракций +800 мм не более 8... 10 %.

При совместном взрывании ПТТО и коренных пород доля первых в массиве уступа достигает 0,74...0,85 при мощности ДС 3 м, который оказывает существенное влияние на качество подготовки пород взрывом - в холодный период года увеличивается выход крупных фракций, в теплое - увеличиваются потери скважин от заиливания. При совместном взрывании ПТТО и коренных пород с расширением сетки скважин несколько улучша-

ются основные технико-экономические показатели - удельный расход ВВ и бурения уменьшаются.

Выборочные хронометражные наблюдения за работой экскаваторов ЭШ-10.70 и ЭКГ-5 позволили оценить влияние качества дробления на продолжительность времени черпания разрушенных пород в зависимости от сетки скважин (размера среднего куска). При разработке верхней части навала с кусками мерзлой корки ДС продолжительность цикла (27 с) выше, чем при черпании пород в средней части навала и ниже (23 с). Легче черпаются породы у нерабочего борта блока (15 с). Установлены зависимости продолжительности черпания от размеров сетки скважин при валовом взрывании нижнего подуступа и уступа в целом. Опытные взрывы показали, что продолжительность черпания экскаватора ЭШ-10.70 увеличивается в среднем с 25 с при сетке 3 х 3 м до 36 с при сетке 4 х5 м.

Технологические схемы взрывания разработаны по результатам экспериментальных взрывов для зарядов диаметром 160 и 216 мм. При работе по Черемховской схеме сброс пород в постоянный отвал составляет 14. .17 %, сброс в предотвал - около 15 %, в то время как по проектной схеме сброс в предотвал составляет не более 8... 12%. При диаметре зарядов 216 мм сброс пород в выработанное пространство достигает 34...42 %, сброс в постоянный огвал возможен до 18...20 %.

Технологическая схема взрывания при валовой вскрыше обеспечивает благоприятные условия для последующих процессов - экскавации, планировки и др.Трудности в применении этой схемы обусловлены ДС. Технология раздельного взрывания и выемки ГТГТО и коренных пород разработана в параметрах: мощность верхнего подуступа ПГГО 7 м; сетка скважин при взрывании ПГГО и коренных пород 3 х 3,5 м и 5 х 5 м, удельный расход ВВ 0,8 кг/м3 и 0,6 кг/м3, соответственно. При раздельном взрывании и выемке повышается стойкое I ь бурового инструмента, обеспечивается попутная добыча ПГС, на 10...20 % увеличивается скорость бурения. Вместе с тем при отра-

ботке верхнего нодуступа не исключаются трудности, обусловленные ДС: в 2,0...2,5 раза увеличивается общее количество взрывов, ухудшается организация работ, снижается сменная производительность буровых станков - по наблюдениям на 1В %, вдвое увеличивается расход СИ.

При фланговых взрывах ширина блока составляет 50 м, а длина блока 25.. .50 м, интервал замедления - 32 мс. При валовой выемке длина забойки -2...4 м, длина заряда 10... 13 м. При этих условиях скорость распространения инициирующего импульса составляет 110... 125 м/с, т.е. меньше нижнего предела безопасного уровня скорости, что приводит к подбоям ДШ в коммутационной сети. Уменьшение интервала замедления не устраняет отказы, так как возникают подбои шнура в скважинах. Кроме того, для улучшения качества подготовки пород к экскавации требуется не уменьшение, а увеличение интервала замедления до 50 мс. При увеличении до 2...3 количества рядов, монтируемых на ступень замедления, скорость инициирования может быть увеличена до 170...220 м/с при интервале замедления 35 мс и 140... 165 м/с при интервале замедления 50 мс.

Для устранения отрицательных проявлений ДС целесообразна раздельная отработка его с регулируемым опережением фронта горных работ. Технологическая схема взрывания с раздельной выемкой ДС рассмотрена с применением скважинных и щелевых зарядов. По расходу ВВ и бурения (нарезания щелей) предпочтительны щелевые заряды. Минимальная мощность мерзлого слоя принята 0,5 м, при меньшей мощности породы ДС удаляются бульдозером или драглайном. Раздельная выемка ДС в период промерзания позволяет исключить его негативные проявления.

Второе научное положение. Предложенные технологические схемы взрывания эффективны в сочетании с организационно-технологическими методами ведения горных работ по осушению месторождения в целом и отрабатываемых заходок, I идроизоляции скважинных зарядов при заряжании вслед за бурением и др.

Осушение разреза осуществляется с помощью открытой дрены (ширина по верху 39 м, по низу 4 м, глубина 10 м, длина 7800 м, общий объем работ 1677 тыс. м3) и водозащитной дамбы высотой 8 м и объемом 1903,3 тыс. м3. С целью сокращения сроков строительства открытую дрену сооружали направленным взрывом сосредоточенных зарядов на выброс. Расход ВВ на взрывание составил 3986 т, средняя ширина развала 82 м, максимальная высота навала при направленном выбросе 5,1 м. Затраты на строительство сокращены на 12 %, сроки строительства - в 2 раза.

Дополнительно для осушения проходились дренажные канавы глубиной 3 м по контуру отрабатываемой заходки. Проходка канав осуществлялась взрывом на выброс щелевых зарядов. Удельный расход ВВ при взрывании на выброс составил 1,4 кг/м3 . Экономический эффект достигается за счет сокращения потерь скважин, уменьшения времени подготовки взрывов и увеличения объемов экскавации.

Осушение ДС повышает эффективность вскрышных работ. В работе рассмотрены два варианта - бульдозерная вскрыша ГОТО и раздельная выемка ПГТО и коренных пород. Технологические схемы экскавации с солнечно-радиационным оттаиванием мерзлых пород и перемещением ПГТО в выработанное пространство были разработаны для первой вскрышной заходки Северной траншеи протяжённостью 1300 м., что позволило сократить объёмы дорогостоящих БВР.

Экскаваторные и бульдозерно-скреперные работы по технологическим схемам выполняются в теплый период года с мая по сентябрь. Средняя глубина оттаивания ГОТО принята по наблюдениям 0,1 м/сут. После удаления ПГТО выполняются экскаваторные работы по песчаникам вскрышного уступа. Схемы экскавации разработаны в варианте, по которому предусматривается послойное оттаивание и перемещение ПГТО во внутренний отвал с первой заходки бульдозерами и скрепером, частичную экскавацию драглайном ЭШ-10.70 ПГТО у рабочего борта, рыхление взорванных песчаников

мехлопатой ЭКГ-8И и экскавацию их драглайном ЭШ-10.70. По технологическим схемам разработаны календарные графики работы экскаваторов на первой вскрышной заходке по всему фронту -1300 м и для ускорения подготовки запасов угля - отдельными блоками по 400.. .450 м.

Ведение вскрышных работ в зимний период. Подготовка мерзлых пород к экскавации зимой осуществляется буровзрывным способом с раздельной выемкой ПГТО и коренных пород. Разработка ведется блоками длиной 300...400 м. Драглайн после отработки ПГТО блока экскавирует взорванные коренные породы. По этой схеме вскрышные породы отрабатываются с момента полного промерзания оттаявших за лето ПГТО с января до весеннего переходного периода. Длина заходки L3 (440 м) находится из объёма вскрыши и переэкскавации зимнего периода, ширины вскрышной заходки, общей мощности вскрыши и коэффициента переэкскавации.

Организация ведения вскрышных пород в весенний переходный период В весенний период осуществляется переход от технологии вскрышных работ зимнего периода к технологии летнего периода. Продолжительность весеннего периода Вц (сут.) определяется временем перехода температуры окружающего воздуха через «0 °С», среднесуточной скоростью оттаивания и временем на буровзрывные работы по первой части блока коренных пород.

Использование бульдозеров для послойной вскрыши ПГТО эффективно в период с 21 апреля по 6 октября. Максимальная продолжительность весеннего переходного периода составляет Вп = 56 сут.

Работа бульдозеров с послойным удалением 111 1 О начинается 21 апреля впереди драглайна. Максимальное расстояние между забоем экскаватора и первым бульдозерным блоком определяется по формуле из условия отработки экскаваторной заходки (с учетом переэкскавации) за период Вп при заданной производительности экскаватора.

Буровзрывная подготовка 111 1 О в переходный период должна заканчиваться до его начала - до 12.04. При отвлечении вскрышного экскаватора от

работ по выемке ПГГО подготовленный буровзрывными работами вскрышной фронт для работы экскаватора до конца переходного периода определяется производительностью экскаватора и продолжительностью периода.

Ведение вскрышных работ в летний период. Летний период (с 11 июня по 30 ноября) характеризуется тем, что ГОТО перемещаются в выработанное пространство бульдозерами послойно по мере их оттаивания. Коренные породы отрабатываются по обычной технологии. Длина заходки Ьл (м) определяется по формуле , _ Ом

ЛнхН2х(\+кП)

(4)

где Q/i - объём вскрыши и переэкскавации за летний период, м3; А„ - ширина вскрышной заходки; Hi - мощность вскрыши по коренным породам, м; к/j - коэффициент переэкскавации - отношение объёма переэкскавируемых 111 1 О к объёму коренных пород.

Послойная вскрыша бульдозером ПГТО с последнего блока на полную их мощность заканчивается 6 октября, что составляет 166 суток. По продолжительности эффективной работы бульдозера за теплый сезон «с, средней мощности 111 1 О Я/ и минимальной среднесуточной глубине оттаивания ПГГО hc определяется количество бульдозерных блоков за сезон -

"ьл = "cXfl' . Длина блока определяется по формуле

__ NCM хпх г .

'ил ~ J . ' \JJ

Ahxhr

где NCm - сменная производительность бульдозера, мэ; п - количество рабочих

смен бульдозера в сутки; Аб - ширина бульдозерной заходки, м; г - коэффициент, учитывающий время на текущие ремонты бульдозера.

Количество бульдозеров на вскрыше ГОТО для подготовки фронта работ одному вскрышному экскаватору на весь летний период составит

п ¿ЛхАхЯ1 _ (6)

пс х Нсм хпхг

Организация вскрышных работ в осеннее-зимний переходный период (с 1 декабря по 15 января), характеризуется постепенным промерзанием ДС. При бурении скважин на полную мощность ПГГО после извлечения става шнеков скважина заиливается. Повторное бурение нижнего слоя галечников достигает 70% от основного его объема. Основным и надежным является способ перемещения оттаявшего ДС вскрышным экскаватором. Эта работа осуществляется в III декаде октября -1 декаде ноября. Длина блока экскаваторной заходки Ь0 (м) определяется по формуле (4) с объёмом вскрыши и переэкскавации осенне-зимнего переходного периода.

Время г0 отработки ДС этого блока определяется по формуле

Т _ ^а х А? х /у\

0 р ' ^ '

Гс

где - мощность оттаявшего ДС, м; Рс - производительность вскрышного экскаватора, м3/сут.

Вскрышные работы в осенне-зимний, зимний и весенний периоды производятся по аналогичным технологическим схемам - с раздельной последовательной выемкой ПГТО и коренных пород и подготовкой их к выемке буровзрывным способом. Длина заходки Ь (м) в эти периоды определяется по формуле

, _ е-а.

Ад X ff X(1 +

(8)

где Q - объем вскрыши и переэкскавации, выполняемый вскрышным экскаватором при расчетной суточной его производительности, м3.

В результате внедрения технологии буровзрывных и вскрышных работ за период с 1990 по 2004 гг. уменьшены объёмы бурения скважин с 148 тыс.м до 8,12 тыс.м, расход ВВ с 2238 тонн до 35,7 тонн, расход ДШ с 178 тыс.м до 26,7 тыс.м и объёмы взорванной горной массы с 2544 тыс.м3 до 53,7 тыс.м3.

Эксплуатационные затраты на производство БВР сократились с 81 млн р. на 1млн тонн добытого угля до 880 тыс. р.( в ценах 2000 г.).

Для повышения эффективности горных работ при высокой обводненности необходимо реализовать крупные мероприятия - отвести русло р. Ин-года, соорудить барражную завесу для защиты разреза от подруслового потока, опережающие дренажные траншеи и водосборники и сеть дренажных и нагорных траншей, пробурить водопонижающие скважины на участках с большой мощностью ПГГО. На основе анализа работы насосных установок главного водоотлива разработаны мероприятия по оптимизации сечений подающих и напорных магистралей, что позволило повысить производительность насосов и снизить расход электроэнергии на 26,3 %.

Фронт горных работ перемещается по падению пласта и это создает благоприятные условия для организованного сбора и отвода внутрикарьер-ных вод. Разработана система внутрикарьерного водоотлива, которая включает опережающую дренажную траншею (ОДТ), систему водосборных канав-осушителей и канав-собирателей в почве пласта для стока воды в ОДТ. Рабочие заходки отрабатываются в направлении от ОДТ к флангам. Сооружение центрального водоотлива позволило ликвидировать местные водоотливы, уменьшило поступление воды через дренажные выработки в водосборники и значительно сократило затраты на перекачку воды. После монтажа и запуска насосных установок отпала необходимость в дополнительной перекачке воды в объеме 2000 м3/час, что уменьшило затраты на водоотлив в размере 3,2 млн рублей в год.

Третье научное положение. Одним из направлений снижения затрат при разработке угольных месторождений в сложных горно-технических условиях является создание нового оборудования, позволяющего вести вскрышные работы без переэкскавации пород. Предложена конструкция вскрышного агрегата с системой подвески ковша к забойной и отвальной платформам (рис.3). Работоспособность системы и исследования процесса черпания,

транспортировки породы и разгрузки ковша проводились на моделирующей установке в масштабе 1:25. Ковш к тягово-несущему канату подвешивался двумя способами: с традиционным расположением блока уравновешивающего каната и со смещением блока этого каната. Исследования показали, что рациональнее применять ковш с традиционным расположением блока. Наибольшие натяжения канаты испытывают при расположении ковша над верхней бровкой отвальной заходки. Максимальное суммарное натяжение тягового и тягово-несущего канатов отвальной платформы составляет 1824 кН. Определена нагрузка на стреле отвальной платформы - при расстоянии между платформами 300 м, высоте уступа 50 м, ширине заходки 40 м и вместимости ковша 20 м3 наибольшая опорная нагрузка (при расположении груженого ковша над верхней бровкой отвальной заходки) составляет 1866 кН, расчетная -1776 кН. Масса платформ составляет: забойной - 533 т, отвальной - 840 т и не превышает массу драглайна ЭШ-20.90- 1740 т.

Рис. 3. Схема работы вскрышного агрегата при вскрытии угольного пласта: 1 - вскрышная платформа: 2 - отвальная платформа; 3 - ковш; 4 - тя-гово-несущий канат; 5 - тяговый канат

При ведении работ с использованием вскрышного агрегата переэкскавация породы отсутствует, что позволяет вести разработку мно-голетнемерзлых пород узкими вскрышными заходками и снизить объемы

рыхления взорванных пород и пород предотвала, а в теплое время года исключить повторное рыхление.

Вскрышной агрегат формирует плоский отвал, поэтому объем планировки уменьшается до 0,4...0,5 м3/м2 или в 8... 10 раз. Технологические возможности агрегата позволяют увеличить высоту вскрышного уступа по коренным породам до 40 м и исключить транспортную систему разработки. С помощью агрегата эффективно извлекается уголь на подтопленных участках - складированием угля на верхней площадке вскрышного уступа или погрузкой в автотранспорт.

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований содержится решение задачи повышения эффективности открытой разработки угольных месторождений в сложных горнотехнических и геокриологических условиях Восточного Забайкалья на основе применения рациональных параметров буровзрывных работ по мерзлым четвертичным отложениям, комбинированных технологических схем вскрышных работ и совершенствования системы водоотлива, имеющей существенное значение для угледобывающей промышленности региона.

Основные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. Выполненный комплекс инструментальных наблюдений и технологических расчетов позволил обосновать технологические схемы взрывных работ в сложных горнотехнических, гидрогеологических и геокриологические условиях Татауровского буроугольного месторождения. Сохранность взрывных скважин повышается осушением ДС многолетней мерзлоты, увеличением диаметра взрывных скважин и применением устройств крепления и гидроизоляции устьевой части их. Надежность детонации зарядов ВВ достигается гидроизоляцией зарядов и заряжанием скважин вслед за их бурени-

ем. Предельная зона распространения разрушающих деформаций при удельном расходе ВВ 0,8...0,94 кг/м3 составляет 5 м для ПГТО и 5,7 м для коренных пород, а минимальное расстояние подбоя при интервалах замедления 35...50 мс составляет 1... 1,5 м, но не более 2 м. Рекомендуемая сетка скважин при совместном и раздельном взрывании четвертичных отложений и коренных пород при диаметре зарядов 150... 160 мм составляет 4 х 4 м.

2.На основании опытных взрывов, теоретических и экспериментальных исследований практически реализованы: технология заряжания вслед за бурением скважин; работы по проходке открытой дрены и дренажных канав по контуру отрабатываемых заходок; типовой проект массового взрыва; организовано изготовление полиэтиленовых оболочек, что позволило исключить из ассортимента применяемых ВВ дорогостоящие граммонит 30/70 и грануло-тол; рекомендации по монтажу коммутационной сети.

3. Установлено, что технология раздельного взрывания четвертичных отложений и коренных пород не превосходит по технико-экономическим показателям технологию совместного взрывания. Разработанная технологическая схема предварительного рыхления и удаления пород ДС позволяет сократить потери скважин и уменьшить влияние его на дробление массива. Рекомендована технология фронтальных взрывов с производством вскрышных работ по Черемховской схеме, что повышает использование энергии взрыва для частичного сброса пород в постоянный отвал и предотвал.

4. Разработаны технология проходки открытой дрены направленными взрывами сосредоточенных скважинных и щелевых зарядов, позволяющая

уменьшить срок сооружения дрены с 1___1,5 лет до 5...6 месяцев и затраты

на 119 тыс. рублей или на 12 %, и технология проходки дренажных канав на глубину ДС вдоль границ 1..2 заходок с применением щелевых зарядов.

обоснованы технологические схемы ведения вскрышных работ для зимнего, летнего и переходных осеннего и весеннего периодов года. Внедрение этих схем позволило за период с 1990 по 2004 гг. уменьшить годовые объёмы бурения скважин в 18 раз, расход ВВ - в 60 раз, удельный расход ВВ - в 1,3 раза и объёмы взорванной горной массы - в 47 раз. Эксплуатационные затраты на производство БВР сократились с 81 млн р. на 1 млн тонн добытого угля до 880 тыс. р.( в ценах 2000 г.). Выбросы пыли и ядовитых газов и размеры платежей за загрязнение атмосферного воздуха уменьшены при бурении скважин в 15 раз и при массовых взрывах - в 64 раза.

6. Предложена новая технология ведения вскрышных и добычных работ агрегатом с вскрышной (добычной) и отвальной (разгрузочной) платформами, позволяющая уменьшить объем вторичного рыхления многолет-немерзлых пород на 30...40 %, сократить площади внешних отвалов, уменьшить расходы на планировку внутреннего отвала в 8... 10 раз, повысить полноту извлечения угля на участках подтопления, снизить себестоимость вскрышных работ на 15...25 %.

7. Разработанная система осушения и внутрикарьерного водоотлива позволила уменьшить перекачку воды на 2000 м3/час и снизить затраты на водоотлив на 3,2 млн р. в год

8. В результате успешного внедрения эффективных организационно-технологических решений и методов ведения буровзрывных и вскрышных работ, системы осушения и водоотлива добыча угля и производительность разреза по горной массе возросли в 1,5... 1,7 раза, себестоимость добычи угля снизилась в 7,6 раза, а себестоимость вскрыши - более чем в 100 раз.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Скурихин Ю.Г., Гордеев Ю.К., Дорофеев В.А. Результаты исследований вскрышного агрегата // Уголь. - 1996.- № 6.- С. 34-36.

2. Рашкин A.B..Авдеев П.Б., Дорофеев В.А. Обоснование предельной глубины разреза «Восточный» в современных экономических условиях.- В кн.:Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири/ Сб.научн.тр.,Четвертый вып.- Иркутск: ИрГТУ, 2004.- С.60-63.

3. Совершенствование системы водоотлива на разрезе «Восточный»// Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004.- № 6.- С.244-246.

4. Дорофеев В.А., Авдеев П.Б., Селезнев С.Ю. Производство буровзрывных работ в условиях разреза «Восточный» //Вестник Читинского государственного университета: Вып. 36. Спец.вып., посвященный 30- летию Горного института.- Чита: ЧитГУ, 2004,- С. 52-56.

5. Дорофеев В.А., Авдеев П.Б., Селезнев С.Ю. Обоснование технологических параметров буровзрывных работ на разрезе «Восточный» // Вестник Читинского государственного университета: Вып.34 - Чита: ЧитГУ, 2004,-С.35-41.

Лицензия ЛР №020525 от 02.06.97 Подписано в печать 4 мая 2005 г. Формат 60 х 84 1/16

Усл.печ.л. 1,0_Тираж 100 экз._Заказ № 64

Читинский государственный университет Ул. Александро-Заводская. 30, г.Чита. 672039

РИК ЧитГУ

#10756

РНБ Русский фонд

2006-4 11829

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Дорофеев, Виктор Андреевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ.

1.1.Характеристика минерально-сырьевой базы угольных месторождений Восточного Забайкалья.

1.1.1. Угольные ресурсы России. Общие сведения.

1.1.2.Угольные месторождения Восточного Забайкалья.

1.1.3. Современное состояние добычи угля в Читинской области.

1.2. Горно-технические и горно-геологические условия разработки Татауровского буроугольного месторождения.

1.2.1 Природно-климатические условия месторождения.

1.2.2 Горно-геологическая характеристика месторождения.

1.2.3 Оценка гидрогеологических условий месторождения.

1.3. Современное состояние разработки месторождения.

1.4. Адаптация организационно-технологических решений к современным эколого-экономическим условиям.

1.5. Цели и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ.

2.1.Особенности ведения буровзрывных работ по мерзлым четвертичным отложениям и коренным породам.

2.2. Повышение сохранности скважин и гидроизоляция зарядов ВВ.

2.2.1. Анализ факторов, влияющих на сохранность скважин, и результатов испытаний гидроизоляции скважин.

2.2.2. Разработка технологии заряжания с гидроизоляцией зарядов ВВ.

2.2.3 Особенности и перспективы заряжания скважин непосредственно после их бурения.

2.3. Обоснование рационального ассортимента взрывчатых веществ.

2.3.1 Сравнительные испытания различных типов ВВ.

2.3.2 Оценка ассортимента ВВ для взрывания вскрышных пород.

2.4. Параметры буровзрывных работ по мерзлым четвертичным отложениям.

2.4.1 Закономерности распространения разрушающих деформаций.

2.4.2 Обоснование минимального расстояния подбоя детонирующего шнура при многорядном короткозамедленном взрывании.

2.4.3 Обоснование параметров сетки скважин и удельного расхода ВВ.

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВЗРЫВАНИЯ.

3.1. Обоснование параметров технологических схем взрывания на вскрышных уступах при бестранспортной системе разработки.

3.2. Технологическая схема взрывания при валовой выемке четвертичных отложений и коренных пород.

3.3. Технологическая схема взрывания при селективной выемке четвертичных отложений и коренных пород.

3.4. Технологическая схема взрывания с раздельной выемкой деятельного слоя многолетнемерзлых пород.

3.5. Оценка эффективности технологических схем взрывания.

3.6. Выводы.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

И ВЫСОКОЙ ОБВОДНЕННОСТИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

4.1.Комбинированные технологические схемы вскрышных работ с применением драглайнов, бульдозеров и скреперов.

4.1.1 Технологические схемы экскавации с оттаиванием и перемещением песчано-галечных пород.

4.1.2 Разработка многолетнемерзлых пород по периодам года.

4.2.Исследования вскрышного агрегата с системой подвески ковша к забойной и отвальной платформам.

4.3. Обоснование технологических схем осушения разреза.

4.3.1 Анализ проектных схем осушения разреза.

4.3.2 Совершенствование системы водоотлива на разрезе.

4.4. Технико-экономическая эффективность организационно-технологических методов ведения горных работ.

4.5. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование организационно-технологических методов ведения горных работ в сложных горнотехнических и геокриологических условиях открытой разработки угольных месторождений"

В современной технологии ведения горных, буровзрывных и строительных работ в условиях многолетней мерзлоты достигнуты значительные научно-практические результаты, изложенные в трудах В.П. Бакакина (1958), И.П.Балбачан(1974,1979), В.Г. Гольдтмана, И.З. Дроговейко (1981), А.А. Егу-пова (1981,1991), В.И. Емельянова (1976,1978), И.И.Железняка Д.М.Кушнарева (1973,1983,1985), М.В.Костромина (1994), Г.З.Перльштейна (1979), С.В.Потемкина (1991), В.Г.Пятакова (1994), А.В.Рашкина (2004) и др. Однако исследования в этой области при открытой разработке угольных месторождений весьма незначительны и связаны в основном с повышением эффективности бурения взрывных скважин по многолетнемерзлым породам -Н.Н.Страбыкин (1989), В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев и др. (1983,1985,1993). Вместе с тем опыт работы разрезов Восточной Сибири, Забайкалья и Якутии, исследования В.П.Федорко (2000), Г.К.Островского (1993), В.М.Наумова и др. показывают, что необходимо разрабатывать специальные технологические схемы ведения буровзрывных (БВР) и горных работ по многолетне-мерзлым и коренным породам и создавать экономичную систему осушения разреза и водоотлива. Решению этой актуальной научно-практической задачи посвящена диссертация.

Предмет исследования — технологические схемы буровзрывных и вскрышных работ в условиях многолетней мерзлоты и высокой обводненности месторождения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- изучить горно-технические и горногеологические условия буро-угольных месторождений Восточного Забайкалья, состояние технологии открытой разработки, выявить адаптивные границы разреза на основе современных эколого-экономических критериев;

- разработать и обосновать технологические схемы взрывания на вскрышных уступах при бестранспортной системе разработки, при валовой и селективной выемке мерзлых четвертичных отложений, коренных пород и деятельного слоя;

Защищаемые научные положения.

Практическое значение имеют: технические решения по сохранности взрывных скважин и гидроизоляции зарядов ВВ; обоснованные параметры БВР по мерзлым четвертичным отложениям и разработанные технологические схемы взрывания на вскрышных уступах при бестранспортной системе разработки, при валовой и селективной выемке четвертичных отложений, коренных пород и деятельного слоя; технология проходки открытой дрены направленными взрывами сосредоточенных скважинных и щелевых зарядов; комбинированные технологические схемы вскрышных работ с применением солнечно-радиационного оттаивания пород; конструкция вскрышного агрегата с системой подвески ковша к забойной и отвальной платформам; усовершенствованная система осушения дренажными канавами на глубину деятельного слоя с применением щелевых зарядов и водоотлива с оптимальными сечениями подающих и напорных магистралей, позволяющая сократить перекачку воды в объёме до 2000 м /час.

Апробация работы. Результаты, основные положения, выводы и рекомендации докладывались на научно-технических совещаниях АО «Востсиб-уголь», ОАО «Читинская угольная компания», ежегодных научнопрактических конференциях ЧитГУ (2003,2004), ИрГТУ «Игошинские чтения» (Иркутск, 2003), научном симпозиуме «Неделя горняка»(2004,2005, Ml ГУ, Москва). Результаты исследований и разработок использованы при разработке проекта реконструкции и развития разреза «Восточный» в ОАО «Востсибгипрошахт» и составлении ОВОС в ЧитГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей в журнале «Уголь», сборнике научных трудов «ГИАБ» и Вестнике ЧитГУ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и содержит 145 страниц машинописного текста, включая 43 рисунка, 19 таблицы, список использованной литературы из 70 наименований, 14 приложений.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Дорофеев, Виктор Андреевич

Основные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. Выполненный комплекс инструментальных наблюдений и расчетов позволили обосновать технологические схемы взрывных работ в сложных горнотехнических, гидрогеологических и геокриологические условиях Та-тауровского буроугольного месторождения. Для повышения сохранности взрывных скважин целесообразно осушение ДС многолетней мерзлоты, увеличение диаметра взрывных скважин и применение устройств крепления и гидроизоляции устьевой части их. Надежность детонации зарядов ВВ достигается гидроизоляцией зарядов и заряжанием скважин вслед за их бурением. Предельная зона распространения разрушающих деформаций при удельном расходе ВВ 0,8.0,94 кг/м составляет 5 м для ПГГО и 5,7 м для коренных пород, а минимальное расстояние подбоя при интервалах замедления 35.5О мс составляет 11,5 м, но не более 2 м. Рекомендуемая сетка скважин при совместном и раздельном взрывании четвертичных отложений и коренных пород при диаметре зарядов 150. 160 мм составляет 4 х 4 м.

2. На основании опытных взрывов, теоретических и экспериментальных исследований практически реализованы: технология заряжания вслед за бурением скважин; работы по проходке открытой дрены и дренажных канав по контуру отрабатываемых заходок; типовой проект массового взрыва; организовано изготовление полиэтиленовых оболочек, что позволило исключить из ассортимента применяемых ВВ дорогостоящие граммонит 30/70 и гранулотол; рекомендации по монтажу коммутационной сети.

3. Установлено, что раздельное взрывание четвертичных отложений и коренных пород не имеет технико-экономических преимуществ перед совместным взрыванием. Разработана и внедрена технологическая схема предварительного рыхления и удаления пород ДС, позволяющая сократить потери скважин и уменьшить влияние его на дробление массива. Рекомендована технология фронтальных взрывов с производством вскрышных работ по Черемховской схеме, что позволяет использовать энергию взрыва для частичного сброса пород в постоянный отвал и предотвал.

4. Разработаны технология проходки открытой дрены направленными взрывами сосредоточенных скважинных и щелевых зарядов, позволяющая уменьшить срок сооружения дрены с 1.1,5 лет до 5.6 месяцев и затраты на 119 тыс. рублей;или на 12 %, и технология проходки дренажных канав на глубину ДС вдоль границ 1 .2 заходок с применением щелевых зарядов.

5. Впервые для угольных месторождений разработаны технологические схемы вскрышных работ с послойным солнечно-радиационным оттаиванием многолетнемерзлых пород четвертичных отложений. Разработаны и обоснованы технологические схемы ведения вскрышных работ для зимнего, летнего и переходных осеннего и весеннего периодов года. Внедрение этих схем в сочетании с применением усовершенствованных схем взрывания позволило за период с 1990 по 2004 гг. уменьшить годовые объёмы бурения скважин в 18 раз, расход ВВ — в 60 раз, удельный расход ВВ в 1,3 раза, расход ДШ в 6,7 раза и объёмы взорванной горной массы в 47 раз. Эксплуатационные затраты на производство БВР сократились с 81 млн.р. на 1 млн.тонн добытого угля до 880 тыс. р.( в ценах 2000 г.). Выбросы пыли и ядовитых газов и размеры платежей за загрязнение атмосферного воздуха уменьшены: при бурении скважин - в 15 раз и при массовых взрывах — в 64 раза.

6. Предложена новая технология ведения вскрышных и добычных работ агрегатом с вскрышной (добычной) и отвальной (разгрузочной) платформами, системой тягово-несущего и тягового канатов и ковшом драглайна на подвеске, позволяющая отказаться от транспортной схемы ведения вскрышных работ, уменьшить объем вторичного рыхления многолетнемерз-лых пород на 30.40 %, сократить площади внешних отвалов, уменьшить расходы на планировку внутреннего отвала в 8. 10 раз, повысить полноту извлечения угля на участках подтопления, снизить себестоимость вскрышных работ на 15. .25 %.

7. Разработанная система осушения и внутрикарьерного водоотлива позволила уменьшить перекачку воды на 2000 м3/час и снизить затраты на водоотлив на 3,2 млн. руб в год.

8. В результате успешного внедрения эффективных организационно-технологических решений и методов ведения буровзрывных и вскрышных работ, системы осушения и водоотлива добыча угля и производительность разреза по горной массе возросли в 1,5.1,7 раза, себестоимость добычи угля снизилась в 7,6 раза, а себестоимость вскрыши - более чем в 100 раз.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Дорофеев, Виктор Андреевич, Чита

1. Азаркович А.С., Давыдов С.А. Основные положения для проектирования взрывных работ методом скважинных зарядов. Взрывное дело, 47/4, Недра, 1961.

2. Авдеев Ф.А., Барон В.Л. и др. Производство массовых взрывов. Недра, 1977.

3. Бакакин В.П. Основы ведения горных работ в условиях вечной мерзлоты.- М.: Металлургиздат, 1958.-231 с.

4. Балбачан И.П. Шлойдо Г.А., Юрко А.А. Рыхление мерзлых грунтов взрывом М.: Недра, 1974.- 104 с.

5. Балбачан И.П. Взрывные работы в мерзлых грунтах.- М.: ЦНИЭИУголь, 1979.

6. Басистов М.А. и др. Буровзрывные работы при рыхлении мерзлых грунтов на строительстве БАМа. Взрывное дело, сб. № 64/43, М.: Недра, 1984.

7. Беляков Ю.И. О максимальном размере кусков пород при работе одноковшовых экскаваторов // Горный журнал. — 1980. № 12.

8. Берцов Г.В., Давыдов С.А., Коренистов А.В. О взрываемости скальных горных пород в условиях вечной мерзлоты // Гидротехническое строительство. — 1980.- № 3.- с.26-28.

9. Буровая установка У Л Б 130 // Горный журнал. — 1985. - № 4.

10. Буровзрывные работы на угольных разрезах / Н.Я.Репин, В.П.Богатырев, В.Д.Буткин и др. Под ред. Н.Я.Репина.- М.: Недра, 1987,254 с.

11. Глоба В.М. Буровзрывные работы при строительстве магистральных трубопроводов и подземных хранилищ. Недра, 1984.

12. Глушков Ю.П., Козлов В.А.Геокриологические условия и их влияние на разработку Татауровского буроугольного месторождения: М-лы региональной конф. «Инженерно-геокриологические проблемы Забайкалья».-Чита: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1987.-С.13-17.

13. Н.Данилов В.П.Проблемы минерально-сырьевой базы угольной промышленности И Минеральные ресурсы России.- 1992.-№ 6.-С.9-12.

14. Дорофеев В.А. Совершенствование системы водоотлива на разрезе «Восточный»// Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2004.- № 6.- С.244-246.

15. Дорофеев В.А., Авдеев П.Б, Селезнев С.Ю. Производство буровзрывных работ в условиях разреза «Восточный» //Вестник Читинского государственного университета: Вып. 36. Спец.вып., посвященный 30- летию Горного института.- Чита: ЧитГУ.- 2005.- С. 52-56.

16. Дорофеев В.А., Авдеев П.Б., Селезнев С.Ю. Обоснование технологических параметров буровзрывных работ на разрезе «Восточный» // Вестник Читинского государственного университета: Вып.34 — Чита: ЧитГУ.-2004.- С.35-41.

17. Дроговейко И.З. Разрушение мерзлых грунтов взрывом. М.:, Недра, 1981.-243 с.19.3абелин С.Н. Высокорентабельное предприятие ОАО «Читинская угольная компания» // Журнал «Уголь». 2002. - № 8.- С.49-52.

18. Емельянов В.И. Технология бульдозерной разработки вечномерзлых россыпей.- М.: Недра, 1976.- 286 с.

19. Емельянов В.И.Техника и технология подготовки многолетнемерзлых пород к выемке. М.:Недра, 1978.- 280 с.

20. Егупов А.А. Взрывные работы в условиях многолетней мерзлоты.- М.: Недра, 1981. 103 с.

21. Егупов А.А. Использование энергии взрыва при разработке многолет-немерзлых россыпей.- М.: Недра,1991.- 224 с.

22. Исаков А.Г., Кусков A.M. Выбор и разработка технологии заряжания обводненных скважин для условий Дукатсткого карьера // Колыма. 1984, №5.

23. Исследование процесса промерзания обводненных взрывных скважин в многолетнемерзлых породах / А.А.Шебаршов, В.М.Власов, И.Ф.Бондаренко, А.Т.Ведин // Технология открытой разработки полезных ископаемых: Сб.науч. тр. ФПИ.- Фрунзе, 1979.- С. 127- 137.

24. Костромин М.В.Разработка научно-методических основ и организационно-технологических методов повышения эффективности дражных разработок россыпей: Дисс.на соиск.уч.ст.д-ра техн.наук.-Хабаровск: ИГД ДВО РАН-1994.-70 с.

25. Кочубей И.И., Пазынич А.Ю. Опыт производства буровзрывных работ на разрезе «Нерюнгринский «/ В кн.: Проблемы взрывного дела // Сборник статей и докладов № 1 -2002.- М.: МГГУ, 2002.- с.25-34.

26. Кушнарев М.Ф., Зонтович Ю.К., Москаленко М.В. Взрывание обводненных пород на разрезах водонеустойчивыми ВВ. ЦНИЗИуголь, М., 1983, вып. 2.

27. Кузнецов Г.В., Тихомиров А.П. и др. Технология буровзрывных работ с заряжанием скважин вслед за бурением // Горный журнал. — 1974. №7.

28. Кушнарев Д.М. Использование энергии взрыва в строительстве.- М.: Строительство.-1973.- 288 с.

29. Кушнарев Д.М., Миндели Э.О., Авдеев А.Ф. Справочник по взрывным работам в мелиоративном и водохозяйственном строительстве. М.: Недра, 1985.- 446 с.

30. Лапаев В.Н. Разработка методики определения границ разрезов в условиях рынка (на примере пологопадающих месторождений)/Автореф.дисс.на соиск.уч.ст. канд.техн.наук.- Челя-бинск:НИИОГР.- 1997.-22 с.

31. Леонтьева О.Разрез «Восточный»: горизонты перспектив просматриваются уже сегодня / Журнал «Уголь». № 8.- 2003.- С.16-19.

32. Малахов Г.М., Дядечкин Н.И. и др. Исследование причин отказов сква-жинных зарядов на карьерах Кривбасса // Горный журнал. — 1978. № 11.

33. Малеев Н.Г. История и перспективы угольной промышленности Восточной Сибири./ Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири: Сб. научн. тр.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ,2004.- С.5-11.

34. Мартыненко С.В., Бейсебаев A.M. и др. Устройства для заряжания обводненных скважин на карьерах. Информационный листок № 82-54, КАЗНИИНГИ, Алма-Ата, 1982.

35. Мельников Н.В., Марченко JI.H. и др. Экономичный метод направленных взрывов на выброс // Взрывное дело. -1972.- № 71/28,- М.: Недра, 1972.

36. Миндели Э.О. Разрушение горных пород.- М.: Недра, 1975.- 600 с.

37. Нормативный справочник по буровзрывным работам / Ф.А.Авдеев, В.Л.Барон, Н.В.Гуров, В.Х.Кантор.- М.: Недра, 1986.- 511 с.

38. Островский Г.К., Федорко В.П. Проектирование технологических схем бестранспортной системы разработки.- Иркутск: Изд-во Иркутского университета, 1993.- 224 с.

39. Перетолчин В.А. Вращательное и шарошечное бурение скважин на карьерах. — М.: Недра, 1983.-175 с.

40. Перетолчин В.А., Страбыкин Н.Н.,Долгун Я.Н. и др.Техника, технология и опыт бурения скважин на карьерах/ Под ред. В.А.Перетолчина.-М.:Недра, 1993.-286 с.

41. Перльштейн Г.З. Водно-тепловая мелиорация мерзлых пород на северо-востоке СССР.- Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1979.- 304 с.

42. Потемкин С.В. Оттайка мерзлых пород:Учеб.для вузов.- М.: Недра, 1991.- 160 с.

43. Проектирование взрывных работ / Б.Н. Кутузов, В.А. Валухин, СА.Давыдов и др.- М.:. Недра, 1974.

44. Проектирование взрывных работ в промышленности / Э.Б.Башкуев,

45. A.М.Бейсебаев, В.Ф.Богацкий и др. Под ред. Б.Н.Кутузова.- М.: Недра, 1983.-359 с.

46. Пятаков В.Г. Научно-методическое обоснование интенсификации процессов дражных разработок многолетнемерзлых россыпных месторождений неглубокого залегания: Дисс. на соиск.уч.ст.д-ра техн.наук.- М.: МГГА, 1994.-39 с.и

47. О ведении буровзрывных работ на строительстве Байкало-Амурской магистрали / С.Н.Букин, З.М.Козлова, Т.Ю.Черникова. Под ред. В.П. Подкалюка.- Тында: Бамтрансвзрывпром.- 61с.

48. Подкалюк В.П. и др. Буровзрывные работы на БАМе и их особенности // Горный журнал. — 1984, №6.

49. Повышение эффективности использования станков шарошечного бурения в условиях многолетнемерзлых пород/ Н.Н.Страбыкин,

50. B.А.Перетолчин, Я.Н.Долгун и др.- В кн. Механизация очистных и проходческих работ.-Кемерово:, 1985.-с.127-131.

51. Ракишев Б.Р. и др. Механизированное заряжание взрывных скважин с применением полимерной пленки. Горный журнал, 1984, №11.

52. Растегаев И.К. Машины для вечномерзлых грунтов / Уч.пос. для вузов по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование».- М.: Машиностроение, 1986.-216 с.

53. Рашкин А.В., Авдеев П.Б., Дорофеев В.А.Обоснование предельной глубины разреза «Восточный» в современных экономических условиях //

54. Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири: Сб.научн.тр.,Четвертый вып.- Иркутск.- 2004.- С.60-63.

55. Рашкин А.В., Авдеев П.Б., Субботин Ю.В.Тепловая и водная подготовка горных пород при разработке мерзлых россыпей.-М.:Изд-во «Горная книга»,2004.-352 с.

56. Рубцов В.К. Предупреждение отказов при короткозамедленном взрывании детонирующим шнуром // Горный журнал.- 1962.- №7.

57. Скрипка В.А., Неганов В.П., Федорко В.П. Изучение местного действия взрыва колонковых зарядов ВВ // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.- 1981.- № 3.- С.43-49.

58. Скурихин Ю.Г., Гордеев Ю.К., Дорофеев В.А. Результаты исследований вскрышного агрегата // Уголь. 1996.- № 6.- С. 34-36.

59. Симкин Б.А., Невский B.J1. Техника и технология открытых работ в условиях Севера //. Итоги науки и техники.- Серия « Разработка месторождений твердых полезных ископаемых». Т. 31.-Открытые работы. - М.: ВИНИТИ.- 1985.

60. Справочник взрывника / Под ред. Кутузова Б.Н.-М.: «Недра»,- 1988.-511 с.

61. Справочник по буровзрывным работам (под ред. М.Ф. Друкованного), М., Недра, 1976.

62. Угольная промышленность Дальнего Востока, Забайкалья и Восточной Сибири на рубеже XXI века / Под общей ред. Васяновича А.М.-Владивосток: Изд-во ТАНЭБ.- 1999.- 266 с.

63. Уцын Ю.Б., Козлов В.А., Кусакин А.А., Куклина Г.Л. Роль топливно-энергетического комплекса в устойчивом функционировании объектов экономики Читинской области / Вестник МАНЭБ — 1998.-№ 8,- Чита: Изд.-полиграф.комплекс «Забтранс».- с.32-35.

64. Федорко В.П. Теоретические основы преобразований технологии открытых горных работ / Автореф.дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. Наук.-Иркутск: ИрГТУ, 2ООО.- 35 с.

65. Цепная землеройная машина БТ-150 с модульными приводными механизмами. Марийский ЦНТИ. Информационный листок № 83-12, серия 67. Йошкар-ола, 1983.

66. Чечеткин B.C., Федоров В.П., Ю.Ф.Харитонов и др.Сырьевая база угольной промышленности Читинской области (состояние, перспективы использования и развития)// Ресурсы Забайкалья. — 2004. №3(17),. -С. 14-26.

67. Щадов М.И. Проблемы развития добычи угля и его использование // Горные науки и промышленность. — М.: Недра, 1989.- С. 16-28.

68. Янченко Г.А. Перспективы увеличения использования угля в топливной энергетике России на современном этапе // Горно-информационный аналитический бюллетень.- 1999. № 5.- С.235-238.

Информация о работе

Дорофеев, Виктор Андреевич
кандидата технических наук
Чита, 2005
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование организационно-технологических методов ведения горных работ в сложных горнотехнических и геокриологических условиях открытой разработки угольных месторождений - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы