Обоснование пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа

Хуцишвили, Гурам Алексеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа
ВАК РФ 25.00.21, Теоретические основы проектирования горно-технических систем

Автореферат диссертации по теме "Обоснование пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа"

На правах рукописи

005533997

ХУЦИШВИЛИ ГУРАМ АЛЕКСЕЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПОДЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БРАХИСИНКЛИНАЛЬНОГО ТИПА

Специальность 25.00.21 - "Теоретические основы проектирования горнотехнических систем"

3 ОКТ 2013

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2013

005533997

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет» на кафедре «Подземная разработка пластовых

месторождений»

Научный руководитель

Мельник Владимир Васильевич, доктор технических наук Официальные оппоненты:

Джигрин Анатолий Владимирович, доктор технических наук, директор

Защита диссертации состоится 24 октября 2013 г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д-212.128.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет» (МГГУ) по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

по науке Межведомственной комиссии по взрывному делу при Академии горных наук;

Пальчевский Алексей Юрьевич, кандидат технических наук,

заместитель генерального директора ЗАО «Объединенные машиностроительные технологии»

Ведущая организация

ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» (г. Тула)

Автореферат разослан 24 сентября 2013 г.

доктор технических наук

Ученый секретарь диссерт

Валерий Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На большинстве угольных шахт России реализуются традиционные пространственно-планировочные и технологические решения, не позволяющие достичь мирового уровня технико-экономических показателей функционирования предприятий и полноты извлечения запасов. Так, при существующих подземных геотехнологиях разработки месторождений Кузбасса уровень извлечения запасов углей составляет порядка 55- 60 %.

До сего времени не получают развития технологии отработки запасов угля в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях, позволяющие решить экономические и социальные проблемы не только в угольной отрасли, но и в ряде горнодобывающих регионов в целом.

Одной из основных причин недостаточной эффективности функционирования угольных шахт, осваивающих георесурсы угольных месторождений брахисинклинального типа, является приверженность традиционным пространственно-планировочным и технологическим решениям, заключающимся в выделении обособленных барьерными и охранными целиками горных отводов.

К примеру, для разработки угольных пластов Байдаевской брахисинклинальной складки все месторождение было разделено на 6 шахтных полей («Байдаевская», «Зыряновская», «Абашевская», «Нагорная», «Новокузнецкая», «Юбилейная») и поле разреза «Байдаевский».

Кроме того, несоответствие параметров шахтных полей и структурных особенностей угольных месторождений брахисинклинального типа требованиям современных подземных геотехнологий к размерам рабочих ступеней панелей, выемочных участков является существенным препятствием для внедрения прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений.

Одним из направлений выхода из сложившейся ситуации является переход к освоению георесурсов месторождения брахисинклинального типа одним высокопроизводительным угледобывающим предприятием, обеспечивающим отработку запасов, в том числе и в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях, и, как следствие, повышающим полноту извлечения георесурса.

Угольные месторождения брахисинклинального типа, как правило, представляют собой замкнутые синклинальные складки осадочных пород, имеющие в плане овальную форму, а вмещаемые угольные пласты с периферии складок наклонены к их центрам.

Основными отличительными особенностями угольных месторождений

брахисинклинального типа от других форм (брахиантиклиналь, антиклиналь и др.) являются: изменение с глубиной залегания пластов качества угля, газоносности, водопритоков, объема запасов на рабочих горизонтах, интенсивности проявления горного давления и др; ограничение запасов угля контурами границ брахисинклинальных складок.

Ведущими проектными, проектно-конструкторскими, научно-исследовательскими организациями, а также вузами горного профиля были проведены широкомасштабные исследования по комплексному освоению угольных месторождений брахисинклинального типа.

Однако в настоящее время возникает острая потребность в новых методических подходах к проектированию и освоению георесурсного потенциала угольных месторождений брахисинклинального типа.

В связи с этим исследования по обоснованию пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной разработки участков угольных месторождений брахисинклинального типа, обеспечивающих эффективное и безопасное освоение их георесурсного потенциала с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах, являются достаточно актуальными.

Целью диссертации является обоснование параметров пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа для обеспечения безопасного и эффективного ведения горных работ с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах.

Основная идея работы заключается в обеспечении безопасной и эффективной отработки запасов угольных пластов, залегающих в виде брахисинклинальных складок, с минимальными потерями полезного ископаемого за счёт перехода на реализацию прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений на базе системно-упорядоченного синтеза подземной и физико-химической геотехнологий и рационального сочетания комплексно-механизированной, агрегатно-гидравлической, скважинной гидравлической и механо-гидравлической технологий очистных работ.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Прогрессивные пространственно-планировочные решения по отработке запасов угольных месторождений брахисинклинального типа должны базироваться на принципах рационального формирования вариантов, сочетающих независимую отработку запасов пологой и крутой частей брахисинклинали при

разновременном вскрытии их наклонными осевыми и фланговыми стволами.

2. Рациональность технологических решений по отработке запасов месторождений брахисинклинального типа реализуется на основе сочетания длинных и коротких комплексно-механизированных очистных забоев, а также камерных и камерно-столбовых систем - для отработки запасов пологих частей складок и гидравлической, агрегатно-гидравлической и скважинно-гидравли-ческой для отработки запасов крутых частей складок.

3. Технологические решения, базирующиеся на принципе синтезирования различных способов и средств механизации очистных работ, являются рациональными лишь в рамках определенных пространственно-планировочных решений, отражающих динамику развития во времени и пространстве производственного потенциала предприятия при освоении угольных месторождений брахисинклинального типа.

4. Существенное повышение полноты извлечения запасов месторождения брахисинклинального типа может быть обеспечено за счёт функционирования крупномасштабного предприятия, уровень производственной мощности которого формируется исходя из нагрузок на очистные забои пологой и крутой частей месторождения с выдачей угля по главному наклонному конвейерному стволу.

Научная новизна работы.

- разработаны методические принципы формирования рациональных вариантов проектных, пространственно-планировочных и технологических решений при подземной разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, в направлении повышения безопасности, технологичности и полноты извлечения запасов.

- разработаны варианты принципиальных пространственно-планировоных решений по вскрытию, подготовке и отработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, с учетом специфики горно-геологических и производственно-технических условий синтезирования различных геотехнологий.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

корректным применением современных методов исследований, включающих системный анализ, экономико-математическое моделирование;

- достаточным объемом информации об особенностях геологических и горнотехнических условиях участков угольных пластов, залегающих в виде

брахисинклиналей (14 шахт, 28 участков);

- детальным анализом имеющихся пространственно-планировочных и технологических решений при освоении угольных месторождений брахи-синклинального типа;

положительной апробацией в условиях Кузбасса результатов синтезирования различных геотехнологий отработки угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, на основе рациональных сочетаний комплексно-механизированной, агрегатно-гидравлической, камерной и камерно-столбовой технологий очистных работ.

Научное значение работы заключается в обосновании проектных решений по подземной разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, на основе рационального синтеза подземной и физико-химической геотехнологий с учетом влияния комплекса природных и горнотехнических факторов на технологичность и полноту освоения георесурсов.

Практическое значение работы состоит в повышении эффективности и безопасности подземной отработки запасов угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, при рациональном сочетании комплексно-механизированной, агрегатно-гидравлической, скважинной гидравлической и механо-гидравлической технологий очистных работ.

Реализация выводов и рекомендаций. Варианты технологических решений вскрытия, подготовки и отработки угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, переданы ЗАО «Институт промышленного проектирования угольных предприятий» для составления программ перспективного развития шахт ОАО ОУК «Южкузбассуголь».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 20112012), научно-техническом совете ОАО ОУК «Южкузбассуголь» (Новокузнецк, 2012), научных семинарах кафедры ПРПМ Московского государственного горного университета (Москва, 2011-2013).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 научных статей, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 32 рисунка, 20 таблиц, список литературы из 82 наименований.

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Кузнецову Ю.Н. и доктору технических наук, профессору Агафонову В.В. за консультации при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследованиям, направленным на повышение технологичности разработки угольных пластов, в том числе залегающих в виде брахисинклиналей, посвящены работы ННЦ ГП - ИГД им. A.A. Скочинского, ИПКОН РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ПНИУИ, ВНИИгидроуголь, УкрНИИгидроуголь, ДонНИИ, ДонГТУ, МГГУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА и многих других организаций.

Существенный вклад в развитие теории и практики разработки различных угольных месторождений внесли A.A. Атрушкевич, В.Е. Брагин, A.C. Бурчаков, В.Н. Вылегжанин, JI.H. Гапанович, Н.К. Гринько, Г.И. Грицко,

A.B. Джигрни, П.В. Егоров, С.И. Калинин, И.С. Краткий, В.Ф. Крылов, Ю.Н. Кузнецов, A.C. Кузьмич, В.Г. Лурин, A.C. Малкин, Ю.Н. Малышев, Н.В. Мельников, О.В. Михеев, B.C. Мучник, Л.А. Пучков, A.B. Ремизов,

B.Н. Фрянов, В,А. Федорин, В.Д. Ялевский и др.

В исследованиях перечисленных авторов отмечается перспективность направления по развитию технологий разработки угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, разработан целый ряд технологических схем и рекомендаций.

Особенности залегания пластов в брахисинклинальных складках ограничивают область применения прогрессивных схем вскрытия, подготовки и отработки запасов угля. Для рационального освоения ресурсного потенциала необходим комплексный подход к проектированию схем полного или поэтапного вскрытия запасов всего месторождения, подготовке и отработке запасов угля с оптимальными технологическими параметрами выемочных участков полей из-за их ограниченных размеров. Кроме того, следует учитывать ограничение длины очистного забоя при отработке запасов пластов на участках с переменным углом падения; необходимость повышения требований в части обеспечения безопасности горных работ при добыче угля на обводненных участках пластов под наносами, с углами падения больше 20° на границах складки, при увеличении газоносности и горного давления в направлении к центру брахисинклинальной складки и др.

Кроме этого, следует отметить, что для разработки прогрессивных проектных, пространственно-планировочных и технологических решений необходимо учитывать, что высокая степень концентрации горных работ достигается при применении проектных и технологических решений типа «шахта-лава, шахта-пласт». При этом следует обеспечить безопасное ведение

горных работ с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах.

Поэтому в соответствии с целью диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

анализ геологических структур угольных месторождений Кузбасса брахисинклинального типа;

анализ современного состояния подземной угледобычи на шахтах РФ и за рубежом;

разработка принципов и систематизации проектных и технологических решений при освоении угольных месторождений брахисинклинального типа;

формирование базы данных по применению синтезируемых геотехнологий при освоении месторождений брахисинклинального типа;

разработка вариантов технологических решений по вскрытию, подготовке и отработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей;

формирование экономико-математической модели, определяющей интегральную величину чистого дисконтированного дохода при применении синтезируемых технологий для безопасного ведения горных работ с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах;

апробация разработанных методических положений по синтезированию различных геотехнологий в условиях перспективных месторождений Кузбасса, залегающих в виде брахисинклиналей.

При всем разнообразии морфологических типов складок в Кузнецком угольном бассейне проявляется четко выраженная структурно-тектоническая зональность. В зонах, примыкающих к тектонически активным граничным складчатым системам, развиваются линейные складки, дальше, в глубь бассейна, преобладают брахисинклинальные складки, а в восточной и юго-восточной границе - моноклинальные структуры.

Брахисинклинальные и линейные складки замкнуты по простиранию и представляют собой самостоятельные структуры, отделенные друг от друга в пространстве непродуктивными свитами или крупными тектоническими разломами. Количество таких структур только в зоне интенсивной линейной складчатости может достигать двадцати.

По размерам длин осей, форме и глубине погружения можно выделить следующие пять видов складок:

- брахисинклинали с вытянутыми осями, длина которых достигает 14-25 км, ширина 3-5 км, с широкими округлыми замками, пологими северо-восточными и крутонаклонными юго-западными крыльями, погружающимися до глубины

500-900 м и более (Кемеровский, частично Беловский и Ленинский районы);

- более округлые брахисинклинали с пологим, симметричным падением крыльев. При длине оси 12-22 км ширина складки достигает 6 км; замки округлые, складчатость концентрического типа, нижние рабочие пласты замыкаются на глубине не более 500 м (большая часть Ленинского, частично Беловский и Анжерский районы);

- брахисинклинали с вытянутыми, прослеживающимися на большие расстояния осями с пологими, постепенно погружающимися до глубины 900 м крыльями складок, по своей морфологии переходные к моноклиналям (Байдаевский, Осиновский, Кондомский районы);

- линейные складки (Бачатский, Прокопьевско-Киселевский районы), простирающиеся на 40-60 км при ширине 5-6 км с остроугольными замками, крутым падением крыльев и погружением угольных отложений на глубину более 1000 м;

Анализ геологических структур угольных месторождений Кузбасса показывает, что наиболее сложной формой складчатости является асимметричная брахисинклинальная, которая включает в себя целый ряд других форм.

Из анализа распределения добычи из действующих очистных забоев шахт Кузбасса по мощности и углам падения отрабатываемых пластов следует, что область применения сегодняшней подземной угледобычи - это наиболее благоприятные горно-геологические и горнотехнические условия, а именно: мощность пласта 1,5-4,2 м; угол падения пласта до 15°; гипсометрия пласта спокойная; приток воды в очистной забой не более 10 м3/ч; метаноносность пласта не более 9 м3/т; отсутствие дизъюнктивных нарушений; легко- и среднеуправляемая кровля; глубина разработки до 400 м.

Следовательно, в настоящее время на шахтах Кузбасса применяется выборочная отработка участков угольных пластов длинными комплесно-механизированными забоями (КМЗ), имеющая следующие негативные последствия: интенсивное истощение запасов угля в пределах горных отводов шахт; ширина технологических целиков достигает 60-80 м и оказывает негативное влияние на эффективность и безопасность отработки сближенных угольных пластов; не решены проблемы эффективности и безопасности отработки мощных и тонких пластов.

К числу негативных факторов применения выборочной технологии угледобычи следует отнести низкий коэффициент извлечения угля из недр (0,4-0,7), свидетельствующий о нерациональном использовании георесурсов.

Для эффективного освоения георесурсов месторождений брахисинклинального типа необходимы новые проектные, пространственно-планировочных и технологические решения, адаптивные к условиям строящихся угледобывающих предприятий. Поэтому необходимы методические принципы обоснования проектных, проектно-планировочных и технологических решений при подземной разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей.

На основе анализа результатов научных исследований и производственного зарубежного и отечественного опыта возможно сформулировать следующие основные принципы формирования рациональных вариантов проектных, пространственно-планировочных и технологических решений по подземной разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей: освоение георесурсов месторождения одним крупным угледобывающим предприятием; месторождение подразделяется на отдельные технологические участки, для отработки по одной из синтезируемых геотехнологии (длинными комплексно-механизированными забоями, короткими комплексно-механизированных забоями, агрегатно-гидравлической, скважинной гидравлической и механо-гидравлической выемкой); повышение полноты извлечения запасов угольных пластов; повышение технологичности отработки запасов; безопасность ведения горных работ; высокопроизводительная добыча углей в различных горнотехнических условиях; максимальная адаптивность к изменяющимся горно-геологическим условиям; малоопера-ционность и поточность; сочетаемость синтезируемых технологий разработки.

Опираясь на эти принципы в диссертации разработана систематизация проектных и технологических решений при освоении георесурсов месторождений брахисинклинального типа (рис.1).

В предложенную систематизацию включены успешно применяющиеся в настоящее время геотехнологии, а именно: подземная традиционная и гидравлическая, открытая, комбинированная (открыто-подземная) и физико-химическая (скважинная гидравлическая).

В угольной отрасли на 86 действующих шахтах применяется в основном следующие геотехнологии: подземная традиционная (удельный вес добычи угля из КМЗ в общей подземной добыче в 2012 г. составил 86,1%); подземная гидравлическая (в 2012 г. добыто 1129 тыс. т) и комбинированная.

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ГЕОТЕХНОЛО

:.Г«п«хво.гогая подъемная _

Геотнолмаа ввдаемшя гидравлическая

Геотдокмюгня комбинированная

Г«тмм«пц - открытий

Фнтко~«вмич«каа геотехно до гкя(СГД) /

Р СПОСОБЫ ВСКРЫТИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

. Вертикальными стволами

способ

Накждавмми стволами -1—*—--

Скважинами

СХЕМЫ ПОДГОТОВКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 1

1 Панельная

СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ И СРЕДСТВА ВЫЕМКИ

...................

столбами

Ддамашш»

кмз

Короткими столбами -- -

Короткие КШ

|Бурошиековая выемка

Механическая 1 выемка угля и транспортом ' самоходными вагонами

Механо-гкдравлнче-екая выемка

| \ КГРП

иовержноети :

; ЛНТОКЯЯ выемка

Рис. 1. Систематизация проектных и технологических решений при освоении месторождений брахисинклинального типа (КМЗ - комплексно-механизированный забой, КГРП - комплекс глубокой разработки пластов)

Комбинированная (открыто-подземная) геотехнология в настоящее время применяется на шахтах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса при доработке угольных целиков различного назначения, а также на Томь-Усинском месторождении при доработке запасов разрезов.

На основании системного подхода осуществлено формирование базы данных и определена область рационального применения синтезируемых геотехнологий при освоении месторождений брахисинклинального типа (табл. 1).

Данные, представленные в табл.1, составляют информационную основу рационального синтезирования различных геотехнологий при освоении месторождений брахисинклинального типа с минимальными потерями запасов угля в недрах.

В дальнейших исследованиях рассматривались сочетания подземной и физико-химической геотехнологий при вскрытии угольных пластов наклонными осевыми и фланговыми стволами, деление угольных пластов на части для независимой отработки высокопроизводительными длинными комплексно-механизированными забоями, а также применение коротких комплексно-механизированных лав, агрегатно-гидравлической, скважинной гидравлической и механо-гидравлической, камерной и камерно-столбовой технологий.

На основе сформированных принципов и информационной базы в диссертации разработаны пять вариантов проектных, пространственно-планировочных и технологических решений при подземной отработке угольных месторождений брахисинклинального типа, обеспечивающих эффективное и безопасное ведение горных работ с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах (на примере перспективных месторождений Кузбасса). Детально остановимся на двух из них.

Первый вариант проектных и пространственно-планировочных решений при разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, представлен на рис.2.

При подземной отработке запасов угольных месторождений брахисинклинального типа вскрытие осуществляется вдоль продольной оси брахисинклинали и при наличии на одном из крыльев шахтопласта крутого залегания, шахтное поле вдоль поперечной оси складки делят на части посредством проведения наклонных выработок.

Таблица 1

Область рационального применения синтезируемых геотехнологий при освоении месторождений

брахисинклиналыюго типа

Синтезируемые геотехнологии Угол падения, град Мощность пласта, м Глубина, м Нарушения Потери угля, % о" V ЦТ со о о. ^ 5 е? к Наличие дееспособной техники и технологии Удельный объем проведения выработок, м/тыс.т

о <ч V 20-30 о Г". А 1,0-3,5 3,5-5,5 •гл А <300 300-600 1 >600 V 5-10 ОК

Длинные КМЗ:100<Ь„< 300м + - - + + - + + + - 8-12 - + + - -

Короткие КМЗ:Ь„<40-60 м + + - + + - + + + + 10-20 + + - + +

КСО + + + + + - + + + +/- 30-50 + + - + +

Камерная + - + + + + + + - + 40-50 - + - + +

Камерно-столбовая + - - + + - + + - - 30-35 - + - + +

КГРП + - - + + + + - - - 30-40 - + - + -

Гидравлическая + + + + + + + + + 20-35 + + - - +

Механо-гидравлическая + - - + + - + - - + 20-30 + + - - +

Скважинная гидравлическая + + + + + + + + + + 30-40 + - + + -

Примечание. «+» - области рационального применения подземной разработки пологих угольных пластов длинными комплексно-механизированными забоями (КМЗ),«-» - не рекомендуется применение этой технологииХл - длина лавы, КСО - короткие столбы с обрушением пород кровли, КГРП - комплекс глубокой разработки пластов^ - коэффициент крепости угля по шкале Протодьяконова.

Рис. 2. Принципиальные пространственно-планировочных решения при разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей: 1 - наносы; 2 - выход пласта под наносы; 3,4 - соответственно продольная и поперечная ось складки; 5 -промплощадка пласта; 6,1 - наклонные стволы; 8 - вспомогательный штрек; 9 - бремсберг; 10, 11 - крутая и пологая части пласта; 12 - водоотлив; 13, 14, 13', 14'- выемочные наклонные выработки; 15, 15'-дренажные столбы; 16 - очистной забой; 17, 17' -выработанное пространство; 18, 19, 20, 21 - промежуточные наклонные выработки; 22 - вспомогательный штрек; 23 -вспомогательный уклон; 24 - шурф; 25 - ось наклонных выработок; 26 - направление отработки; 27 - порядок отработки; 28 -поток шахтных вод; 29, 30 - смежные выемочные столбы; 31 - граница крутой части пласта; 32, 34, 35 - наклонные выработки; 33

- присечной штрек

Указанные выработки проводят по пласту угля с поверхности одного из крыльев шахтопласта и соединяют на противоположном крыле поля с выработками, разделяющими крутое залегание пласта от пологого.

При этом выработки, разделяющие кругое залегание пласта от пологого, проводят под углом не более 20 градусов к горизонтальной плоскости пласта. Наклонные выработки на самой низкой геодезической отметке шахтопласта соединяют с обеих их сторон с выемочными выработками, оконтуривающими вдоль продольной оси брахисинклинали, дренажные столбы, отработку которых ведут в противоположном направлении с перепуском загрязненной шахтной воды в выработанное пространство каждого столба.

Первый вариант проектных и пространственно-планировочных решений обеспечивает независимую отработку запасов пологой и крутой частей брахисинклинали при разновременном вскрытии их наклонными осевыми и фланговыми стволами.

Второй вариант проектных и пространственно-планировочных решений при разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, представлен на рис.3, и предусматривает:

- применение синтезируемых геотехнологий;

- сокращение объема проведения горных выработок главного направления и выработок, проводимых по породе;

- независимую подготовку и отработку крыльев шахтного поля;

- применение высокопроизводительной схемы транспортирования угля на основе полной конвейеризации;

- обособленное проветривание подготовительных и очистных забоев;

- отработку пластов вдоль продольной оси брахисинклинали длинными столбами большой протяженности без перемонтажей оборудования механизированных комплексов и оставления межпанельных целиков угля;

- восходящий порядок отработки запасов в крыльях шахтного поля и погашения горных выработок по мере ведения очистных работ и очистки загрязненной шахтной воды в выработанном пространстве дренажного столба.

Третий, четвертый и пятый варианты проектных и пространственно-планировочных решений при разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, позволяют уменьшить объемы вскрывающих выработок и обеспечивают независимую работу очистных забоев при применении различного добычного оборудования.

1'ис.З. Принципиальные пространственно-планировочные решения при разработке угольных пластов (вариант 2) 1 - наносы; 2 - выход пласта под наносы; 3,4 - оси брахисинклинальной складки; 5 - промплощадка; 6,7 - наклонные стволы; 8 -штрек; 9 - бремсберг; 10,11 -наклонные выработки; 12 - водоотлив; 13,14 - наклонные выработки; 14'- наклонная выработка; 15 -дренажный столб, разделяющей шахтное поле на два крыла, левое Лк и правое Пк; 16 - очистной забой; 17, 17' - выработанные пространства; 18,19 и 20,21 - промежуточные наклонные выработки; 22 - вспомогательная выработка; 23,24 - шурфы; 25 - оси выемочных выработок; 26 -направление отработки; 27 - порядок отработки; 28 - поток шахтной воды; 29,30 -выемочные столбы; 31- граница крутого залегания пласта;

32 - наклонные выработки; 33 — присечной штрек

Обоснование рациональных параметров разработанных пространственно-планировочных и технологических решений при освоении угольных месторождений брахисинклинального типа с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах осуществляется исходя из имеющейся горно-геологической информации и производственно-технических условий.

Для этого на основе экономико-математического моделирования должна быть определена величина чистого дисконтированного дохода от применения каждой из синтезируемых геотехнологий.

В результате, исходя из общей постановки задачи, комплекса исходных данных и номенклатуры оптимизируемых решений, целевую функцию и ограничения экономико-математической модели можно представить следующим образом:

К^Х.УЛ.У^ех», (1)

где 2 - целевая функция, ¥) - вектор исходной горно-геологической информации, ¥2 - вектор исходных технических условий, X - вектор основных оптимизируемых решений, Уз - вектор исходных стоимостных данных.

У3=(КрС^, (2)

где К] - капитальные затраты по ]-му производственному процессу или объекту, тыс.руб., Су - эксплуатационные затраты по ]-му производственному процессу или объекту, тыс.руб.

Целевая функция критерия оптимальности - величины интегрального чистого дисконтированного дохода с позиции угольной отрасли ЧДДуо в этом случае принимает следующий вид:

ЧДДуо = ^{Р, +А,-С,-Н, -//„,„, -К,) ' , , (3)

-I (1 + £,)

где Р, - стоимость реализуемой продукции и услуг (без НДС) в 1-м году, руб.; А, - величина амортизационных отчислений в ^м году, руб.; С, - издержки предприятия (эксплуатационные затраты) на выпуск продукции в 1-м году с учетом отчислений на социальные нужды, но без учета платы за кредит, руб.;

Н, - налоги и обязательные отчисления из прибыли в 1-м году, руб.;

И„р, - прочие издержки предприятия в 1-м году, производимые за счет чистой

прибыли, руб.;

К, - капитальные вложения в 1-м году, руб.;

Е, - установленная среднеотраслевая норма дисконта.

Период оптимизации принят равным времени отработки угольного целика:

Т = tc. + tcmi, (4)

где tCj - общий срок проведения горных выработок в i - том расчетном варианте, лет;

tcmr срок отработки запасов угля в i- том расчетном варианте, лет.

Результаты экономико-математического моделирования по определению величины чистого дисконтированного дохода от применения каждой из синтезируемых геотехнологий при освоении угольных месторождений брахисинклинального типа представлены в табл.2.

Согласно критерию NVP среди анализируемого горношахтного оборудования для длинных комплексно-механизированных забоев с экономической точки зрения наиболее эффективным является применение отечественного очистного механизированного комплекса 1КМ174 (табл.2).

Для камерных и камерно-столбовых систем наиболее эффективны варианты с использованием проходческих комбайнов австрийского производства AM- 65, 75 Фест Альпине и Джой 12СМ15,18 (табл.2).

Для коротких очистных забоев рекомендуется использовать проходческо-добычное оборудование VME фирмы Вестфалия Бекорит и короткозабойный комплекс KMKJI (Россия).

В диссертации предложены рациональные параметры синтезируемых геотехнологий при освоении угольных месторождений брахисинклинального типа. Основные требования к механизированным крепям заключаются в следующем: конструктивная схема - щитовая двухстоечная однорядная, имеющая четырехзвенный механизм для обеспечения её поперечной устойчивости. К ним относятся крепи отечественного производства М144Б, Ml74, КМ800, КМ1000, КМ1400, К700/800, М138/2, MKT и зарубежного производства - ДБТ220/480, «Джой», «Глиник», «Фазос». В сложных горногеологических условиях следует применять перекрытия с управляемыми и выдвижными козырьками. В качестве очистных комбайнов рекомендуются KGS, 6LS3, 4LS5, SL-300, KSW, МВ12, EDW300/600, Saatronik.

В диссертации осуществлено обоснование параметров синтезируемой технологии очистных работ на базе гидравлического агрегата с различными подвижными органами разрушения: одноструйными, работающими в режиме врубообразования и обрушения, двухструйными, трехструйными и тонкоструйными, работающими в режиме перекрещивающихся струй.

Таблица 2

Результаты экономико-математического моделирования по определению величины чистого дисконтированного дохода от применения синтезируемых геотехнологий

Тип применяемого оборудования NPV (чистый дисконтированный доход

2КМ138И 100,4

(Г» S и ¡KM174 126,5

2КМКЮ.4-11/32 88,6

ш 3 8 4КМ-144К 94,5

КМ 800 96,4

гч S КМ 1000 87,9

я U о ч КМ 1400 82,3

КМ 700/800 103,2

ы 3 H7.10S Паурат ГмбХ 56,4

!< <п о S о-а VME Вестфалия Бекорит 87,2

ESA Эйкгофф 62,6

о а КМКЛ, Россия 85,5

Я 1ГКПС, Россия 12,8

XI i 1ГПКСМ, Россия 14,6

и BS КП-25, Россия 16,8

V К-110 (Украина) 11,6

о И U. * 2 К-220 (Украина) 10,8

я .а АМ-65 Фест Альпине, Австврия 25,9

S 4 3 £ 5. 5 АМ-75 Фест Альпине, Австврия 28,9

ЕТ-110 Атлас Копко Эйкгофф, ФРГ 18,5

ы и ET-120 Атлас Копко Эйкгофф, ФРГ 18,9

3 я WAW 130/160 Вестфалия Люнен, ФРГ 17,2

Джой 12СМ15, Англия 26,8

S Джой 12СМ18, Англия 28,7

ы • I 12 ГД-2 (Россия) 8,2

?» т ¿ ¥ АФГ (Россия) 10,3

6н = s н я АФТ (Россия) 9,5

Я 5 " я 5 s « i i- « ¡ ГВМ (Россия) 9,9

(Г) ы о. * а. а в Ь" ч s я S 1_ - АГ-1 (Россия) 11,3

в К-56 МТ (Россия) 12,9

КПА-3 (Россия) 15,6

Я a в в АФМГ-1 (Россия) 14,4

и и 2 w 4» ¡7 4» АФМГ-2 14,9

Sa' АСМ-1 12,7

АСМ-2 13,9

АГС-1 (Украина) 5,4

5 ' S АГС-2 (Украина) 5,9

as s ¡ КБГ (Украина) 6,7

я = Sr « a 5? и 5 АСГ (Россия) 7,8

В результате исследований синтезируемой агрегатно-гидравлической технологии с подвижными органами разрушения установлены рациональные параметры двух- и трехструйного разрушения угольного пласта: начальное давление воды 25,0 МПа, диаметр двух насадок 0,022 м, расстояние между осями насадок 0,27 м, начальное расстояние от насадок до забоя 0,32 м, величина вынимаемой стружки угля 0,8 м, выемка угля с предварительной врубовой щелью глубиной 3,2 м и величина плеча обрушения 0,28 м.

При разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, гидравлическим агрегатом с тонкоструйным подвижным органом разрушения, работающего в режиме перекрещивающихся струй, рекомендуются следующие параметры: начальное давление воды 25,0 МПа, 20 тонкоструйных насадок диаметром 0,007 м, расстояние между насадками 0,32 м, начальное расстояние между тонкоструйной насадкой и угольным забоем 0,027 м, угол воздействия струй в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно 90 и 45° при вертикальном расположении плоскостей резания.

Обоснованы параметры механогидравлической технологии отработки пластов агрегатом АСМ-1 и АСМ-2: длина камеры должна составлять 120 м, а высота - 0,6 м при прямом ходе и 1,2 м при обратном ходе (очистной выемке); суточная нагрузка на очистной забой составит для агрегата АСМ-1 при ширине захвата 3,6 м - 429 т/сут; 5,0 - 600 т/сут; 7,5 м - 820 т/сут; Юм- 1053 т/сут; суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-2, составит 1150 т/сут.

Обоснованы на основании экономико-математического моделирования параметры технологии очистной выемки угля гидравлическим агрегатом с двухструнными и тонкоструйными подвижными органами разрушения, а именно; длина лавы и длина выемочного столба, которые находятся в диапазоне, соответственно, 58,5 - 61,5 м; 732 - 768 м; 67,5 - 70,5 м; 751 - 787 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технологические разработки и пространственно-планировочные решения по подземной отработке запасов угольных месторождений брахисинклинального типа, внедрение которых обеспечивает повышение технологичности, безопасности и полноты отработки запасов угольных шахт России.

Основные научные и практические результаты работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Доказано, что одним из направлений эффективной и безопасной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах является реализация прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений на основе синтеза подземной и физико-химической геотехнологий, рационально сочетающего комплексно-механизированную, агрегатно-гидравлическую, скважинную гидравлическую и механо-гидравлическую выемку угля.

2. Предложены основные принципы систематизации и формирования прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений, сочетающих независимую отработку запасов пологой и крутой частей брахисинклинали при разновременном вскрытии их наклонными осевыми и фланговыми стволами.

3. В рамках функционирования крупномасштабного предприятия разработаны варианты пространственно-планировочных решений, предусматривающих деление угольных пластов на части для независимой отработки выемочных участков высокопроизводительными длинными комплексно-механизированными очистными забоями, а также применение коротких комплексно-механизированных лав, агрегатно-гидравлической, скважинной гидравлической и механо-гидравлической технологий.

4. Обоснование рациональных параметров технологических решений при освоении угольных месторождений брахисинклинального типа с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах следует осуществлять исходя из динамики развития во времени и пространстве производственного потенциала предприятия с учетом предложенной экономико-математической модели, определяющей интегральную величину чистого дисконтированного дохода.

5. Обоснованы параметры технологии очистной выемки угля гидравлическим агрегатом с двухструнным и тонкоструйными подвижными органами разрушения, а именно: длина лавы и длина выемочного столба, которые находятся в диапазоне соответственно 58,5 - 61,5 м; 732 - 768 м; 67,5 - 70,5 м; 751 -787 м.

6. Обоснованы параметры рекомендуемой технологической схемы с использованием механогидравлической технологии отработки пластов

агрегатом АСМ-1 и АСМ-2. Длина камеры составляет 120 м, а высота 0,6 м при прямом ходе и 1,2 м при обратном ходе (очистной выемке); суточная нагрузка на очистной забой составит для агрегата АСМ-1 при ширине захвата 3,6 м - 429 т/сут; 5,0 м - 600 т/сут; 7,5 м - 820 т/сут; Юм- 1053 т/сут; суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-2, составит 1150 т/сут.

Основные положения и результаты диссертационных исследований отражены в следующих опубликованных работах:

1. Мельник В.В., Хуцишвили Г.А. Разработка концепции, основных принципов и механизма формирования рациональных вариантов пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной разработки угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей.// Отдельный выпуск.- Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).-2012.-№ OB 11.-С. 3-9.

2. Мельник В.В., Хуцишвили Г.А.Методика обоснования проектных решений по подземной безопасной и эффективной отработке запасов брахисинклиналей.// Отдельный выпуск,- Г орный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).-

2012.-№ OB 11.-С. 10-15.

3. Мелышк В.В., Хуцишвили Г.А. Прогрессивные пространственно-планировочные и технологические решения при подземной отработки угольных месторождений брахисинклинального типа на основе рациональных сочетаний подземных геотехнологий.// Отдельный выпуск.- Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).-2013.-№ OB 5.-С. 3-8.

4. Мельник В.В., Хуцишвили Г.А., Лунев С.А. Анализ технологических схем вскрытия, подготовки и отработки угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей. Депонированная рукопись (№ 933/01-13 от 26.10.2012 г.) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).-2013.-12с.

5. Мельник В.В., Хуцишвили Г.А., Лунев С.А. Разработка вариантов технологических схем вскрытия, подготовки и обработки запасов угольных пластов, залегающих в виде брахисинклинали. Депонированная рукопись (№ 934/01-13 от 26.10.2012 г.) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).-2013.-14с.

6. Хуцишвили Г.А. Рекомендуемые варианты технологии отработки угольных пластов короткими очистными забоями. Депонированная рукопись (№ 962/06-13 от 04.04.2013 г.) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).-2013.-22с.

7. Хуцишвили Г.А. Разработка вариантов скважинной механо-гидравлической отработки участков угольных пластов. Депонированная рукопись (№ 963/06-13 от 04.04.2013 г.) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).-

2013,-Юс.

Подписано в печать 19.09.2013. Формат 60x90/16. Бумага офсетная 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 2697

-—■мискивсни! и 1 исУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Лицензия на издательскую деятельность ЛР № 062809 Код издательства 5X7(03)

Отпечатано в типографии Издательства Московского государственного горного университета

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД№ 53-305

119991 Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6; Издательство МГГУ; тел. (499) 230-27-80; факс (495) 737-32-65

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Хуцишвили, Гурам Алексеевич, Москва

Министерство образования и науки Московский государственный горный университет

На правах рукописи

04201363172

ХУЦИШВИЛИ ГУРАМ АЛЕКСЕЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПОДЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БРАХИСИНКЛИНАЛЬНОГО ТИПА

Специальность 25.00.21 - "Теоретические основы проектирования

горнотехнических систем"

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель проф., докт. техн. наук В.В. Мельник

Москва 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ РАЗРА БОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БРАХИСИНКЛИНАЛЬНО-ГО ТИПА....................................................................................................................8

1.1. Современные направления развития подземной технологий отработки угольных пластов на шахтах России и за рубежом.....................................................................8

1.2. Анализ способов и схем вскрытия брахисинклинальных складок........15

1.3. Анализ технологических схем подготовки шахтных и выемочных полей брахисинклинальных складок.........................................................................21

1.4. Обобщение технологических схем подготовки и отработки выемочных участков угольных пластов, залегающих в брахисинклинальных складках........25

1.5. Результаты научных исследований по созданию прогрессивной технологии отработки угольных пластов с переменными горно-геологическими параметрами...................................................................................................................31

1.6. Выводы, цель и задачи исследований.........................................................32

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................................................................35

2.1. Общая методика исследований................................................................35

2.2. Горно-геологическая и горнотехническая характеристика объектов исследований.............................................................................................................3 8

2.3. Разработка вариантов технологических схем вскрытия, подготовки и отработки угольных пластов перспективных месторождений Южного Кузбасса.....................................................................................................................41

2.4. Разработка методики разделения брахисинклинальных складок на однотипные технологические блоки..........................................................................54

3. ОБОСНОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БРАХИСИНКЛИНАЛЬНОГО ТИПА.........................................................................................................................64

3.1. Развитие существующих и конструирование альтернативных вариантов вскрытия, подготовки и отработки однородных технологических блоков.........................................................................................................................64

3.2. Развитие существующих и конструирование альтернативных вариантов разработки угольных пластов в брахисинклинальной складке,

включающей три типа однородных технологических блоков..........................99

ВЫВОДЫ...........................................................................................................104

4. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ БРАХИСИ НКЛИ Н АЛЬНЫХ СКЛАДКАХ.......107

4.1. Рекомендуемые варианты высокопроизводительной отработки угольных пластов длинными комплексно-механизированными очистными забоями......................................................................................................................107

4.2. Разработка и реализация технологических и технических решений по совершенствованию технологии проведения подготовительных выработок в брахисинклинальной складке..............................................................................................115

4.3. Исследования параметров систем разработки короткими забоями...........118

4.4. Разработка и реализация технологических и технических решений по повышению эффективности отработки угольных месторождений брахисинклинального типа...................................................................................................120

ВЫВОДЫ...............................................................................................................122

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................123

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................................125

ВВЕДЕНИЕ

На большинстве угольных шахт России реализуются традиционные пространственно-планировочные и технологические решения, не позволяющие достичь мирового уровня технико-экономических показателей функционирования предприятий и полноты извлечения запасов. Так, при существующих подземных геотехнологиях разработки месторождений Кузбасса уровень извлечения запасов углей составляет порядка 55- 60 %.

заключающимся в выделении обособленных барьерными и охранными целиками горных отводов.

К примеру, для разработки угольных пластов Байдаевской брахисинклинальной складки все месторождение было разделено на 6 шахтных полей («Байдаевская», «Зыряновская», «Абашевская», «Нагорная», «Ново-кузнецкая», «Юбилейная») и поле разреза «Байдаевский».

Основными отличительными особенностями угольных месторождений брахисинклинального типа от других форм (брахиантиклиналь, антиклиналь и др.) являются: изменение с глубиной залегания пластов качества угля, газоносности, водопритоков, объема запасов на рабочих горизонтах, интенсивности проявления горного давления и др; ограничение запасов угля контурами границ брахисинклинальных складок.

Научные положения, выносимые на защиту:

разновременном вскрытии их наклонными осевыми и фланговыми стволами.

2. Рациональность технологических решений по отработке запасов месторождений брахисинклинального типа реализуется на основе сочетания длинных и коротких комплексно-механизированных очистных забоев, а также камерных и камерно-столбовых систем - для отработки запасов пологих частей складок и гидравлической, агрегатно-гидравлической и скважинно-гидравлической для отработки запасов крутых частей складок.

Научная новизна работы.

— разработаны методические принципы формирования рациональных вариантов проектных, пространственно-планировочных и технологических решений при подземной разработке угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, в направлении повышения безопасности, технологичности и полноты извлечения запасов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

- корректным применением современных методов исследований, включающих системный анализ, экономико-математическое моделирование;

- достаточным объемом информации об особенностях геологических и горнотехнических условиях участков угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей (14 шахт, 28 участков);

- положительной апробацией в условиях Кузбасса результатов синтезирования различных геотехнологий отработки угольных пластов, залегающих в виде брахисинклиналей, на основе рациональных сочетаний комплексно-механизированной, агрегатно-гидравлической, камерной и камерно-столбовой технологий очистных работ.

1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БРАХИСИНКЛИНАЛЬНОГО ТИПА 1.1. Современные направления развития подземной технологий отработки угольных пластов на шахтах России и за рубежом Завершен первый этап структурных преобразований угольной промышленности России. Изменилась экономическая основа функционирования отрасли: из дотируемой она перешла на обеспечение своих финансовых ресурсов только за счет реализации продукции и возвратных заемных средств. Получаемые из федерального бюджета средства господдержки направляются в основном на цели ликвидации убыточных производств, социальную защиту высвобождаемых работников и с избытком компенсируются налоговыми поступлениями в бюджет от действующих угольных предприятий.

Угольная промышленность, как один из важнейших поставщиков первичного сырья и топлива, занимает важное место в экономике стран, располагающих запасами угля. Мировой уровень добычи оценивается в 3,7 млрд. т в год, в том числе каменных углей и антрацитов - 2,7 млрд. т.

В мировой практике основными системами разработки являются: камерно-столбовая, длинными забоями (столбовая и сплошная), камерная и различные их варианты. В Германии, Великобритании, Польше, Чехии и КНР применяются в основном системы разработки длинными очистными забоями, а для США, ЮАР, Канады, Австралии и Индии характерны системы разработки как короткими, так и длинными забоями.

В качестве выемочных машин в большинстве угледобывающих стран используются очистные узкозахватные комбайны. На шахтах Германии, на пластах, характеризующихся мягким углем, широкое применение нашли струговые установки. На каменноугольных шахтах США, Канады, ЮАР и Австралии механизированными крепями оснащены все лавы; в Германии и Великобритании почти все, в Польше и Франции - большая часть. Комбайновый способ нарезки выемочных столбов является основным в Великобритании (более 85 %), США (100 %), в Польше (60 %). Вместе с тем, буровзрывной способ занимает значительное место в общем объеме подготовительных работ - от 20 до 60 %.

Анализ показывает, что в мировой практике применяют, в основном, две технологические схемы горных работ, одна из которых основана на длинных до 300-500 м очистных забоях, а вторая, напротив, длиной от 30-40 до 100 м и

камерно-столбовой системе ведения горных работ. Длина лав в наиболее представительных акционерных обществах Кузбасса (СУЭК, "Южкузбас-суголь", шахта "Распадская") в 2009г. составляла 138-199м, в Печорском бассейне (ОАО "Воркутауголь" и шахта "Воргашорская") в 2009г. — 212 м, в Германии — 275 м, в Великобритании — 210-250 м, в Австралии - 200-220 м, в США - 230-330м. Длина выемочных столбов на российских шахтах составляет - 1200-1900м, в Германии и Великобритании колеблется в пределах 1100-1300 м, в Австралии - 900-2200 м, в США - 2570-5385 м. Нагрузка на забой в указанных выше акционерных обществах Кузбасса, ОАО "Воркутауголь" и на шахте "Воргашорская" составляет соответственно 1276-3215 т/сут., 1186 и 2471 т/сут, в Германии - 3000-3300 т/сут., в Великобритании - 6000-8000 т/сут., в Австралии - 8-10 тыс. т/сут., в США - 16-54 тыс. т/сут. Производительность труда на шахтах Кузбасса, "Воркутауголь" и шахты "Воргашорская" — соответственно 23,2-58,4, 24,32 и 39,49 т/вых., в Германии - 50-69 т/вых., в Великобритан

Информация о работе

Хуцишвили, Гурам Алексеевич
кандидата технических наук
Москва, 2013
ВАК 25.00.21

Диссертация

Обоснование пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании подземной отработки запасов угольных месторождений брахисинклинального типа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы