Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка технологических решений скважинной гидравлической добычи угля
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)
Автореферат диссертации по теме "Разработка технологических решений скважинной гидравлической добычи угля"
На правах рукописи
МЕЛЬНИК Владимир Васильевич
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ СКВАЖИННОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДОБЫЧИ УГЛЯ
Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
УДК *** 7Г> « (0433)
Москва 2005
Работа выполнена в Московском государственном горном университете
Научный консультант доктор технических наук, профессор МИХЕЕВ Олег Витальевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор АРЕНС Виктор Жанович доктор технических наук, профессор КОВАЛЬЧУК Александр Борисович доктор технических наук, профессор ФР5ШОВ Виктор Николаевич
Ведущая организация - Кузбасский государственный технический
университет (г. Кемерово).
Защита диссертации состоится « 18 » мая 2005 г. в 15 час. на заседании диссертационного совета Д-212.128.03 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Ленинский проспект, 6.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.
Автореферат разослан « 18» апреля 2005 г.
И. о. ученого секретаря диссертационного совета
доктор технических наук, профессор Атрушкевич Виктор Аркадьевич
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Развитие подземной добычи угля в России на протяжении последних пятнадцати лет характеризовалось, вплоть до 1998 г., снижением объемов и удельного веса в общем балансе угледобычи. Только в последние годы наметилась тенденция роста объемов добычи угля подземным способом (94,1 млн. т. в 2004 г.)
Несмотря на увеличение, начиная с 1993 г., нагрузки на очистной забой с 485 до 1370 т/сут (в том числе на комплексно-механизированный с 719 до 1760 т/сут) и производительности труда рабочего на добыче с 66,3 до 137,7 т/мес, а также наличие 20 бригад, обеспечивающих нагрузку на очистной забой более 1 млн. т в год, и одной бригады, добывшей в 2002 г. 3,2 млн. т угля, оснований для оптимистических прогнозов развития подземного способа добычи практически нет.
Основными причинами наличия такого положения в отрасли служат недостатки традиционных технологий подземной добычи и значительный износ основных фондов шахт, чрезмерная ориентация в отрасли только на комплексно-механизированную добычу угля (94,8% в 2004 г), динамика ввода и выбытия мощностей, при которой выбытие мощностей угольных шахт в 6-8 раз превышает их ввод.
Одним из направлений выхода из сложившейся в отрасли ситуации (продление срока жизнедеятельности угольных шахт, увеличение полноты извлечения запасов как списанных, так и из целиков различного назначения, вовлечение в отработку запасов высококачественных углей тонких крутонаклонных и крутых пластов, в первую очередь в сложных условиях ведения горных работ как на действующих, так и закрывающихся шахтах) является разработка нетрадиционных технологий добычи, первичной переработки и транспортировки угля потребителю, основу которых составляют высокопроизводительные и надежные элементы бесшахтного, подземного, комбинированного и гидравлического способов добычи.
В России и ряде зарубежных стран развивается принципиально новое направление в области добычи угля, основанное на переводе полезного ископаемого в месте залегания в подвижное состояние и выдаче его на поверхность, реализуемое геотехнологическими способами.
Геотехнологические способы современного поколения представлены подземной газификацией угля (ЛГУ), скважинной гидравлической добычей угля (СГД), подземной гидрогенизацией ^ИЯЙ) и прямым по-
лучением энергии из пласта (экстракцией) угля (ПЭУ). С точки зрения уровня развития технологии и техники, а также потребительских свойств конечной продукции в виде пульпы, на сегодняшний день наиболее подготовленной к промышленному внедрению является технология скважинной гидравлической добычи (СГД). Ее основным достоинством, равно, как и классической гидротехнологии, является возможность обработки запасов угля в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях при обеспечении высокой интенсивности и поточности, производственной гибкости и синхронизации режимов выполнения комплексов рабочих процессов.
Исследованиям, направленным на разработку нетрадиционных, в том числе скважинных, технологий на современном этапе развития научно-технического прогресса в угледобывающей отрасли, посвящены работы ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ИПКОН РАН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ВНИИгидроугля, УкрНИИгндроуг-ля, ДонНИИ, ДонГТУ, МГГУ, С-ПбГИ, КузГТУ, СибГИУ и многих других организаций.
Однако результаты этих исследований не привели к созданию перспективных технологий, реализуемых по принципу единой производственной системы «добыча - первичная переработка - транспортирование угля потребителю» с использованием интегрированного потенциала всех известных на сегодняшний день способов добычи угля.
Таким образом, можно констатировать, что исследования, направленные на разработку технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля на горных предприятиях нового технико-экономического уровня, с полным основанием могут быть квалифицированы как весьма актуальные.
Целью работы является установление закономерностей функционирования и механизма согласования основных подсистем горного производства для разработки прогрессивных технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля, обеспечивающей высокую эффективность и безопасность отработки запасов в осложненных горногеологических и производственно-технических условиях.
Основная идея диссертации заключается в реализации системного подхода к разработке прогрессивных технологических решений по добыче, первичной переработке и транспортировке угля потребителю на базе интегрирования геотехнологического, подземного и комбинированного способов реализа-
* «»о**..?»-*
• ,2
* 9Ш
ции потенциала гидроэнергии и обеспечения высокого уровня адаптивности к изменяющимся условиям горного производства.
Методы исследований. В диссертации использован комплексный метод исследований, включающий: технико-экономический анализ, научное обобщение состояния и прогнозирование развития научно-технического прогресса технологии добычи угля; системный анализ технологических решений для разработки концепции, механизма, принципов проектирования и выделения основных подсистем комплексов СГД; аналитические, стендовые, экспериментально-аналитические и шахтные исследования основных подсистем технологии скважинной угледобычи с использованием специально разработанных методик для выявления резервов повышения их производительности и работоспособности; математическое моделирование и численные методы реализации алгоритмов геомеханического обоснования параметров скважинной гидротехнологии.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Высокая конкурентоспособность скважинной гидротехнологии при отработке запасов угольных пластов в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях, для которых отсутствуют высокопроизводительные технологии добычи, обеспечивается посредством создания интегрированной системы производств по добыче, первичной переработке и транспортировании угля потребителю.
2. Классификация комплексов СГД, первичной переработки угля и осветления технологической воды, учитывающая специфику вскрытия и подготовки выемочных блоков, схем и режимов разрушения угольного массива, безнапорного и напорного гидротранспорта, способов управления горным давлением, обезвоживания угля и осветления технологической воды, позволяет объективно выявить состав, структуру и параметрические связи основных производственных подсистем, необходимых для разработки прогрессивных технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля.
3. Приоритетными технологическими решениями, обеспечивающими высокую производительность и безопасность скважинной гидротехнологии, являются ее базовые варианты схем СГД (с земной поверхности; из подземных горных выработок и комбинированным способом), базирующиеся на вскрытии выемочных блоков скважинами, предварительной подготовке запасов к отработке, выемке угля скважинными гидромониторными, тонкоструйными или
механогидравлическими агрегатами, первичной переработке угля и транспортировании его потребителю.
4. Интенсивность технологии выемки угля как основной подсистемы СГД реализуется посредством применения различных вариантов скважинных агрегатов (гидромониторных, тонкоструйных и механогидравлических), а также за счет эффективного функционирования подсистем безнапорного и напорного гидротранспорта при рациональных значениях параметров скважин и конструкций струеформирующих частей скважинных агрегатов.
5. Высокая производительность гидромониторного скважинного агрегата (АСГ) достигается за счет рационального струеформирования и применения режимов двух- и трехструйного гидравлического разрушения угольного массива при оптимальных значениях давления воды, диаметра ствола и насадок, расстояния между насадками и их расположения в условиях непрерывной подачи воды к агрегату.
6. Использование подвижных органов разрушения угольного массива «перекрещивающимися струями» при постоянном прижатии струеформирующих устройств к плоскости забоя интенсифицирует работу тонкоструйных скважинных агрегатов (АФТ, ГВМ) при рациональных значениях начального давления воды, диаметра насадок, расстояния между тонкими струями и углах воздействия струй в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
7. Высокий уровень достоверности результатов обоснования рациональных параметров скважинной гидротехнологии (размеров блоков, отрабатываемых полос, заходок, целиков различного назначения) обеспечивается посредством численного моделирования методом конечных разностей (характеристик геомеханической обстановки нормальных напряжений, деформаций, моментов и поперечных сил) в любой точке исследуемого углевмещающего массива включая целики, скважины и горные выработки.
8. Высокая адаптивность различных вариантов технологических решений по освоению скважинной гидравлической добычи угля в рамках интегрированной системы «добыча - первичная переработка - транспортирование угля потребителю» к изменяющимся горно-геологическим и производственно-техническим условиям обеспечивается за счет направленного изменения параметров выемочных блоков, схем выемки угля, применения различных выемочных агрегатов, технических средств первичной переработки, обезвоживания угля и осветления технологической воды.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- значительным объемом аналитических, стендовых, экспериментально-аналитических и шахтных исследований основных подсистем технологии сква-жинной угледобычи;
- удовлетворительной сходимостью результатов исследований с фактическими показателями функционирования основных подсистем комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля потребителю (расхождение не превышает 10-15%);
- непротиворечивостью концепции, механизма и методических принципов разработки комплексов СГД угля сложившимся представлениям системности и согласованностью с алгоритмами обоснования параметров технологических систем, гидрошахт, гидроучастков, гидромодулей и локальных гидрокомплексов;
- положительными результатами использования методик разработки гидромониторных и тонкоструйных агрегатов, определения производительности основных подсистем скважинной гидротехнологии, проектирования комплексов СГД угля.
Научная новизна работы:
1. Разработана концепция создания комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля потребителю на принципе системной увязки функциональных элементов геотехнологического, подземного и комбинированного способов добычи полезного ископаемого.
2. Разработаны основные принципы создания комплексов СГД, обеспечивающих добычу, переработку и транспортирование угля потребителю в конкретных условиях, отличающихся малооперационностью и поточностью производства, высокой адаптивностью к изменяющимся горно-геологическим и производственно-техническим условиям.
3. Разработана классификация комплексов СГД, первичной переработки угля и осветления технологической воды, являющая научную основу синтеза рациональных вариантов их технологических систем.
4. Систематизированы способы повышения производительности подсистемы разрушения угольного массива струей или струями, предусматривающие воздействие на динамические характеристики струи, структурные и прочностные характеристики угольного массива и механизм гидравлического разрушения.
5. Предложена методика определения производительности подсистемы разрушения угольного массива струями при СГД, отличающаяся режимами (одно-, двух-, трех- и тонкоструйного) разрушения, а также скорректированы зависимости для определения производительности подсистем безнапорного и напорного гидротранспортирования.
6. Разработана меюдика обоснования параметров скважинного гидромониторного агрегата для бурения скважин и очистной выемки угля, а также сформулированы технологические требования к подсистемам безнапорного и напорного транспорта, обезвоживания угля и осветления технологической воды.
7. Разработана методика геомеханического обоснования параметров технологии скважинной добычи угля (параметры выемочных блоков, отрабатываемых полос и заходок, расстояние между целиками различного назначения и их размеры) на базе оценки напряженно-деформированного состояния и силового режима исследуемой области массива, включающего целики различного назначения и горные выработки.
8. Разработаны методические принципы обоснования проектных решений по созданию комплексов СГД, переработки и транспортировки угля потребителю, критериальной базой которых является уровень производительности основных подсистем скважинной гидротехнологии.
Научное значение диссертации заключается в разработке методологической базы реализации системного подхода к разработке прогрессивных технологических решений по эффективному использованию потенциала гидроэнергии при отработке запасов угля в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях в рамках технологических комплексов СГД угля.
Практическое значепие диссертации заключается:
в разработке рекомендаций по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи на базе применения комплексов СГД, первичной переработки и транспортировании угля потребителю для отработки запасов в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях Кузбасса, Приморья, Сахалина и других районах;
создании банков данных скважинной гидравлической добычи угля и разработанных базовых вариантах технологических схем СГД угля;
разработке предложений по повышению полноты извлечения запасов на основе управления горным давлением удержанием кровли на различных цели-
ках, параметры и расстояние между которыми изменяются как по мере отработки вынимаемой полосы угля, так и выемочного блока;
разработке рекомендаций по прогнозированию характеристик проявлений геомеханических процессов в углевмещающем массиве при реализации технологии СГДугля;
установлении области эффективного применения скважинных агрегатов (гидромониторных, тонкоструйных и механогидравлических);
обеспечении эффективной отработки запасов угля на действующих, ликвидируемых и закрытых угольных шахтах в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях с использованием технологических решений по освоению СГД угля.
Реализация результатов работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные в диссертации, использованы при составлении каталога «Оборудование и технологические схемы для подземной гидравлической добычи угля» и разработке: «Методики расчета параметров гидравлической выемки угля в коротких очистных забоях»; «Методики проектирования скважинного гидромониторного агрегата для бурения скважин и очистной выемки угля»; «Методики исследований в шахтных условиях технологии сква-жинной добычи угля»; «Методики выбора параметров технологии добычи угля с предварительным разупрочнением угольного массива и закладкой выработанного пространства отходами производства»; «Методики проектирования комплексов СГД переработки и транспортировки угля потребителю», одобренных компанией «Росуголь».
Рекомендации по обоснованию параметров технологической схемы сква-жинной гидротехнологии применительно к условиям пласта «Мощный» гидрошахты «Тырганская» ООО НПО «Прокопьевскуголь» использованы при разработке проекта выемочного участка.
Результаты исследований используются в учебном процессе Московского государственного горного университета при подготовке горных инженеров по специальности 090200 - «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых».
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений» (Москва, 1989); Научно-технической конференции «Экологические проблемы горного производства, переработки и размещения отходов» (Москва,
1995); Международном симпозиуме «Современное горное дело: образование, наука, промышленность» (Москва, 1996); Научно- технических семинарах по проекту № Е81В9303 ТаЫв (Новокузнецк, Саарбрюккен, Антверпен, Лондон, 1996); Научных симпозиумах в рамках «Недели горняка» (Москва, 19972005); научно-технических советах государственной угольной компании «Рос-уголь» (Москва, 1994-1996); научно-технических советах Комитета по угольной промышленности Минэнерго России (Москва, 1996-2001); научных семинарах кафедры ТПУ - ПРПМ Московского государственного горного университета (Москва, 1993-2004); ученых советах института ВНИИгидроуголь (Новокузнецк, 1988-1992).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 39 научных трудах, включая 18 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, содержит 50 рисунков. 44 таблицы, список литературы из 292 наименований и приложения.
Автор выражает благодарность чл.-корр. РАН, докт. техн. наук, проф. Л.А. Пучкову, докт. техн. наук, проф. Ю.Н. Кузнецову, А.А. Атрушкевичу, В.Г. Лурию, Н.Г. Малухину, В.И. Медведкову, Ю.Ф. Васючкову за методическую помощь и ценные рекомендации при подготовке диссертации, а также коллективам кафедры ПРПМ МГГУ, ВНИИгидроуголь, МГРУ и ЗАО УК «Южкузбассуголь» за оказанную помощь при проведении экспериментальных исследований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Анализ современного состояния и направлений развития подземного и геотехнологических способов добычи угля. Добыча угля в Российской Федерации, так же как нефти и газа, своих максимальных значений достигала в 1998 г.- 425,4 млн. т (подземным способом - 192,6 млн. т). Далее объем добычи снизился на 45% - до 232 млн. т в 1998 г. и увеличился до 275,6 млн. т в 2004 г.(на 12% по сравнению с 1998 г.) Из анализа современного состояния подземного способа добычи в РФ следует, что объем добычи, начиная с 1999 г., возрастает - на 240 предприятиях в 2004 г. добыто 275,6 млн. т угля, причем на 110 шахтах - 94,1 млн. т и на 129 разрезах - 181,5 млн. т. На начало 2005 г. прекращена добыча и ведутся ликвидационные работы на 189 (177 шахтах и 12
разрезах) угледобывающих предприятиях, причем на 170 работы по технической ликвидации завершены. Только за период 1993-2005 гг. в отрасли произошло выбытие мощностей по добыче угля порядка 163 млн. т при вводе всего 31 млн. т. Только в Кузбассе прекращена добыча на 43 шахтах с выбыванием производственных мощностей в 50 млн. т угля в год.
Несмотря на увеличение, начиная с 1993 г., нагрузки на очистной забой с 485 до 1370 т/сут (в том числе на комплексно-механизированный с 719 до 1760 т/сут) и производительности труда рабочего на добыче с 66,3 до 137,7 т/мес, а также наличие 20 бригад, обеспечивающих нагрузку на очистной забой более 1 млн. т в год, и одной бригады, добывшей в 2002 г. 3,2 млн. т угля, оснований для оптимистических прогнозов развития подземной угледобычи, к сожалению, нет.
Доказательствами такого положения служат отмеченная динамика ввода и выбытия мощностей (выбытие мощностей угольных шахт в 4-6 раз превышает их ввод), чрезмерная ориентация в отрасли только на комплексно-механизированную добычу угля (94,8% в 2004 г.), значительный объем незавершенного строительства и дефицит угля в отдельных районах.
Кроме того, из анализа распределения добычи из действующих очистных забоев шахт отрасли в целом и Кузбасса в частности по мощности и углам падения отрабатываемых пластов следует, что область применения сегодняшней подземной угледобычи - это наиболее благоприятные горно-геологические и горнотехнические условия. При этом следует отметить, что объем промышленных запасов только в тонких пластах на примере ОАО УК «Южкузбасс-уголь» составляет порядка 244 млн. т, а в целиках различного назначения шахт ООО НПО «Прокопьевскуголь» - 928 млн. т угля.
В РФ и ряде зарубежных стран развивается принципиально новое направление в области добычи, основанное на переводе угля в месте залегания в подвижное состояние и выдаче на поверхность, - геотехнология.
Из анализа геотехнологических методов добычи угля, а именно подземной газификации угля (ЛГУ), подземного растворения (ПРУ), скважинной гидродобычи угля (СГД), прямого получения энергии из пласта (ППЭ), следует, что наибольшей эффективностью как с точки зрения управляемости технологических процессов и предвидимых сроков внедрения, так и технолого-экономических преимуществ, является технология скважинной гидродобычи.
Коллективами институтов ГИХС, МГРИ, ВНИИПИИстромсырье, ВНИИ Г, НИ КМ А и др. накоплен значительный опыт по скважинной гидро-
добыче несвязанных и слабосвязанных пород и разработан ряд скважинных агрегатов («Гидромониторный», «Эрлифтный», «Крот», «Крот-ИИ», «Торпеда», СГС-3, СГС-4, ГДА-6 и др.).
Однако использовать в полной мере полученные результаты для скважин-ной гидродобычи угля не представляется возможным как из-за недостаточной изученности основных слагающих процессов, так и сложности всей технологии СГД угля в целом.
Одной из основных причин низких показателей использования скважин-ной гидротехнологии явилось недостаточное использование системного анализа и отсутствие концепции, механизма и принципов разработки при проектировании и внедрение вариантов скважинной гидравлической технологии угледобычи. Поэтому в соответствии со сформулированной идеей работы в диссертации решался комплекс задач, основными из которых являлись:
- разработка концепции, механизма и основных принципов создания комплексов СГД, первичной переработки и транспортирования угля потребителю;
- разработка классификации комплексов СГД, первичной переработки угля и осветления технологической воды;
- аналитические исследования основных подсистем скважинной гидравлической добычи;
- разработка скважинных агрегатов, подсистем первичной переработки угля и осветления технологической воды:
- экспериментально-аналитические исследования основных подсистем комплексов скважинной гидравлической добычи угля;
- геомеханическос обоснование параметров скважинной гидравлической добычи угля;
- разработка методики определения производительности основных подсистем скважинной гидротехнологии;
- разработка и обоснование параметров различных вариантов технологических схем СГД угля;
- определение области эффективного применения скважинной гидравлической добычи угля.
Концепция, механизм и принципы разработки комплексов СГД, переработки и транспортировки угля потребителю. Концепция создания комплексов СГД, первичной переработки и транспортирования угля потребителю заключается в синтезировании геотехнологического, подземного и комбиниро-
ванного способов добычи на основе системного подхода, применения нетрадиционных технологий и единого энергоносителя.
В разработку научных основ традиционных технологий угледобычи крупный вклад внесли ученые A.C. Бурчаков, Н.К. Гринько, Г.А. Катков, А.Б. Ковальчук, Ю.Н. Кузнецов, A.C. Малкин, ГО.Н. Малышев, О.В. Михеев, В.А. Потапенко, Л.А. Пучков, М.И. Устинов, В.А. Харченко и др.
Созданию, внедрению и совершенствованию гидравлической технологии добычи угля, в том числе и скважинной, посвятили свои работы В.Ж. Арене, A.A. Атрушкевич, И.Н. Бабичев, Ю.Ф. Васючков, Б.М. Воробьев, А.Я. Ко-денцев, A.C. Кузьмич, И.А. Кузьмич, Е.С. Лукьянчеико, В.Г. Лурий, Н.К. Лобанов, Н.Г. Малухин, О.В. Михеев, В.И. Медведков, О.Н. Плетнев, В.В. Сенкуе, Б.А. Теодорович, Г.Т. Тютиков, В.Н. Фрянов, С.С. Шавловский, Н.Ф. Цяпко и др.
Решение научной проблемы разработки технологических решений скважинной гидравлической добычи (СГД) угля невозможно без интеграции научных знаний, накопленных горной наукой.
С этой целью были детально проанализированы результаты аналитических и экспериментальных (лабораторных, стендовых и натурных) исследований: ГИГХС - по СГД фосфоритов; МГТРУ - по разработке СГД слабосцементи-рованных и рыхлых пород; ННЦ ГП - ИГД ям. A.A. Скочинского - по исследованиям гидравлического разрушения угля и горных пород; ВНИИгидроугля - по традиционной гидротехнологии добычи угля; МГИ-МГГУ, СКБ завода Гидромаш, ВНИИгидроугля - по исследованиям агрегатно-гидравлической технологии добычи угля; УкрНИИгидроугля - по разработке скважинных агрегатов и традиционной гидротехнологии. Однако механически перенести полученные результаты для разработки технологии СГД угля, например из крутых, мощных, нарушенных пластов Прокопьевско-Киселевского или Сахалинского месторождения, невозможно из-за специфики и сложности как условий применения, так и самой скважинной гидродобычи.
Решение сложных задач каждого процесса СГД угля и их согласование между собой требует взаимодействия смежных наук, а также продолжения аналитических, экспериментально-аналитических и шахтных исследований для разработки технологических решений СГД угля нового уровня. Поэтому ввиду сложности поставленных задач разработку комплексов СГД угля необходимо решать с использованием системных методов исследований.
Рассматривая СГД как сложную систему с учетом характерных признаков больших систем (БС), требований к проектам угольных шахт, основных принципов создания технологических схем гидрошахт нового технико-экономического уровня, принципов проектирования локальных гидрокомплексов, возможно сформулировать основные принципы разработки комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля потребителю (рис.1).
Основные принципы разработки комплексов СГД заключаются в обеспечении: единой производственной системы «добыча - первичная переработка -транспортирование угля потребителю»; геотехнологичности или безлюдности технологии угледобычи; отработки высококачественных запасов в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях; малоопе-рационности и поточности; экологической и технологической безопасности; максимальной адаптивности к изменяющимся условиям; высокой адаптивности подсистем между собой; социальной и экономической значимости
Механизм разработки технологической системы комплексов СГД, первичной переработки и транспортировании угля потребителю предусматривает: формирование банка данных скважинной гидротехнологии; разработку базовых вариантов технологических схем СГД угля; выделение основных подсистем и разработку классификации комплексов СГД; установление резервов повышения производительности основных подсистем скважинной гидротехнологии; согласование подсистем комплексов СГД по принципу «добыча - первичная переработка - транспортирование угля потребителю»; обоснование (технологическое, геомеханическое, экономическое) параметров комплексов СГД угля (см. рис.1).
Опираясь на концепцию и механизм создания комплексов СГД угля, возможно выделить комплекс взаимосвязанных основных подсистем: вскрытие и подготовку выемочного блока (бурение и оборудование добычных и транспортных скважин, монтаж и демонтаж оборудования различного назначения); разрушение угольного массива струей или струями в различных режимах гидравлическим, механогидравлическим и комбинированным способами; безнапорный и напорный гидротранспорт; управление горным давлением; обезвоживание угля и осветление технологической воды; первичную переработку и транспортировку угля потребителю (см. рис. 1).
Аналитические исследования основных подсистем скважинной гидравлической добычи. Целью аналитических исследований являлось уста-
Основные принципы разработки
комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля потребителю_
Добыча, первичная переработка я транспортировка угля потребителю
Геотехнологнчность и безлюд-ность технологий
Добыча высококачественных углей в осложненных условиях
Малооперацнонность н поточность
Экологическая и технологическая безопасность
Максимальная адаптивность к изменяющимся горно-геологическим условиям
Адаптивность подсистем между собой
Социальная и экономическая значимость
Механизм разработки комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля __потребителю_
Формирование банка данных скважинной гидротехнологии
Разработка базовых вариантов технологических схем комплексов
СГД угля
| -
Выделение основных подсистем комплексов СГД угля
Разработка классификации комплексов СГД угля
Установление резервов повышения производительности основных подсистем скважинной гидротехнологни
Согласование подсистем комплексов СГД «добыча-первичная переработка-транспортировка угля потребителю»
Обоснование (технологическое, геомеханическое, экономическое) параметров комплексов СГД, первичной перерабоиси и транспортировки угля потребителю
Основные подсистемы комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля потребителю
Рис. 1. Структура методологической базы разработки прогрессивных технологических решений по промышленному освоению СГД угля
давление резервов повышения производительности следующих основных подсистем скважинной гидравлической добычи: разрушение угольного массива струей или струями в различных режимах; формирование гидромониторных и тонких струй различными устройствами; безнапорный транспорт пульпы по очистной камере и скважинам; напорный транспорт пульпы эрлифтными, гидроэлеваторными или комбинированными установками.
Систематизированы способы повышения производительности подсистемы разрушения угольного массива при СГД, предусматривающие воздействие на динамические характеристики струи, структурные и прочностные характеристики угольного массива, а также механизм разрушения угольного массива струей или струями (табл.1).
Оптимизация гидравлических параметров одиночных струй заключается в установлении диаметра насадки с1,м, которому будет соответствовать максимальная величина эффективной длины струи 1эм при фиксированных значениях диаметра подводящего ствола с]стм и начального давления воды Р0> МП а. На основании этого положения установлены параметры рационального формирования струй двумя типами гидромониторных скважинных агрегатов. Например, при / о=10,0 МПа, диаметру подводящего ствола г/с=0,1 м скважинного агрегата первого типа будут соответствовать следующие параметры формирования струй: ¿/=0,0153 м, 11 =4,59 м, при расходе воды 87,8 м/час. Для скважинного агрегата второго типа при тех же исходных условиях параметры струеформи-рования составят: с/=0,0199 м, /э=8,74 м при расходе воды 148,9 м/час.
В случае необходимости увеличения ширины отрабатываемой полосы угля и повышения нагрузки на скважинный агрегат (например, второго типа) при фиксированном значении начального давления воды (Р0 = 10,0 МПа) следует изменить диаметр струеформирующего ствола ¿с=0,15 м, которому будут соответствовать следующие значения: диаметр насадки ¿/=0,0246 м, эффективная длина струи/э=11,6 м при расходе воды 227,8 м/час.
В соответствии с систематизированными способами (табл.1) один из вариантов предварительной подготовки массива к гидравлическому разрушению основан на разрыве сил сцепления слоев угля, увеличении имеющихся трещин, заполнении трещин жидкостью для усиления гидравлического клина во время разрушения. Поэтому при скважинной гидротехнологии процесс гидравлического разрушения угольного массива должен строиться на принципе отрыва слоев угля от массива, а не разрушения самих слоев, так как энергоемкость разрыва связей между слоями ниже энергоемкости разрушения отдельных кусков.
Таблица 1
Способы повышения эффективности гидравлического разрушения угольного массива при СГД угля
Способы воздействия на
динамические характеристики струи структурные я прочностные характеристики угольного массива механизм процесса разрушения угольного массива струей или струями
Предполагаемые уровни внедрения I 1. Оптимизация гидравлических параметров одиночных струй (давление Р, МПа, диаметр ствола Дии насадки с1, м ) по критерию интенсивности разрушения 2. Снижение турбулентности потока: - многоступенчатое ускорение; - автомодельный режим струефор-мирования Разупрочнение угольных пластов: - нагнетанием (воды, ПАВ, диоксида углерода и др.); - пневмопатроиами (пинераторами); - виброгенераторами; - гидроимпульсное; - гидрогазоимпульсное; - зарядами ВВ; - комбинированное 1. Применение двух или нескольких параллельных струй 2. Взаимодействие двух или нескольких струй, сходящихся под определенным углом 3. Применен ие режима тонкоструйного разрушении перекрещивающимися струями
П 1. Воздействие на пограничные слои потоков (гидрофобизация в насадках, успокоителях) 2. Формирование струй за пределами насадки (слияние нескольких струй) 1. Гидроразрыв с саморегулированием режима работы системы повышения давления 2. Получение паспортов гидравлической разрушаемости пластов 1. Оптимизация технических и технологических параметров гидравлической выемки 2. Оптимизация скоростей перемещения струи по забою и схем обработки забоя
III Воздействие на частотные характеристики струй с целью увеличения их разрушающей способности 1. Воздействие на частотные характеристики массива вибронагнетателями воды с целью разрыва связей между отдель-ностями 2. Воздействие на частотные характеристики массива Совмещение частотных характеристик струй и угольного массива
Как правило, с целью упрощения подхода к представлению физической сущности процесса гидравлического разрушения рассматривается воздействие струи на плоскость забоя, расположенную либо нормально к оси струи, либо под каким-то углом к ней. Иногда рассматриваются локальные случаи "затопления" струи в выемках (сопряженных воронках), ею же образованных.
Однако в условиях реального забоя почти не встречаются случаи, ко1да угол воздействия струи в различных плоскостях близок к прямому углу. Разно-направленность обнажений, малый удельный вес относительно ровных поверхностей, чередование уступов и впадин забоя предопределяет невыгодные режимы разрушения угольного массива одиночной струей.
Таким образом, оценка реальной обстановки в забое с позиций взаимодействия струи и забоя по критерию рационального угла встречи, максимального использования энергии струи и способности массива воспринять ее позволяет сделать вывод о том, что одиночная струя работает в наиболее выгодном режиме эпизодически, и доля его весьма мала в общем балансе процесса разрушения. Это и является одной из основных причин весьма низкой производительности и высокой энергоемкости процесса гидравлического разрушения одиночной струей, особенно в условиях незначительных проявлений горного давления.
В соответствии с систематизированными способами воздействия на механизм разрушения угольного массива струей или струями в скважинных гидромониторных агрегатах рекомендуется режим двух- или трехструйного разрушения при применении параллельных или сходящихся под определенным углом струй. При этом следует отметить, что производительность при двух- и трехструйном разрушении зависит не только от природных, гидродинамических, технических и технологических факторов, но и расстояния между осями струй и их расположения относительно элементов залегания пласта.
Во время экспериментальных исследований установлено, что при малом расстоянии между взаимодействующими струями интенсивность разрушения ниже суммарной интенсивности одиночных струй. Уменьшение интенсивности разрушения объясняется тем, что струи теряют энергию при взаимодействии. По мере увеличения расстояния между струями до некоторого предела интенсивность разрушения возрастает за счет двухстороннего воздействия на участок массива, заключенный между этими струями, причем интенсивность разрушения значительно превосходит удвоенную интенсивность одиночной струи. При дальнейшем увеличении расстояния между струями имеет место снижение ин-
тенсивности разрушения за счет ослабления эффекта взаимодействия струй, и на некотором удалении друг от друга струи работают как независимые.
Кроме этого, интенсивность разрушения при взаимодействии струй может быть увеличена также за счет использования эффекта гидравлического клина, что достигается взаимодействием струй, направленных под определенным углом друг к другу.
На основе стендовых (завод «Гидромаш» и институт «ВНИИгидро-уголь») и шахтных исследований (гидрошахта «Инская» б. ПО «Гидроуголь») установлены рациональные параметры двух- и трехструйного разрушения угольного массива, позволяющего увеличить производительность выемки на 35-40%, уменьшить энергоемкость и управлять крупностью отделяемого угля. Рекомендуются следующие значения гидравлических, технических и технологических факторов при двухструйном разрушении: начальное давление воды Ро = 30,0 МПа, диаметр ствола Ц. = 0,1 м, диаметр двух насадок <1Н = 0,020 м, расстояние между осями струй 1ст = 0,25 м, начальное расстояние от насадок до забоя 0,3 м, величина вынимаемой стружки 0,6 - 1,0 м, глубина врубовой щели 2,9 м, величина плеча обрушения 0,24 м, расположение струй в горизонтальной плоскости.
Базой аналитических исследований по формированию струй скважинными гидромониторными агрегатами явились рекомендации и предложения специалистов института ВНИИгидроуголь по струеформированию подземными гидромониторами.
Рассмотрена многоступенчатая схема ускорения потока скважинных агрегатов с принудительным ускорением, при котором происходит преобразование энергии пульсации как в ускоряющих, так и в успокаивающих ступенях. При этом предполагается, что естественного выравнивания пульсаций не происходит и к каждой последующей ступени поступает поток энергоносителя с невосстановленной изотропией турбулентности. Эта схема сводится к раздельному рассмотрению изменения энергии продольных и поперечных пульсаций на протяжении всего ствола скважинного агрегата.
В диссертации аналитически обоснованы параметры многоступенчатой схемы ускорения потока при формировании струй скважинными гидромониторными агрегатами. При этом установлено, что многоступенчатая схема ускорения потока в скважинных агрегатах обеспечивает: снижение энергии турбулентных пульсаций; более компактную (в 1,5 раза) струю с повышенным осевым давлением и парциальным расходом; повышение концентрации энергии по
центру струи в 2-2,5 раза; уменьшение угла расширения струй с 30 до 25°; увеличение с 1,4 до 2,1 м длины начального участка струи; увеличение производительности и снижение энергоемкости разрушения угольного массива.
На базе аналитических исследований основных зависимостей определения производительности безнапорного транспортирования пульпы предлагается в качестве базовой при скважинной гидравлической добыче угля использовать формулу проф., докт. техн. наук Н.Г. Малухина, скорректировав её и представив в следующем виде:
^т ^ж
о т
а Л. (1)
где Па - производительность скважинных гидромониторных, тонкоструйных или механогидравлических агрегатов, т/мин; рт - плотность транспортируемой горной массы, т/м3; рж - плотность транспортируемой жидкости; К?ы - коэффициент, характеризующий гранулометрический состав горной массы при безнапорном транспортировании; /- коэффициент трения горной массы по почве; / - уклон транспортного днища; п - коэффициент трения транспортируемой жидкости о почву (и = 0,66).
Поскольку при скважинной гидротехнологии предусматривается применение: гидромониторных скважинных агрегатов, работающих в различных режимах (одно-, двух- и трехструнного разрушения); тонкоструйных агрегатов, работающих в режиме перекрещивающихся, параллельных и сходящихся струй; механогидравлических агрегатов - то первый сомножитель Па зависимости (1) и представляет производительность указанных струйных или механогидравлических агрегатов.
Отличительной особенностью зависимости (1) для определения производительности подсистемы безнапорного транспорта при скважинной гидротехнологии является то, что она отражает количество горной массы, предназначенной для транспортирования, ее гранулометрический состав и условия гидротранспортирования.
Одной из основных подсистем при скважинной гидродобыче является подъём пульпы. В настоящее время для подъема пульпы при СГД угля возможно использование эрлифтов, гидроэлеваторов (струйных насосов) и гидро-элеваторно-эрлифтных устройств.
На основании аналитических исследований основных зависимостей определения производительности эрлифтного подъёма воды, шлама и пульпы в качестве базовой зависимости для определения производительности эрлифтного
18
подъема пульпы при СГД угля рекомендуется известная зависимость с добавлением величины коэффициента , характеризующего гранулометрический состав выдаваемой пульпы и величины QБн'■
■I-—-о",
Х + (2)
где @пц - производительность подсистемы безнапорного гидротранспортирования, т/мин; А - коэффициент, характеризующий режим работы эрлифта; И- потери напора на трение в эрлифте, мм водн. ст.; уср - средний удельный расход воздуха, м/м3; а — коэффициент погружения смесителя; й - диаметр подъемной трубы эрлифта, м.
Разработка скважинных агрегатов, подсистем обезвоживания угля, осветления технологической воды и первичной переработки угля. На основании результатов проведенных аналитических исследований основных подсистем СГД угля, шахтных и стендовых исследований по разработке агрегатов и выемочных машин для отработки тонких и средней мощности угольных пластов с использованием струй, работающих в различных режимах, и анализа результатов работы очистных забоев, оборудованных агрегатами, комплексами и установками (ГВД-3, АГС-1, АГС-2, АГС, КБГ-1, КМД-72, КМД-72.01, КБГ и др), предлагается следующий алгоритм проектирования скважинных гидромониторных и тонкоструйных агрегатов.
На первом этапе для обоснования принципиальной возможности реализации скважинной гидротехнологии для отработки угольных пластов, залегающих в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях, необходимо до ведения экспериментальных или опытных работ в конкретных условиях определить следующие величины:
-величину сопротивляемости угля гидравлическому разрушению; -способность угольного пласта разрушаться на куски определенных классов (размеров) под воздействием струи или струй;
-показатели обезвоживания угля и осветления технологической воды при скважинной гидротехнологии.
Основными требованиями при обосновании параметров и расположения добычных и транспортных скважин, определении их оптимального диаметра являются отсутствие зажатия водоподающих ставов, струеформирующих частей и затопления струй при очистной выемке угля и бурении скважин.
е„, = <2„кщглЛ'
К другим составляющим алгоритма проектирования скважинных гидромониторных агрегатов относятся:
- обоснование параметров бурового органа (количество, расположение и диаметр насадок, диаметр водоподающего става, условия формирования струи или струй, режимы разрушения угольного массива);
- определение скорости бурения скважин гидромониторным агрегатом;
- обоснование параметров очистного органа, которое должно производиться с учетом природных, гидравлических (гидродинамических), технических и технологических факторов;
- определение производительности разрушения угольного массива струей или струями по разработанной методике с учетом коэффициента непрерывности работы агрегата;
- определение эксплуатационной производительности агрегата и суточной нагрузки на очистной забой, оборудованный скважинным агрегатом.
Предложена структура подсистемы комплекса СГД угля « вскрытие и подготовка выемочного блока» для обоснования диаметра скважин и их количества, расстояния между ними и расположения относительно элементов залегания пласта.
Установлены диаметры скважин при СГД угля из подземных горных выработок, позволяющие обеспечивать высокую производительность подсистемы «разрушения угольного массива», т.е. работу струи или струй в незатопленном пространстве. Аналитически установлены зависимости длины незато пленного участка струи I от угла восстания для скважин диаметром 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 и 0,8 м. При изменении диаметра скважин от 0,3 до 0,8 м (например, при угле подъема 10°) длина незатопленного участка струи увеличивается с 0,4 м до 9,0 м, а с увеличением угла подъема скважин с 5 до 80° величина незатопленного участка /1 возрастает в 2-3 раза.
Определены зоны влияния конструкции исполнительных органов скважинных агрегатов на длину незатопленной части струи. Наиболее существенно площадь поперечного сечения агрегатов сказывается в скважинах диаметром 0,3-0,5 м при углах подъема скважины 5°-10<>, при которых происходит уменьшение длины I, в 1,5-2,0 раза. В результате проведенных исследований рекомендуемый диаметр скважин при СГД угля из подземных горных выработок составляет 0,5 м.
Разработан агрегат скважинный гидромониторный (АСГ) с повышенной разрушающей способностью на базе результатов внедрения агрегатно-
го
гидравлической технологии и агрегатов АФГ, АФМГ и АФТ на гидрошахтах «Юбилейная», «Инская» и «Полосухннская» в Кузбассе и анализа результатов прошедших опытные и промышленные испытания на шахтах и гидрошахтах агрегатов АГС-1, АГС-2 и КБГ, разработанных НПО «Углемеханизация» (Украина).
Разработаны требования к агрегату ACT с повышенной разрушающей способностью в делом и к основным его устройствам и элементам, а именно, струеформирующему устройству, энергоподающему ставу, станку подачи.
Однако следует отметить, что как само конструктивное исполнение и, особенно, параметры, режимы, схемы разрушения угольного массива и очистная выемка в целом, так и согласование работы агрегата АСГ с подсистемами «безнапорный транспорт пульпы» и «обезвоживание угля и осветление технологической воды», значительно отличаются от применяемых ранее и разработаны принципиально новые технологические решения, позволяющие существенно повысить интенсивность скважинной добычи.
Разработаны три варианта агрегатов и выемочных машин (типа АФТ и ГВМ) с использованием тонких струй для очистной выемки угля из подземных горных выработок на основе исследований, проводимых в период 1984-1990 гг. на шахте «Инская» и «Полосухннская» б. ПО «Гидроуголь», по созданию агрегатно-гидравлических технологий (рис.2).
Отличительными особенностями разработанных агрегатов, например АФТ, являются: использование перекрещивающихся струй для разрушения угольного массива; формирование струй в струеформирующих устройствах, равномерно расположенных по длине очистного забоя; постоянное прижатие струеформирующих устройств к груди забоя для обеспечения максимальной производительности; обеспечение производительной работы подсистемы безнапорного транспорта пульпы.
Обоснованы параметры механогидравлической технологии отработки тонких пластов агрегатами АСМ-1 и АСМ-2. При этом были разработаны требования к механогидравлическому агрегату АСМ и его исполнительному органу. Длина камеры рекомендуемой технологической схемы составляет 120 м, а высота 0,6 м при прямом ходе и 1,2 м при обратном (очистной выемке). Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-1, составит 429 т/сут при ширине захвата 3,6 м, 596 т/сут при ширине захвата 5,0 м, 823 т/сут при ширине захвата 7,5 м, 1053 т/сут при ширине захвата Юм.
5 6
\
ча—^ ¡¡У / -Д—:—. ч <, „, ттю,,
Рис.2 Варианты агрегатов (а, б, в) с использованием тонких струй для очистной выемки угля из подземных горных выработок:
1-струеформирующее устройство; 2-гибкий водовод; 3-гидроцилиндр; 4-распределитель; 5-лебедка; 6-высоконапорный став; 7-ограждение
Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-2, составит 1153 т/сут при продолжительности перерывов 4,3 ч и продолжительности выемочного цикла 20,8 ч (табл.2).
Таблица 2
Параметры механогидравлической технологии выемки угля
№ Параметры технологии и продолжительность операций АСМ-1 АСМ-2
Величина В3,м
3,6 5,0 7,5 10,0
1. Продолжительность цикла, ч 40,6 40,6 44,1 45,8 20,8
2. Объём добытого из камеры угля, т 726 1008 1512 2016 1008
3. Суточная нагрузка, т 429 596 823 1056 1163
4. Продолжительность операций по непосредственной выемке угля, ч 5,9 5,9 7,3 7,6 5
5. Продолжительность монтажно-демонтажник операций,ч И 11 11,8 12,1 3
6. Продолжительность операций при техническом обслуживании, ч 3,9 3,9 4,6 4,8 3
7. Продолжительность перебазировок, ч 6,5 6,6 6,6 6,6 5,5
8. Продолжительность операций по перестановке машины, ч 4,5 4,5 4,7 4,7 4,3
9. Количество выходов рабочих на цикл проведения камеры 35 35 42 46 16
10. Показатели по трудоёмкости: вых/сут вых/1000т 20,7 48,2 20,7 34,7 22,9 27,8 24,1 22,8 18,5 15,9
11. Производительность труда, т/вых 20,7 28,8 36 43,8 63
12. Производительное 1 ь. ири обратном ходе, т/ч 376,7 543 525,2 710,9 144
13. Удельный расход воды при пропускной способности подающего става 400 м3/ч, м3/т 1,06 0,74 0,76 0,56 2,78
14. Минимально возможный угол падения пласта, град 14 17 17 20 5,5
Разработаны четыре варианта устройств обезвоживания пульпы в подземных условиях. Предложены три варианта технологических схем первичной переработки угля как в подземных условиях, так и на поверхностном комплексе СГД.
Экспериментально-аналитические исследования основных подсистем комплексов скважинной гидравлической добычи угля. Стендовые исследования технологии разрушения образцов перекрещивающимися струями гидравлической выемочной машины (ГВМ) и агрегата АФТ проводились в два этапа. На первом этапе изучался характер рассеивания энергии струй в фокусе (точке пересечения) и за фокусом. На втором - эффективность разрушения це-менто-песчанных образцов перекрещивающимися струями.
Следует отметить, что оба этапа исследования проводились автором на стенде в лаборатории механогидравлических агрегатов и гидротурбинного привода института ВНИИгидроуголь.
В ходе стендовых исследований изменялись следующие гидравлические, технические и технологические факторы: начальное давление воды Р=0,92, 1,8 и 2,7 МПа; начальное расстояние от свободно висящей пластины до фокуса 5=0, 10, 20, 30 и 60 мм; начальное расстояние от насадки до точки пересечения струй 1=20<1, 30с/ и 40(1; центральный угол схождения струй в фокусе а= 90, 70, 45 и 0° (струи параллельны); расстояние по нормали между осями перекрещивающихся струй е = 0 и 0,5б?.
Результатом первого этапа стендовых исследований явились зависимости «энергетического уровня» струй от начального давления воды, расстояния их до фокуса, центрального угла схождения струй в фокусе и расстояний от насадок до точки пересечения струй. По изменению угла отклонения пластин Р установлено. что энергетический уровень факела возрастает на 35% при уменьшении угла схождения струй с 90 до 45°, а при уменьшении до 0° (параллельные струи) он возрастает минимум на 55%.
Из экспериментально полученных данных следует, что энергетический уровень двух параллельных струй на 15-20 % выше уровня одной эквивалентной струи. Следует отметить, что аналогичные результаты были получены автором и при шахтных испытаниях агрегатно-гидравлической технологии на гидрошахте «Инская» 6.ПО «Гидроуголь». На втором этапе исследовались две схемы разрушения цементо-песчанных образцов в режиме перекрещивающихся струй: первая - воздействие одинаковых по диаметру струй с расположением их наклонно-фронтально к поверхности разрушаемого образца, и вторая - воздействие неодинаковых по диаметру струй с расположением их флангово-фронтально к поверхности разрушаемого образца. Средняя производительность гидравлического струйного разрушения по схеме №2 производительнее схемы №1 в 2,6 раза.
Кроме этого, при разрушении образцов по схеме №2 степень нарушенно-сти забоя кавернами получена в 4-11 раз меньше, чем при схеме №1.
Несмотря на преимущества схемы разрушения №2 над схемой №1 на экспериментальном образце ГВМ рекомендовалась наклонно-фронтальная схема №1 разрушения угольного массива при пересечении струй в вертикальной плоскости.
Совместно со специалистами ННЦ ГП - ИГД им. A.A. Скочииского
предложены два варианта струеформирующих устройств для АФТ и ГВМ. К достоинствам первого варианта устройства относится высокое качество формируемых струй, так, длина начального участка струй составит величину 1„ = 70 d0 (например, при d0 = 6 мм -1„ - 420 мм, а при d0 = 8 мм - /„ = 560 мм). Недостатком устройства является сложность его размещения из-за большой длины в исполнительном органе.
С целью ликвидации указанных недостатков было разработано малогабаритное струеформирующее устройство типа ствол-насадка, проточный канал которого состоит из трех конфузоров и цилиндрического участка. Входной конфузор с углом конусности у предназначен для выравнивания динамических характеристик поступающего потока жидкости, снижения вихреобразования и уменьшения гидравлических потерь на входе в струеформирующее устройство. Величина угла конусности у выбирается из соотношения 40° < у < 60°, что соответствует минимуму гидравлических потерь в конфузорах. Величина диаметра должна выбираться из соотношения D/d0 = К„ = 8-10. Кроме этого, с целью снижения турбулентности потока струи в конструкции ствола-насадки использован крестообразный успокоитель, установленный в конфузоре с углом конусности ß = 20° и длине успокоителя 12 = (8.5-9)d.
Длина начального участка струи, сформированной в стволе-насадке, составит /„=(30-40)^0 ( например, при dg= 6мм - /„ =(180-240) мм, а при du= 8мм - /„ =(240-320) мм.
Во время стендовых исследований струеформирующих устройств экспериментального образца ГВМ установлены: влияние начального давления воды на глубину щелей в углепесчаноцементных образцах; зависимость от расстояния между осями перекрещивающихся струй величины вырезаемых кусков из образцов; зона оптимальных диаметров тонкоструйных насадок, находящаяся в диапазоне от 0,027 до 0,033 м; влияние начального расстояния от тонкоструйных насадок до углецементного блока на глубину щелей; рациональное значение расстояния между осями перекрещивающихся струй.
Проведенные стендовые исследования струеформирующих устройств ГВМ позволили установить рациональные параметры вырезания из углецементного блока кусков заданной крупности двумя перекрещивающимися струями: начальное давление воды Р0 ~ 12,0 МПа; диаметр тонкоструйных насадок do - 0,003 м; расстояние между осями перекрещивающихся насадок в вертикальной плоскости /в = 0,125 м; начальное расстояние от тонкоструйных
насадок до углецементного блока /0 = 0,01м; угол воздействия перекрещивающихся струй в вертикальной плоскости ав = 45°; время воздействия перекрещивающихся струй г = 12 с.
Разработана методика шахтных испытаний экспериментального образца ГВМ, разработанного МГИ- МГГУ, б. ПО «Гидроуголь», ИГД им. А.А. Скочинского и СКБ завода «Гидромаш», изготовленного на заводе «Гид-ромаш».
Основными задачами шахтных экспериментальных исследований являлись: установление рациональных значений гидравлических, технических и технологических параметров выемки угля; проверка работоспособности исполнительного органа и ГВМ в целом и в горно-геологических условиях пласта 26а шахты "Полосухинская"; выявление преимуществ и недостатков конструкции ГВМ и основных ее частей; целевой хронометраж рабочего времени по процессам, выполняемым в забое; определение показателей работы ГВМ; уточнение области применения ГВМ.
Целью стендовых исследований процессов подвода высоконапорной воды к различным скважинным агрегатам явилось определение технологичности, работоспособности и коэффициента сопротивления трех типов шарниров (разгруженного, прямоточного полноповоротного и прямоточного ограниченного угла поворота) энергоподающих ставов и разработка рекомендаций по их применению.
Результаты стендовых исследований по установлению коэффициентов сопротивления трех типов шарниров показали, что сопротивление одиночного разгруженного шарнира (первого типа) существенно зависит от угла разворота его звеньев а. Коэффициент сопротивления шарнира Ст при этом изменяется в 7-8 раз в диапазоне углов разворота а=0-180°. При этом потери давления в шарнире, как в местном сопротивлении, также изменяются в 7-8 раз. В испытанном двухзвеннике с тремя разгруженными шарнирами первого типа область максимальных значений коэффициентов £штах находится при а=40-140°, а зоны Сшлш относятся к диапазонам углов разворота а=0-40° и а=160-180°.
Сопротивление одиночного шарнира второго типа (прямоточно-полноповоротного) не зависит от угла его разворота, а в многозвеннике его сопротивление также незначительно. Сопротивление шарнира второго типа меньше сопротивления шарнира первого типа во всем диапазоне углов а, при этом максимальное улучшение показателя составляет 6,4 раза. Поэтому исполь-
зовать шарниры первого типа в многозвенниках для подвода технологической воды к скважинным агрегатам не рекомендуется.
Для шарнира третьего типа расчетные и опытные данные примерно одинаковы, а коэффициент сопротивления незначителен и практически постоянен при изменении угла а в пределах 33°.
На основании проведенных стендовых исследований трех типов шарниров для подвода технологической воды к скважинным агрегатам рекомендуются два варианта энергоподающих ставов с использованием одноплоскостного трубопроводного шарнира третьего типа с ограниченным углом поворота, имеющего самый незначительный коэффициент сопротивления.
Стендовые исследования по установлению рациональных параметров гидроэлеваторного и эрлифтного подъема пульпы при скважинной гидротехнологии проводились на экспериментальных стендах конструкции МГРИ -МГГРУ.
Основными задачами стендовых исследований гидроэлеваторного подъема при СГД являлось установление эффективности всасывания и диаметра активной зоны всасывания в зависимости от: крупности частиц; расстояния до плоскости всасывания; скорости горизонтального перемещения наконечника вы-дачного устройства пульпы при СГД.
В результате экспериментальных исследований гидроэлеваторного подъема пульпы установлены зависимости диаметра активной зоны всасывания от крупности частиц и расстояния до плоскости всасывания, равного O.Sdo, 0.75d0, I.Odo, (где dr диаметр всасывающего наконечника гидроэлеватора).
Из анализа полученных зависимостей следует, что активная зона всасывания составляет величину, равную от 2,5 d0 до 1,0 dg при изменении гидравлической крупности частиц от 0.8 до 80 см/с при расстоянии всасывающего наконечника от плоскости, на которой расположены частицы, равном 0,5 d0, и скорости всасывания в 4,0-5,0 м/с. Аналогичная картина имеет место и при расположении всаса на расстоянии от горной массы, равном 0.75 d0. При этом минимальный диаметр активной зоны всасывания составил 0,5-0,75 d0 для фракций более 0.020 м, что соответствует скоростям всасывания порядка 7 м/с.
Исследование эрлифтного гидроподъема пульпы при СГД во взаимосвязи с процессом всасывания в режиме закрученно-вихревого потока также производилось на специальном стенде МГРИ-МГГРУ.
Во время экспериментальных исследований получены расходные характеристики эрлифта при работе иа воде, которые представляют собой неравнобоч-
ные параболы при различной относительной величине погружения смесителя и общей высоте эрлифтной установки.
Геомеханическое обоснование параметров скважиниой гидравлической добычи угля. Определение размеров выемочных блоков, отрабатываемых полос и заходок, различных целиков и их взаимного расположения по геомеханическим факторам для различных вариантов технологии скважинной гидравлической добычи угля возможно путем решения задачи механики горных пород с использованием теории плит, деформирующихся под влиянием горного давления.
В диссертации использованы алгоритмы и программы, разработанные автором совместно с специалистами ДонГТУ, базирующиеся на методе конечных разностей, который позволяет определять нормальные напряжения, деформации, моменты и поперечные силы в любой точке исследуемого массива, включая целики и горные выработки.
При математическом моделировании параметров скважинной гидротехнологии получены общие картины распределения нормального давления <т2 (МПа), изгибающих моментов Мх (Нм) и Му (Нм), крутящего момента М^ (Нм), поперечных сил ()х (Н) и ()у (Н), а также деформаций (опусканий) пород кровли IV (м) применительно к условиям шахты «Тырганская» ООО НПО «Про-копьевскуголь» Проконьевско-Киселевского месторождения Кузбасса. На следующем этапе производился подробный анализ характеристик <тг (МПа), Мх (Нм), Му (Нм), Мху (Нм), (¿х (Н), <2У (Н), IV (м) в сечениях, проведенных по простиранию и падению выемочного блока.
Максимальные деформации (опускания) пород кровли приурочены точно к середине выработанного пространства по простиранию пласта и со смещением по падению к аккумулирующему штреку и составляют 0,26 м. За пределами отработанной площади опускания пород кровли в 2-5 раз меньше.
Величина и характер опускания пород кровли, полученные в результате математического моделирования, совершенно справедливы для условий, при которых пласт на выше- и нижележащем горизонтах не отработан. При этом наибольшая конвергенция наблюдается в средней части лавы, а наименьшая - в верхней и нижней, т.е. вблизи штреков.
При других вариантах отработки пласта (нисходящий или восходящий порядок) картина будет иная. С учетом результатов исследований Дон УТИ, при условии, если пласт отработан на верхнем и не отработан на нижнем горизонте, наибольшая конвергенция будет наблюдаться в верхней и средней частях лавы,
а наименьшая - в нижней части у аккумулирующего штрека. В этом случае в верхней части лавы конвергенция иногда достигает значений до 0,5 м.
В результате математического моделирования установлено, что подавляющее большинство изолиний опусканий пород кровли имеет вид эллипсов, большая ось которых параллельна линиям падения пласта, а меньшая смещена к аккумулирующему штреку. Такой вид изолиний опусканий пород кровли согласуется с известной схемой развития разрушений пород кровли в плоскости крутого пласта, согласно которой первые обрушения основной кровли имеют форму, близкую к эллипсам с расположением большей оси параллельно линиям падения пласта. В стадии установившегося режима работы основной кровли форма ее обрушения также представлена эллипсоидами со смещениями меньшей оси к вентиляционному штреку.
Такие смещения объясняются тем, что в условиях реального забоя смещения эллипсов к вентиляционному штреку обусловлены подбучиванием нижней части отработанного пространства боковыми породами, вследствие чего дальнейшее обрушение кровли еще более локализуется в верхней части выемочной полосы.
При анализе распределения нормальных напряжений в кровле пласта следует условно выделить две зоны. Первая - зона повышенных напряжений, распространяющихся от аккумулирующего штрека на расстоянии 30-33 м по восстанию выемочного блока (пласта), и вторая (пониженных напряжений), распространяющаяся далее от первой зоны до вентиляционного штрека, включающая отработанное пространство.
Нормальные напряжения в первой зоне по простиранию пласта носят практически симметричный характер. Так, например, в сечении, проведенном по почве аккумулирующего штрека, напряжения в глубине угольного массива являются постоянными и составляют порядка 9,7 МПа на протяжении 12-13 м от начала исследуемой области. После этого нормальные напряжения начинают постепенно возрастать и достигают максимального значения 14,0 МПа точно посередине отработанного пространства. Далее происходит постепенное снижение нормальных напряжений и в межблоковых целиках их значения составляют порядка 9,7 МПа.
Во втором сечении в нижней части выемочной полосы (отработанной на расстоянии 12 м от аккумулирующего штрека), напряжения в глубине массива остаются постоянными на уровне 7,4 МПа на протяжении 18,0 м. Но по мере приближения к отработанному пространству значение нормальных напряжений
начинает резко возрастать и достигает своего максимального значения 15,3 МПа на расстоянии 3,0 м от границы угольного пласта. В пределах отработанного пространства выемочной полосы характер распределения нормальных напряжений симметричный, т.е. вначале происходит увеличение напряжений с 2,0 до 2,9 МПа, а затем их уменьшение до исходной величины 2,0 МПа. Далее, начиная с 48,0 м исследуемой области, по простиранию распределения нормальных давлений картина повторяется, т.е. резкое увеличение с 2,0 до 15,3 МПа на расстоянии 3,0 м от межблокового целика, а затем постепенное снижение напряжений до уровня 7,4 МПа.
Характер распределения нормальных напряжений в третьем сечении, проведенном в средней части лавы, аналогичен сечению в нижней части. Отличительной особенностью этого сечения является снижение значений напряжений в глубине массива до 5,0 МПа и уменьшение напряжений как максимального, так и установившегося, в межблоковом целике (отработанном пространстве) соответственно 12,4 и 5,0 МПа.
Коэффициенты концентрации напряжений внутри отработанной площади незначительные и составляют всего 0,4. Абсолютные значения коэффициента концентрации напряжений больше у длинных сторон отработанной площади и находятся в пределах от 3,0 до 0,3. Для всех сечений максимальные значения коэффициента концентрации напряжений достигаются по кровле вентиляционного штрека и изменяются в пределах от 1,0 до 8,0. Такое изменение значений коэффициента концентрации напряжений объясняется тем, что в нижней части кровли пласта действуют дополнительные сжимающие, а в верхней - дополнительные растягивающие напряжения.
На основании проведенного численного моделирования методом конечных разностей, который позволил определить нормальное давление сгг (МПа), изгибающие моменты Мх (Нм) и Му (Нм), крутящие моменты Мгу (Им), поперечные силы Qx (Н) и Qy (Н), а также деформации (опускания) пород кровли W (м), рекомендуются следующие параметры скважинной гидротехнологии. Размер выемочных блоков по падению (высота этажа) должен составлять 100-120 м, а по простиранию 400-500м. Ширина отрабатываемых полос при применении предварительного разупрочнения угольного пласта должна составлять при сопротивляемости угля гидравлическому разрушению Ry < 1,5 МПа и породах кровли средней устойчивости Вп = 20-22 м, а при Ry до 2,5 МПа и при породах кровли ниже средней устойчивости В„ = 10-14 м.
Параметры заходок по простиранию рег ламентируются величиной отрабатываемой полосы, а по падению расстоянием между целиками. В соответствии с полученными результатами математического моделирования расстояние между целиками в выемочной полосе величина не постоянная, а изменяющаяся. В нижней части отрабатываемой полосы это расстояние должно составлять 1820 м, а в верхней - 14-16 м.
Разработка методики определения производительности основных подсистем скваясинной гидротехнологии. Одним из основных направлений, предопределяющим эффективность СГД, является разработка надежных методик расчета производительности основных подсистем скважинной гидродобычи: разрушения угольного массива в различных режимах, безнапорного и напорного транспорта, первичной переработки угля и осветления технологической воды на базе согласования всех подсистем СГД.
С целью разработки методики определения производительности подсистемы разрушения угольного массива скважинными агрегатами детально проанализированы все существующие зависимости, нормативные документы и методики НИЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ВНИИгидроугля, УкрНИИгид-роугля, МГГУ, КузНИУИ, ДонНИИ, МГГРУ и др., а также результаты собственных аналитических, экспериментально-аналитических, стендовых и шахтных исследований основных подсистем скважинной гидротехнологии.
В качестве базовых для определения производительности гидравлического разрушения угольного массива в различных режимах при СГД угля приняты зависимости проф., докг. техн. наук Шавловского С.С., которые справедливы только для одноструйного разрушения угольного массива в режиме сопряженных воронок и врубообразования, а также разрушения угольного массива тонкими параллельными струями.
Поскольку в различных скважинных агрегатах рекомендуется применение разрушения угольного массива как одиночной струей в режиме врубообразования и обрушения, так и двумя или тремя струями в режимах двух- или трех-струйного разрушения и тонкими перекрещивающимися струями, базовые зависимости определения производительности были преобразованы (табл. 3).
Для определения производительности подсистем безнапорного и напорного транспорта пульпы при скважинной гидротехнологии рекомендуются скорректированные зависимости (1) и (2) автореферата, (см. табл. 3).
Таблица 3
Зависимости для определения производительности основных подсистем СГД
угля
Подсистемы Базовые формулы С.С. Шав-ловского (т/мин) Предложенные зависимости (т/мин)
! | Разрушение угольного массива Однострунное | П - 30(ДИ + Ь0)гкщТ'гу Я = 60 ' (КдДщ +К.Ь,)гК>Ищу nah .Г 1
2Г, ' T, J
i А П = 30(ДЧ +bQ)rh4T'ly Я =6< J КЛД, + K.b.)r K„h'.r t n(a + t")h.r 1
2T\ T'i
i i- n^30UJm+boyhJ-lr П = 60 К\ДЩ + K.b.)r K\h,r n (a + la +/Г)А:Л
2T\ T\
Тонко- П = 60lmhT T'y n = 60KTJmhTyr-1
о я а g А 0 8 в et 1 и, « 1 а s I Базовые формулы Н.Г. Малу-хняа (м^/мин) Скорректированные зависимости (\г7мин)
0 с Р.-Р* /-' Q* = п Pm Р ж у Б , ) -i
M, >im Р« >-» и Л Ri] а р 1 - п m
Напорное JUH a=3j4gф±--W '+1, Qm - QnKZWtAjh -D2' 1 +
Величины, входящие в зависимости табл.3: Дщ - высота врубовой щели, м; в0 - высота забоя врубовой щели, м; г - величина захвата скважинного агрегата, м; кщ,, И"щ - глубина врубовой щели, соответственно при одно-, двух- и трехструйном разрушении, м; Т, Т1, Т1} Т\ - время образования врубовой щели, соответственно одной, двумя и тремя струями; у - средняя плотность угля, »
т/м3; Кд, К'д, К"д - коэффициент, учитывающий изменение высоты врубовой щели, соответственно при одно-, двух- и трехструйном разрушении; Ка К'ф К"в - коэффициент, учитывающий изменение высоты забоя врубовой; Кь, К'ь К'\ -
коэффициенты, учитывающие увеличение глубины врубовой щели; п, п\ п" -количество перемещений по забою, соответственно одной, двумя и тремя струями, после образования врубовой щели; а - величина плеча обрушения, м; {гт, I" - расстояние между осями струй, соответственно при двух- и трехструй-ном разрушении, м; Иа, И'а, И"а - глубина обрушения, соответственно при одно-, двух- и трехструйном разрушении, м; Т2, Т2, Т"2 - время, затрачиваемое на обработку скважинного забоя, соответственно одной, двумя и тремя струями по принятой схеме после образования врубовой щели с учетом времени на изменение направления движения струй, с; 1Л - длина лавы, м; Ит - величина захвата тонкоструйного агрегата, м; Т- время, затрачиваемое на один проход тонкоструйного агрегата, с; т - мощность пласта, м; К„- коэффициент, учитывающий увеличение производительности тонкоструйного агрегата за счет применения перекрещивающихся струй.
Обоснование прогрессивных технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля. Технологическая схема №1 гидравлической добычи через скважины с земной поверхности предназначена для отработки крутых угольных пластов, например Про-копьевско-Киселевского района, с устойчивыми породами кровли и не склонными к сползанию породами почвы (рис.3).
Добычные и пульповыдачные скважины бурятся с земной поверхности диаметром Ос - 0,279 м до проектной глубины Нэт = 100-120 м на расстоянии I друг от друга, обоснованном как по разрушающей способности конкретного скважинного агрегата (при определенных природных, гидродинамических, технических и технологических факторах), так и по геомеханическим факторам.
На первом этапе скважинньгми агрегатами производится частичное разрушение угольного пласта и формирование полости для заполнения ее твердеющей закладкой. Параметры целика по простиранию предопределяются размерами выемочной полосы, а по падению он составит от 2 до 5 м. Кроме под держания пород кровли, целик выполняет функции по формированию потока пульпы при безнапорном ее транспортировании к выданному устройству. Особенностью технологической схемы №1 является применение двух добычных скважинных агрегатов и одного выдачного устройства, что безусловно увеличивает производительность и работоспособность всей схемы, а совпадение направления разрушения угольного пласта и безнапорного транспорта
пульпы, приведет к увеличению производительно
Рис.3 Технологические схемы №1,2 СГД угля с земной поверхности:
1,3- добычные скважины; 2 - пулытовыдачная скважина; 4, 6 - скважинный агрегат; 5 - гидроэлеватор; 7 - наносы; 8 - струя; 9 - искусственный целик; 10 - выемочные полосы; 11- пульпа
Рис. 4. Технологические схемы №3 СГД угля из подземных горных выработок: 1,2 - штреки; 3 - скважина; 4 - гибкие рукава; 5 - трос; 6 - кожух ;
7 - струеформирующее устройство;
8 - гидроцилиндр; 9 - лебедка
Технологическая схема № 2 рекомендуется для отработки крутых пластов с породами кровли ниже средней устойчивости (рис.3). Отличительной особенностью технологической схемы № 2 от № 1 является возведение нескольких целиков из твердеющей закладки с определенным шагом по падению пласта. Расстояние между предельными целиками выбирается также на базе геомеханического обоснования с учетом величины устойчивого пролета крошш по падению пласта с учетом времени на отработку как заходки, так и всей выемочной полосы.
Технологическая схема №3 для скважинной отработки крутых угольных пластов из подземных горных выработок полосами по восстанию представлена на рис.4. Отличительной особенностью схемы №3 является то, что с целью увеличения нагрузки на очистной забой, уменьшения потерь полезного ископаемого очистная выемка осуществляется полосами по восстанию тонкоструйным агрегатом, снабженным защитным кожухом, который прижимается в процессе выемки к угольному пласту у кровли и почвы пласта тросами.
Для отработки крутого угольного пласта полосами по восстанию из аккумулирующего штрека производится бурение восстающих скважин, через которые с помощью высоконапорных гибких рукавов осуществляется подвод воды к рабочему органу; с помощью тяговых элементов - управление рабочим органом; с помощью тросов - прижатие рёбер защитного кожуха к угольному пласту у кровли и почвы. Очистная выемка осуществляется при возвратно-поступательном перемещении струеформирующих частей тонкоструйного агрегата и постоянном их прижатии к плоскости угольного забоя. Разрушение угольного пласта производится тонкими перекрещивающимися струями, а безнапорное гидротранспортирование пульпы осуществляется по внутренней поверхности защитного кожуха и далее в аккумулирующий штрек.
Результаты аналитических, экспериментально-аналитических, стендовых и шахтных исследований основных подсистем скважинной гидротехнологии убедительно подтверждают прогрессивность технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля, обеспечивающей высокую эффективность и безопасность отработки запасов в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях.
Определена область эффективного применения комплексов СГД угля в различит горно-геологических условиях и разработан проект отработки запасов пласта «Мощный» гидрошахты «Тырганская» ООО НПО «Прокопьев-скуголь» с использованием скважинной гидротехнологии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технологические и технические решения по созданию технологических комплексов скважинной гидравлической добычи, первичной переработки и транспортирования угля потребителю, на базе интегрирования геотехнологического, подземного и комбинированного способов с использованием потенциала гидроэнергии, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие угольной промышленности России.
Основные научные и практические результаты работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:
1. Установлено, что высокая конкурентоспособность скважинной гидротехнологии при отработке запасов угольных пластов в осложненных горногеологических и производственно-технических условиях, для которых отсутствуют высокопроизводительные технологии добычи, обеспечивается посредством создания интегрированной системы производств по добыче, первичной переработке и транспортировке угля потребителю.
2. Разработана и реализована методологическая база создания комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля потребителю, включающая концепцию, механизм, классификацию и принципы реализации системного подхода к разработке технологических решений, обеспечивающих объективное выделение основных подсистем, их взаимное согласование и единство направлений повышения полноты использования производственных возможностей.
3. Разработаны приоритетные технологические и технические решения, обеспечивающие высокую производительность и безопасность скважинной гидротехнологии при вскрытии и предварительной подготовке запасов выемочного блока, выемке угля рекомендуемыми гидромониторными (АСГ), тонкоструйными (АФТ, ГВМ) и механогидравлическими (АСМ-1 и АСМ-2) агрегатами с последующей первичной переработкой и транспортировкой угля потребителю.
4. Доказано, что повышение производительности СГД по выемке угля достигается на базе реализации разработанной систематизации способов повышения производительности разрушения угольного массива при применении различных вариантов скважинных агрегатов (гидромониторных АСГ, тонкоструйных АФТ, ГВМ и механогидравлических АСМ-1, АСМ-2). Установлено, что многоступенчатая схема ускорения потока энергоносителя в скважинных гидромониторных агрегатах обеспечивает формирование более компактной (в 1,5
раза) струи с повышенным осевым давлением и парциальным расходом, повышение концентрации энергии по центру струи в 2-2,5 раза и уменьшение угла расширения струй с 30 до 25°, увеличение с 1,4 до 2,1 м длины начального участка струи, увеличение производительности и снижение энергоемкости разрушения угольного массива.
5. Проведены стендовые и шахтные эксперименты, результаты которых явились основой для установления рациональных параметров технологии двух-и трехструйного разрушения угольного массива гидромониторным агрегатом АСГ, обеспечивающим повышение производительности выемки на 35-40% при начальном давлении воды Р0 = 30,0 МПа, диаметре ствола Dc = 0,1м, диаметре двух насадок d„ = 0,020 м, расстоянии между осями струй 1ст = 0,25 м, начальном расстоянии от насадок до забоя 0,3 м, величине вынимаемой стружки 0,6 -1,0 м, глубине врубовой щели 2,9 м, величине плеча обрушения 0,24 м, расположении струй в горизонтальной плоскости.
6. Разработаны базовые варианты тонкоструйных агрегатов АФТ и ГВМ для добычи угля из подземных горных выработок, отличительной особенностью которых является использование перекрещивающихся струй для разрушения угольного массива и равномерное их расположение по длине очистного забоя, постоянное прижатие струеформирующих устройств к плоскости забоя для обеспечения максимальной производительности и благоприятных условий функционирования подсистемы безнапорного транспорта пульпы. На основании стендовых и шахтных исследований обоснованы параметры эффективного разрушения угольного массива тонкими перекрещивающимися струями (начальное давление воды Р0 = 30,0 МПа, диаметр насадок d„ = 0,008 м, расстояние между струями ltm = 0,3 м, углы воздействия струй в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно 90 и 45°).
7. Обоснованы рациональные параметры механогидравлической технологии отработки запасов тонких пластов агрегатом АСМ-1 и АСМ-2. Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-1, составит 429 т/сут при ширине захвата 3,6 м, 596 т/сут при ширине захвата 5,0 м, 823 т/сут при ширине захвата 7,5 м, 1053 т/сут при ширине захвата 10 м. Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-2, составит 1153 т/сут при продолжительности перерывов 4,3 ч и продолжительности выемочного цикла 20,8 ч.
8. Предложена методика определения производительности подсистемы разрушения угольного массива струями при СГД, отличающаяся режимами (одно-, двух-, трех- и тонкоструйного) разрушения, а также скорректированы
зависимости для определения производительности подсистем безнапорного и напорного гидротранспортирования при скважинной гидротехнологии.
9. Разработана и реализована методика геомеханического обоснования параметров скважинной гидротехнологии (параметры блоков, отрабатываемых полос, заходок, расстояние между целиками различного назначения и их размеры) на основе численного моделирования методом конечных разностей, позволяющая определять характеристики напряженно-деформированного состояния в любой точке исследуемого массива (включая целики, скважины и горные выработки). Ширина отрабатываемых полос при применении предварительного разупрочнения угольного пласта должна составлять при сопротивляемости угля гидравлическому разрушению Ry < 1,5 МПа и породах кровли средней устойчивости В„ = 20-22 м, а при Ry до 2,5 МПа и при породах кровли ниже средней устойчивости В„ = 10-14 м. Расстояние между целиками в нижней части выемочной полосы должно составлять 18-20 м, а в верхней - 14-16 м.
10. Доказано, что высокая адаптивность различных вариантов технологических решений по освоению скважинной гидравлической добычи угля в рамках системы «добыча - первичная переработка - транспортирование угля потребителю» обеспечивается за счет направленного изменения параметров выемочных блоков, схем выемки угля, применения различных выемочных агрегатов, технических средств первичной переработки, обезвоживания угля и осветления технологической воды,
11. Определена область эффективного применения комплексов СГД угля в различных горно-геологических условиях и разработан проект отработки запасов пласта «Мощный» гидрошахты «Тырганская» ООО НПО «Прокопь-евскуголь» с использованием скважинной гидротехнологии.
Основное содержание диссертации отражено в следующих опубликованных работах автора
1. Пучков JI.A., Михеев О.В., Мельник В.В. Концепция, механизм и принципы разработки геотехнологических комплексов СГД, переработки и транспортировки угля потребителю. ~М.:МГГУ//ГИАБ,2001,вып 12.-С.95-100.
2. Михеев О.В., Мельник В.В. Разработка комплексов скважинной гидравлической отработки угольных пластов. - Уголь, 1999Д°4.-С.54-56.
3. Михеев О.В., Мельник В.В. Разработка комплексов скважинной гидравлической отработки угольных пластов, залегающих в сложных горно-геологических условиях. -М.:МГГУ//ГИАБ,1997,№3.-С.167-169.
4. Михеев О.В., Мельник В.В. Технология скважинной гидравлической отработки локальных участков угольных пластов, залегающих в особо сложных горногеологических условиях / Матер, науч. симпозиума «Современное горное дело: образование, наука, промышленность» - М.: МГГУ, 1996.- С. 194-195.
5. Михеев О.В., Мельник В.В., Малышев А.Ю. Обоснование параметров технологии добычи и процесса разрушения угля скважинными гидромониторными агрегатами. - М.:МГГУ//ГИАБ,1997, №3-С.25-28.
6. Мельник В.В., Малышев А.Ю. Результаты аналитических и экспериментальных исследований процессов формирования струй и разрушения угля скважинными агрегатами. -М.:МГГУ//ГИАБ,1997, №3-С.170-172.
7. Мельник В.В. Современная концепция и модели повышения эффективности разрушения угольного массива струями при скважинной гидродобыче. -М. :МГГУ//ГИАБ,2001, №12-С. 101-106.
8. Мельник В.В. Аналитические исследования процесса безнапорного транспорта пульпы при скважинной гидротехнологии. - М.:МГТУ//ГИАБ,2002, №1-С.42-44.
9. Мельник В.В. Аналитические исследования подъема пульпы при скважинной гидравлической технологии добычи угля. - М.:МГТУ//ГИАБ,2002, №1 .-С.45-48.
10. Мельник В.В., Федаш A.B. Аналитические исследования гидроэлеваторного подъема пульпы при скважинной гидротехнологии добычи.- М.:МГТУ//ГИАБ,2002, №1-С.45-48.
11. Мельник В.В., Полошков C.B. Разработка методики определения производительности разрушения угольного массива скважинными агрегатами. -М.:МГТУ//ГИАБ,2001, №12-С.113-116.
12. Мельник В.В., Малухии Н. Г. Особенности подъема пульпы различными устройствами при скважинной технологии угледобычи.- М. :МГГУ//ГИАБД002, №2-С.15-18.
13. Мельник В.В., Медведков В. И. Скважинная механогидравлическая отработка угольных пластов. - М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №4-С.170-172.
14. Мельник В.В. Методика и проект шахтных испытаний экспериментального образца гидравлической выемочной машины.- М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №7-С.23-27.
15. Мельник В.В. Результаты стендовых и шахтных исследований экспериментального образца гидравлической выемочной машины.-М. :МГГУ//ГИАБ,2002, №5-С.11-14.
16. Мельник В.В., Медведков В.И. Результаты стендовых исследований подвода высоконапорной технологической воды к скважинным агрегатам. М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №4-С.116-118.
17. Мельник В.В. Методика определения производительности гидравлической выемочной машины. -М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №6-С.220-223.
18. Мельник В.В. Разработка агрегата гидромониторного для бурения скважин и очистной выемки угля. - М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №6-С.223-226.
19. А. С. №143777 (СССР). Агрегат для безлюдной выемки полезных ископаемых / В.Н. Галкин, В.В. Матвеев, A.A. Атрушкевич, В.В. Мельник // Опубл. в Б. И. -1988,№41.-С.123.
20. А. С. №1645498 (СССР). Агрегат для безлюдной выемки полезных ископаемых / В.Н. Галкин, A.A. Атрушкевич, В.В. Мельник // Опубл. в Б. И - 1991 ,№16.-С.87.
21. А. С. №1830289. Устройство для обезвоживания материалов / О.В. Михеев,
A.A. Атрушкевич, В.В. Мельник, В.В. Сенкус // Опубл. в Б. И. - 1990,№24.-С.23.
22. Оборудование и технологические схемы для подземной гидравлической добычи угля //Каталог под ред. A.A. Атрушкевича. - М.: ЦНИИЭИуголь, 1990.-71 с.
23. Методика расчета параметров гидравлической выемки угля в коротких очистных забоях / A.C. Бурчаков, О,В. Михеев, A.A. Атрушкевич, В.А. Атрушкевич
B.В. Мельник и др. - М.: МГИ, 1990.-68с.
24. Лурий В. Г., Мельник В. В., Романов Ю. Г. Анализ существующих технологических схем гидрошахт Кузбасса. - М.: МГИ,1989.-36 с.
25. Лурнй В.Г., Мельник B.B. Теоретические и экспериментальные исследования гидравлического разрушения угольного массива // Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. - М.: МГИ, 1990.-С.114-131.
26. Обоснование параметров технологии гидродобычи с замкнутым циклом обезвоживания угля и осветления технологической воды /О.В. Михеев, В.В. Мельник,
B.А. Атрушкевич и др. - М.: МГИ, 1993.-21 с.
27. Вопросы методической разработки САПР гидрошахт / В.В. Сенкус, В.Н. Притьмов, A.C. Соловьев, В.В. Мельник // Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. -М.: МГИ, 1990. - С. 156-159.
28. Мельник В.В. Технология разрушения угольного пласта двухсгруйным органом разрушения при агрегатной выемке в сб.: Малооперационные технологии разработки угольных месторождений с применением комплексов, агрегатов и автоматических манипуляторов. - М.: МГИ, 1987.-С. 36-38.
29. Мельник В.В. Технология разрушения угольного пласта тонкоструйным подвижным органом разрушения в агрегатно-гидравлическом забое. - В сб.: Вскрытие и отработка шахтного поля блок-стволами, обеспечивающими резкое снижение объемов горных работ. - М.: МГИ, 1987.-С. 86-89.
30. Мельник В.В. Результаты испытаний агрегатно-гидравлической технологии выемки угля на шахте «Инская» ПО «Гидроуголь». -В сб.: Технология подготовки шахтных полей с добычей угля и метана. - М.: МГИ, 1987.-С. 72-75.
31. Гидромеханизированная технология на шахтах с традиционным способом добычи угля / О.В. Михеев, В.А. Атрушкевич, В.В. Мельник и др. - М.: МГИ, 1993. -51с.
32. Мельник В.В., Галкин В.Н., Абрамкин Н.И. Результаты заводских испытаний гидравлической выемочной машины // Комплексное освоение угольных месторождений. - М.: МГИ, 1989. - С.13-14.
33. Лурий В.Г., Мельник В.В. Исследование подплыва обрушенных пород и обезвоживания угля // Разработка локальных гидрокомплексов добычи угля в сложных условиях. -М.: МГИ, 1990.-С.101-105.
34. Лурий В.Г. Мельник В.В. Область применения и эффективность локальных гидрокомплексов по добыче угля // Научно-технические разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и института ВНИИгидроуголь. -М.: МГГУ, 1994.-С. 92-97.
35. Лурий В.Г., Мельник В.В, Разработка требований к параметрам агрегатно-гидравлической технологии, гидравлического агрегата, струйных подвижных органов разрушения // Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. - М.: МГИ, 1990.-С.106-113.
36. Михеев О.В., Мельник В.В., Дмитриев В.А. Технология разработки угольных месторождений через скважины с поверхности // Научно-технические разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и института «ВНИИгидроуголь» - М.: МГГУ, 1994,-
C.100-106.
37. Атрушкевич А А., Мельник В.В. Повышение эффективности гидравлической добычи угля // Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений: Матер. Всесоюз.науч.-техн.конф. - М.: МГИ, 1989.-С.23.
38. Притьмов В.Н., Сенкус В.В., Мельник В.В. Снижение энергоемкости технологических процессов при гидравлической добыче угля // Интенсивная подготовка и отработка шахтного поля. - М.: МГИ, 1990. - С.14-17.
39. Лурий В.Г., Мельник В.В. Анализ существующих схем гидроучастков по добыче угля // Разработка локальных гидрокомплексов добычи угля в сложных условиях. -М.: МГИ, 1990.- С.3-27.
Подписано в печать 15.04.2005 г. Формат 60X90/16
Обьем 2,2 печ. л. Тираж НЮ экз._Заказ № 9в&
Типография Московского государственного горного университета Ленинский проспект, 6
РНБ Русский фонд
2006-4 5247
Содержание диссертации, доктора технических наук, Мельник, Владимир Васильевич
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
1.1. Современное состояние подземного способа добычи угля в РФ.
1.2. Состояние техники и технолопш отработки запасов, залегающих в осложненных условиях.
1.31 Анализ бесшахтных и нетрадиционных методов добычи полезных ископаемых.
1.4. Состояние промышленного и опытного применения скважин-ной гидравлической добычи полезных ископаемых.
1.5. Современные концепции изученности основных подсистем скважинной гидротехнологии.
1.6. Цель, идея, задачи и методы исследований.
Выводы.
2. МЕТОДИКА И ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ КОМПЛЕКСОВ СГД, ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ УГЛЯ ПОТРЕБИТЕЛЮ.
2.1. Применение системного анализа для решения задач исследований.
2.2. Концепция, механизм и принципы разработки комплексов СГД, переработки и транспортирования угля потребителю.
2.3. Разработка классификации комплексов СГД, первичной переработки и транспортирования угля потребителю.
2.4. Общая методика и программа исследований комплексов
СГД, переработки и транспортировки угля потребителю.
Выводы.
3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИННОЙ ТЕХНОЛОГИИ В ЦЕЛОМ, ОСНОВНЫХ ПОДСИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ.
3.1. Современная концепция и способы повышения эффективности разрушения угольного массива струями при скважинной гидродобыче.
3.2. Аналитические исследования процесса формирования гидромониторных и тонких струй различными устройствами.
3.3. Аналитические исследования подсистемы безнапорного транспортирования пульпы при скважинной гидротехнологии.
3.4. Аналитические исследования подсистемы подъёма пульпы различными устройствами.
Выводы.
4. РАЗРАБОТКА СКВАЖИННЫХ АГРЕГАТОВ, ПОДСИСТЕМ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПУЛЬПЫ, ОБЕЗВОЖИВАНИЯ УГЛЯ И ОСВЕТЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ.
4.1. Методика проектирования скважинных гидромониторных и тонкоструйных агрегатов для бурения скважин и очистной выемки угля.
4.2. Разработка гидромониторного агрегата для бурения скважин и очистной выемки угля.
4.3. Разработка агрегатов с использованием тонких струй для очистной выемки угля.
4.4. Разработка скважинного механогидравлического агрегата для отработки тонких угольных пластов.
4.5. Технологические схемы подсистемы обезвоживания угля и осветления технологической воды при скважинной гидротехнологии
4.6. Технологические схемы первичной переработки пульпы при скважинной гидротехнологии.
Выводы.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПОДСИСТЕМ КОМПЛЕКСОВ СКВАЖИННОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДОБЫЧИ.
5.1. Результаты стендовых исследований технологии разрушения образцов перекрещивающимися струями гидравлической выемочной машины.
5.2. Разработка вариантов струеформирующих устройств гидравлической выемочной машины.
5.3. Методика шахтных испытаний экспериментального образца гидравлической выемочной машины.
5.4. Результаты стендовых и шахтных исследований экспериментального образца гидравлической выемочной машины.
5.5. Результаты стендовых исследований процессов подвода высоконапорной технологической воды к скважинным агрегатам.
5.6. Результаты стендовых исследований подсистемы гидроподъема пульпы при СГД угля.
Выводы.
6. ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИННОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИ ДОБЫЧИ УГЛЯ.
6.1. Особенности управления горным давлением при традиционной и скважинной отработке крутых угольных пластов.
6.2. Методика геомеханического обоснования параметров скважинной гидравлической добычи угля.
6.3. Результаты геомеханического обоснования параметров скважинной гидравлической добычи угля.
Выводы.
7. ОБОСНОВАНИЕ ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ПРОМЫШЛЕННОМУ ОСВОЕНИЮ СКВАЖИННОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДОБЫЧИ УГЛЯ.
7.1. Методика определения производительности основных подсистем скважинной гидротехнологии.
7.2. Согласование и сбалансированность основных подсистем комплексов скважинной гидротехнологии.
7.3. Прогрессивные технологические решения по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля.
7.4. Область применения комплексов СГД угля.
7.5. Экономическая эффективность результатов исследований.
Выводы.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка технологических решений скважинной гидравлической добычи угля"
Развитие подземной добычи угля в России на протяжении последних пятнадцати лет характеризовалось, вплоть до 1998 г., снижением объемов и удельного веса в общем балансе угледобычи. Только в последние годы наметилась тенденциям роста объемов добычи угляг подземным способом (94,1 млн. т. в 2004 г.)
Несмотря на увеличение, начиная, с 1993 г., нагрузки на очистной забой с 485 до 1370 т/сут (в том числе на комплексно-механизированный с 719 до 1760 т/сут) и производительности труда рабочего на добыче с 66,3 до 137,7 т/мес, а также наличие 20 бригад, обеспечивающих нагрузку на очистной; забой более 1 млн. т в год, и одной бригады, добывшей в 2002 г. 3,2 млн. т угля, оснований для оптимистических прогнозов развития^ подземного способа добычи практически нет.
Основными; причинами наличия такого положения в отрасли служат недостатки традиционных технологий подземной добычи и значительный износ основных фондов i шахт, чрезмерная ориентация в отрасли только на комплексно-механизированную добычу угля (94,8% в 2004 г), динамика ввода и выбытия мощностей, при которой выбытие мощностей угольных шахт в 6-8 раз превышает их ввод.
Одним! из направлений выхода из сложившейся в отрасли ситуации (продление срока жизнедеятельности угольных шахт, увеличение полноты извлечения запасов как списанных, так и из целиков различного назначения, вовлечение в отработку запасов высококачественных углей тонких: крутонаклонных и крутых пластов, в первую очередь в сложных условиях ведения горных работ как на действующих, так и закрывающихся шахтах); является разработка нетрадиционных технологий добычи, первичной переработки и транспортировки угля потребителю, основу которых составляют высокопроизводительные и надежные элементы, бесшахтного, подземного, комбинированного и гидравлического способов добычи;.
В России; и ряде зарубежных стран развивается: принципиально новое направление в; области добычи угля, основанное на переводе полезного? ископаемого: в месте залегания в подвижное состояние: и; выдаче его на поверхность, реализуемое геотехнологическими способами.
Геотехнологические способы современного поколения представлены подземной газификацией ушя (ПГУ), скважинной гидравлической-добычей угля (СГД), подземной гидрогенизацией (растворением) угля (ПРУ) и прямым получением энергии из пласта (экстракцией) угля (ПЭУ). С точки зрения уровня развития технологии и техники, а также потребительских свойств конечной продукции в виде пульпы, на сегодняшний день наиболее подготовленной к промышленному внедрению является технология скважинной гидравлической добычи (СГД). Ее основным достоинством, равно, как и классической гидротехнологии, является, возможность отработки запасов угля в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях при обеспечении высокой интенсивности: и поточности, производственной гибкости и синхронизации режимов выполнения комплексов: рабочих процессов.
Исследованиям, направленным на разработку нетрадиционных, в том числе скважинных, технологий на современном этапе развития научно-технического прогресса.в угледобывающей: отрасли, посвящены работы; ПНЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ИПКОН РАН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Института угля? и углехимии СО РАН, ВНИИгидроугля, УкрНИИ-гидроугля, ДонНИИ, ДонГТУ, МГГУ, С-ПбГИ, КузГТУ, СибГИУ и многих других организаций.
Однако результаты этих исследований не привели к созданию перспективных технологий, реализуемых по принципу единой производственной системы «добыча - первичная переработка - транспортирование угля потребителю» с использованием интегрированного потенциала всех известных на сегодняшний; день способов добычи угля.
Таким образом, можно констатировать, что исследования, направленные на разработку технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической г добычи? угля на горных предприятиях нового технико-экономического уровня, с полным основанием могут быть квалифицированы как весьма актуальные.
Целью» работы является установление закономерностей функционирования и механизма согласования основных подсистем горного производства для разработки прогрессивных технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля, обеспечивающей высокую эффективность и безопасность отработки запасов в осложненных горногеологических и производственно-технических условиях.
Основная идея'диссертации заключается; в реализации; системного подхода к разработке прогрессивных технологических решений по добыче, первичной переработке и транспортировке угля потребителю на базе интегрирования геотехнологического, подземного и комбинированного способов реализации потенциала гидроэнергии и обеспечения высокого уровня адаптивности к изменяющимся условиям горного производства.
Методьи исследований. В диссертации использован комплексный метод исследований, включающий: технико-экономический; анализ, научное обобщение состояния и прогнозирование развития научно-технического прогресса: технологии добычи угля; системный анализ технологических решений для; разработки: концепции, механизма, принципов • проектирования и выделения основных подсистем комплексов? СГД; аналитические, стендовые, экспериментально-аналитические: и шахтные исследования! основных подсистем технологии скважинной угледобычи с использованием специально разработанных методик для выявления резервов*: повышения их производительности и работоспособности; математическое моделирование ит численные методы реализации алгоритмов? геомеханического обоснования! параметров скважинной гидротехнологии.
Основные научные положения, выносимые на защиту::
1. Высокая; конкурентоспособность скважинной гидротехнологии при; отработке запасов угольных пластов в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях, для которых отсутствуют высокопроизводительные технологии добычи, обеспечивается посредством создания интегрированной системы производств по добыче, первичной переработке и транспортированию угля потребителю.
2. Классификация комплексов СГД, первичной; переработки? угля и осветления технологической? воды,, учитывающая специфику вскрытия и подготовки выемочных блоков, схем и режимов разрушения! угольного массива;, безнапорного и напорного гидротранспорта, способов управления горным давлением, обезвоживания угля и осветления; технологической воды, позволяет объективно выявить состав, структуру и параметрические связи основных производственных подсистем, необходимых для разработки прогрессивных технологических решений по промышленному освоению скважинной гидравлической добычи угля;
3. Приоритетными технологическими решениями, обеспечивающими высокую производительность и безопасность скважинной гидротехнологии; являются ее базовые варианты схем СГД (с земной поверхности; из подземных горных выработок и комбинированным способом), базирующиеся на вскрытии выемочных блоков скважинами, предварительной подготовке запасов к отработке, выемке угля скважинными гидромониторными, тонкоструйными или механогидравлическими агрегатами, первичной переработке угля и транспортировании его потребителю.
4. Интенсивность технологии выемки угля как основной подсистемы СГД реализуется посредством применения различных вариантов скважинных агрегатов (гидромониторных, тонкоструйных и механогидравлических), а также за счет эффективного функционирования подсистем безнапорного и напорного гидротранспорта при рациональных значениях параметров скважин и конструкций струеформирующих частей скважинных агрегатов.
5. Высокая производительность гидромониторного скважинного агрегата (АСГ) достигается за счет рационального струеформирования и применения режимов двух- и трехструйного гидравлического разрушения угольного массива при оптимальных значениях давления воды, диаметра ствола и насадок, расстояния между насадками и их расположения в условиях непрерывной подачи воды к агрегату.
6. Использование подвижных органов разрушения угольного массива «перекрещивающимися струями» при постоянном прижатии струеформирующих устройств к плоскости забоя интенсифицирует работу тонкоструйных скважинных агрегатов (АФТ, ГВМ) при рациональных значениях начального давления воды, диаметра насадок, расстояния между тонкими струями и углах воздействия струй в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
7. Высокий уровень достоверности результатов обоснования рациональных параметров скважинной гидротехнологии (размеров блоков, отрабатываемых полос, заходок, целиков различного назначения) обеспечивается посредством численного моделирования методом конечных разностей (характеристик геомеханической обстановки нормальных напряжений, деформаций, моментов и поперечных сил) в любой точке исследуемого углевмещающего массива включая целики, скважины и горные выработки.
8. Высокая адаптивность различных вариантов технологических решений по освоению скважинной гидравлической добычи угля в рамках интегрированной системы «добыча — первичная переработка — транспортирование угля потребителю» к изменяющимся горно-геологическим и производственно-техническим условиям обеспечивается за счет направленного изменения параметров выемочных блоков, схем выемки угля, применения различных выемочных агрегатов, технических средств первичной переработки, обезвоживания угля и осветления технологической воды.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- значительным объемом аналитических,, стендовых, экспериментально-аналитических и шахтных исследований основных подсистем технологии скважинной угледобычи;
- удовлетворительной сходимостью результатов? исследований с фактическими: показателями функционирования основных подсистем; комплексов СГД, первичной переработки и транспортировки угля потребителю (расхождение не превышает 10-15%);
- непротиворечивостью концепции, механизма и методических принципов разработки комплексов СГД угля сложившимся представлениям системности и согласованностью с алгоритмами обоснования; параметров технологических систем, гидрошахт, гидроучастков, гидромодулей и локальных гидрокомплексов;
- положительными результатами использования методик разработки гидромониторных и тонкоструйных агрегатов, определения производительности: основных подсистем скважинной гидротехнологии, проектированиям комплексов СГД угля.
Научная новизна работы:
1. Разработана концепция создания комплексов СГД, первичной; переработки и транспортировки угля? потребителю на принципе системной; увязки функциональных элементов геотехнологического, подземного; и комбинированного способов добычи полезного ископаемого.
2. Разработаны- основные принципы создания комплексов СГД, обеспечивающих добычу, переработку и транспортирование угляшотребителю в! конкретных условиях, отличающихся с малооперационностью и поточностью производства, высокой адаптивностью к изменяющимся горно-геологическим и производственно-техническим условиям.
3. Разработана; классификация комплексов ? СГД, первичной переработки угля и осветления технологической воды, являющая научную основу синтеза рациональных вариантов их технологических систем.
4. Систематизированы; способы повышения производительности подсистемы разрушения угольного массива струей; или; струями, предусматривающие воздействие на динамические характеристики струи, структурные и прочностные характеристики угольного массива и механизм гидравлического разрушения.
5. Предложена методика определения производительности подсистемы разрушения угольного массива струями при СГД, отличающаяся режимами (одно-, двух-, трех- и тонкоструйного) разрушения, а также скорректированы зависимости для» определения ^производительности; подсистем- безнапорного и напорного гидротранспортирования.
6. Разработана методика; обоснования: параметров скважинного гидромониторного агрегата для бурения; скважин и очистной выемки угля, а также сформулированы технологические требования к подсистемам: безнапорного и напорного транспорта, обезвоживания- угля и осветления технологической воды.
7. Разработана методика геомеханического обоснования параметров; технологии скважинной добычи угля (параметры выемочных блоков,', отрабатываемых полос и заходок, расстояние между целиками различного назначения; и их размеры) на базе оценки напряженно-деформированного» состояния и силового режима исследуемой области массива, включающего целики различного назначения и горные выработки.
8. Разработаны методические принципы обоснования проектных решений по созданию комплексов СГД, переработки и транспортировки угля потребителю, критериальной; базой которых является; уровень-производительности основных подсистем скважинной гидротехнологии.
Научное значение диссертации заключается в разработке методологической базы реализации системного подхода; к разработке прогрессивных технологических решений' по эффективному использованию потенциала; гидроэнергии; при отработке запасов угля в; осложненных горногеологических и? производственно-технических условиях в рамках технологических комплексов СГД угля.
Практическое значение диссертации заключается:
В; разработке рекомендаций; по промышленному освоению скважинной гидравлической; добычи? на базе применения комплексов СГД, первичной переработки и транспортировании угля потребителю для отработки запасов в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях Кузбасса, Приморья, Сахалина и других районах; создании, банков; данных скважинной; гидравлической добычи угля; и разработанных базовых вариантах технологических схем СГД угля; разработке предложений по повышению полноты извлечения запасов на основе управления горным давлением удержанием кровли на различных целиках, параметры и расстояние между которыми изменяются; как по мере отработки вынимаемой полосы угля, так и выемочного блока; разработке рекомендаций по прогнозированию характеристик проявлений геомеханических процессов® в углевмещающем массиве при; реализации технологии? СГД угля; установлении^ области эффективного применениям скважинных: агрегатов (гидромониторных, тонкоструйных и механогидравлических); обеспечении; эффективной отработки; запасов» угля- на действующих, ликвидируемых и закрытых угольных шахтах в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях с использованием технологических решений по освоению СГД? угля;.
Реализация результатов работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные в диссертации, использованы? при составлении каталога «Оборудование и технологические схемы для? подземнош гидравлической г добычи угля» и разработке: «Методики расчета параметров ; гидравлической; выемки угля в- коротких очистных забоях»; «Методики; проектирования скважинного гидромониторного агрегата для бурения скважин и очистной выемки угля»; «Методики исследований в шахтных условиях технологии скважинной добычи угля»; «Методики выбора параметров технологии; добычи угля с предварительным; разупрочнением: угольного массива и закладкой выработанного пространства отходами производства»; «Методики проектирования комплексов; СГД' переработки и транспортировки угля потребителю», одобренных компанией «Росуголь».
Рекомендации по* обоснованию параметров; технологической: схемы скважинной» гидротехнологии применительно к, условиям пласта «Мощный» гидрошахты «Тырганская» ООО - НПО «Прокопьевскуголь» использованы при разработке проекта выемочного участка.
Результаты исследований используются; в учебном процессе Московского государственного горного университета при подготовке горных инженеров по специальности 090200 - «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых».
Апробация работы. Основные положения диссертацииs были доложены и получили одобрение на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений» (Москва, 1989); Научно-технической конференции «Экологические проблемы горного производства, переработки и размещения отходов» (Москва, 1995); Международном симпозиуме «Современное горное дело: образование, наука, промышленность» (Москва, 1996); Научно-технических семинарах по проекту № ESIB9303 Tacis (Новокузнецк, Саарбрюккен, Антверпен, Лондон, 1996); Научных симпозиумах в рамках «Недели горняка» (Москва, 1997-2005); научно-технических советах государственной угольной компании «Росуголь» (Москва,, 1994-1996); научно-технических советах Комитета по угольной промышленности Минэнерго России (Москва, 1996-2001); научных семинарах кафедры ТПУ - ГТРПМ Московского государственного горного университета (Москва, 1993-2004); ученых советах института ВНИИгидроуголь (Новокузнецк, 1988-1992).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 39 научных трудах, включая 18 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав; и заключения, содержит 86 рисунков, 56 таблиц, список литературы из 292 наименований и приложения.
Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Мельник, Владимир Васильевич
ВЫВОДЫ.
1. Разработана методика определения производительности основных подсистем скважинной гидродобычи, а именно, разрушения угольного массива струями, безнапорного и напорного транспорта пульпы. Методика определения производительности подсистемы разрушения угольного массива струями при СГД отличается режимами (одно-, двух-, трех- и тонкоструйного) разрушения. Зависимости для определения производительности подсистем безнапорного и напорного гидротранспортирования позволяют учитывать количество горной массы, предназначенной для транспортирования, ее гранулометрический состав и условия гидротранспортирования.
2. Осуществлены согласование и сбалансированность основных подсистем комплексов скважинной гидротехнологии, при этом применялись следующие решения: резервирование устройств, оборудования, сетей коммуникаций; резервирование мощности или пропускной способности звеньев; дробление мощности звеньев, коммуникаций, установок, оборудования; регулирование входных параметров процессов и операций; обеспечение автономности отдельных звеньев; снижение отклонений выходных параметров и их выравнивание; организация локальных комплексов СГД; обеспечение взаимоувязки пропускной способности и производительности основных подсистем комплексов СГД.
3. Разработаны прогрессивные технологические решения на базе вариантов технологических схем скважинной гидравлической добычи угля с земной поверхности, из подземных горных выработок и комбинированным способом. Отличительной особенностью технологических схем СГД с земной поверхности является: применение двух добычных скважинных агрегатов и одного выданного устройства, что безусловно увеличивает работоспособность всей схемы и совпадение направления разрушения угольного пласта и транспортировки пульпы, что приводит к увеличению производительности выемки в целом.
Технологические схемы скважинной добычи из подземных выработок при применении тонкоструйных агрегатов, например АФТ, отличаются: использованием перекрещивающихся струй для разрушения угольного массива; формированием струй в струеформирующих устройствах, равномерно расположенных по длине очистного забоя; постоянным прижатием струеформирующих устройств к плоскости забоя для обеспечения максимальной производительности; обеспечение производительной работы подсистемы безнапорного транспорта пульпы.
3. Определена область эффективного применения комплексов СГД угля в различных горно-геологических условиях и разработан проект отработки запасов пласта «Мощный» гидрошахты «Тырганская» ООО НПО «Прокопьевскуголь» с использованием скважинной гидротехнологии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технологические и технические решения по созданию технологических комплексов скважинной гидравлической добычи, первичной переработки и транспортирования угля потребителю, на базе интегрирования геотехнологического, подземного и комбинированного способов с использованием потенциала гидроэнергии, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие угольной промышленности России.
Основные научные и практические результаты работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:
1. Установлено, что высокая конкурентоспособность скважинной гидротехнологии при отработке запасов угольных пластов в осложненных горно-геологических и производственно-технических условиях, для которых отсутствуют высокопроизводительные технологии добычи, обеспечивается посредством создания интегрированной системы производств по добыче, первичной переработке и транспортировке угля потребителю.
2. Разработана и реализована методологическая база создания комплексов СГД; первичной переработки и транспортировки угля потребителю, включающая концепцию, механизм, классификацию и принципы реализации системного подхода к разработке технологических решений, обеспечивающих объективное выделение основных подсистем, их взаимное согласование и единство направлений повышения полноты использования производственных возможностей.
3. Разработаны приоритетные технологические и технические решения, обеспечивающие высокую производительность и безопасность скважинной гидротехнологии при вскрытии и предварительной подготовке запасов выемочного блока, выемке угля рекомендуемыми гидромониторными (АСГ), тонкоструйными (АФТ, ГВМ) и механогидравлическими (АСМ-1 и АСМ-2) агрегатами с последующей первичной переработкой и транспортировкой угля потребителю.
4. Доказано, что повышение производительности СГД по выемке угля достигается на базе реализации разработанной систематизации способов повышения производительности разрушения угольного массива при применении различных вариантов скважинных агрегатов (гидромониторных АСГ, тонкоструйных АФТ, ГВМ и механогидравлических АСМ-1, АСМ-2).
Установлено, что многоступенчатая схема ускорения потока энергоносителя в скважинных гидромониторных агрегатах обеспечивает формирование более компактной (в 1,5 раза) струи с повышенным осевым давлением и парциальным расходом, повышение концентрации энергии по центру струи в 2-2,5 раза и уменьшение угла расширения струй с 30 до 25°, увеличение с 1,4 до 2,1 м длины начального участка струи, увеличение производительности и снижение энергоемкости разрушения угольного массива.
5. Проведены стендовые и шахтные эксперименты, результаты которых явились основой для установления рациональных параметров технологии двух-и трехструйного разрушения угольного массива гидромониторным агрегатом АСГ, обеспечивающим повышение производительности выемки на 35-40% при начальном давлении воды Р0 = 30,0 МПа, диаметре ствола Dc = 0,1м, диаметре двух насадок dH = 0,020 м, расстоянии между осями струй 1ст = 0,25 м, начальном расстоянии от насадок до забоя 0,3 м, величине вынимаемой стружки 0,6 - 1,0 м, глубине врубовой щели 2,9 м, величине плеча обрушения 0,24 м, расположении струй в горизонтальной плоскости.
6. Разработаны базовые варианты тонкоструйных агрегатов АФТ и ГВМ для добычи угля из подземных горных выработок, отличительной особенностью которых является использование перекрещивающихся струй для разрушения угольного массива и равномерное их расположение по длине очистного забоя, постоянное прижатие струеформирующих устройств к плоскости забоя для обеспечения максимальной производительности и благоприятных условий функционирования подсистемы безнапорного транспорта пульпы. На основании стендовых и шахтных исследований обоснованы параметры эффективного разрушения угольного массива тонкими перекрещивающимися струями (начальное давление воды Р0 — 30,0 МПа, диаметр насадок г/,, = 0,008 м, расстояние между струями 1ст = 0,3 м, углы воздействия струй в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно 90 и 45°).
7. Обоснованы рациональные параметры механогидравлической технологии отработки запасов тонких пластов агрегатом АСМ-1 и АСМ-2. Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-1, составит 429 т/сут при ширине захвата 3,6 м, 596 т/сут при ширине захвата 5,0 м, 823 т/сут при ширине захвата 7,5 м, 1053 т/сут при ширине захвата 10 м. Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-2, составит 1153 т/сут при продолжительности перерывов 4,3 ч и продолжительности выемочного цикла 20,8 ч.
8. Предложена методика определения производительности подсистемы разрушения угольного массива струями при СГД, отличающаяся режимами (одно-, двух-, трех- и тонкоструйного) разрушения, а также скорректированы зависимости для определения производительности подсистем безнапорного и напорного гидротранспортирования при скважинной гидротехнологии.
9. Разработана и реализована методика геомеханического обоснования параметров скважинной гидротехнологии (параметры блоков, отрабатываемых полос, заходок, расстояние между целиками различного назначения и их размеры) на основе численного моделирования методом конечных разностей, позволяющая определять характеристики напряженно-деформированного состояния в любой точке исследуемого массива (включая целики, скважины и горные выработки). Ширина отрабатываемых полос при применении предварительного разупрочнения угольного пласта должна составлять при сопротивляемости угля гидравлическому разрушению Ry < 1,5 МПа и породах кровли средней устойчивости В„ = 20-22 м, а при Ry до 2,5 МПа и при породах кровли ниже средней устойчивости В„= 10-14 м. Расстояние между целиками в нижней части выемочной полосы должно составлять 18-20 м, а в верхней — 14-16 м.
10. Доказано, что высокая адаптивность различных вариантов технологических решений по освоению скважинной гидравлической добычи угля в рамках системы «добыча - первичная переработка - транспортирование угля потребителю» обеспечивается за счет направленного изменения параметров выемочных блоков, схем выемки угля, применения различных выемочных агрегатов, технических средств первичной переработки, обезвоживания угля и осветления технологической воды.
11. Определена область эффективного применения комплексов СГД угля в различных горно-геологических условиях и разработан проект отработки запасов пласта «Мощный» гидрошахты «Тырганская» ООО НПО «Прокопьевскуголь» с использованием скважинной гидротехнологии.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Мельник, Владимир Васильевич, Москва
1.Угольная промышленность Российской Федерации в 1998-2004 г. (том 1. ИДИ). М.: Росинформуголь. 1998-2005 гг.
2. Краткие итоги работы угольной промышленности России за 2003.-М.: Уголь,2004, № 4-С. 54-62.
3. Килимник В. Г., Хлапенов Л. Е. Особенности реструктуризации угольных отраслей России, Украины и Казахстана (аналитический обзор). М.: «Недра комьюникейшнс, ЛТД».-2002. 47 с.
4. Кнлнмннк В.П. Основной фонд подземной угледобычи России. М.: Горная промышленность, 2001, №1-С. 38-40.
5. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н. Угольная промышленность России на пороге и в начале XXI века, (доклад на XVIII Горном Конгрессе).-М.:Горная промышленность, 2000, -№6-C.33-35.
6. Мазикин В.П., Вылегжаннн В.Н. Перспективы развития горнодобывающей промышленности. М.: Уголь, 1999, № 4.-С. 14-17.
7. Пугачев Е.В., Фрянов В.Н. Проблемы развития угольной промышленности Южного Кузбасса.-М.:Уголь, 1999, №4. С. 24-26.
8. Грицко Г.И., Кочетков В.Н., Лазаренко С.Н. Угольная промышленность: состояние и перспективы развития. -М: Уголь, 1999, №4. С. 21-24.
9. Пучков Л.А., Михеев О.В, Атрушкевич В.А., Атрушкевич О.А. Создание высокопроизводительных угледобывающих предприятий на основе механо-гидравлической технологии. М.: Горная пром., 2000, №6. -С.2-5.
10. Ю.Пучков Л.А, Михеев О.В., Атрушкевич В.А. Атрушкевич О.А. Интегрированные технологии добычи угля на основе гидромеханизации. -М.: МГГУ, 2000. -296 с.
11. Атрушкевич В.А. Научные основы, конструирование и прогноз геомеха-ических параметров интенсивной технологии подземной гидромехани-ированной разработки угольных пластов с открытых горных выработок. -М.: МГГУ, 1997.-153 с.
12. Атрушкевич В.А. Разработка интенсивной технологии подземной гидромеанизированной добычи угля из открытых горных выработок. -Дис. . докт. техн. наук. М: МГГУ, 1997. - с.
13. Горностаев В.И., Фрянов В.Н. Развитие технологии комбинированной разработки угольных месторождении. М.: Уголь, 2000, №7. -С.22-23.
14. М.Климов В.Г., Горасв Ю.Д., Коновалов JI.M., Ремезов А.В. Отработка целиков угля на шахтах «Ленинскуголь» ОАО УК «Кузбассуголь». М.: Уголь, №6.- С.25-27.
15. Аренс В.Ж., Физико-химическая? геотехнология. Учебное пособие. -М.:МГГУ, 2001.-656с.
16. Арене В.Ж., Брюховецкий О.С, Хчеян Г.Х. Скважинная гидродобыча угля. Учебное пособие; М.: РАЕН (Горно-металлургическая секция) МГР А,. 1995.-139с.
17. Пучков JI.A., Михеев О.В, Мельник В.В. Концепция, механизм и: принципы разработки геотехнологических комплексов СГД переработки и транспортировки угля потребителю. М.:МГТУ, ГИАБ, 2001, № 12.-С. 95-100.
18. Михеев1 О.В., Мельник; В.В. Разработка комплексов скважинной гидравлической отработки угольных пластов. -М.:Уголь, 1999; №3.-С.54-56.
19. Федаш; А.В. Обоснование; параметров скважинной гидравлической технологии угледобычи. —Дисканд. техн. наук. -М: МГГУ, 2000. -190с.
20. Нисковский АЛО. Обоснование параметров, разработки угольных месторождений методами скважинной гидродобычи (на примере месторождений Приморского края). Автор, дис. . канд. техн. наук. Владивосток: ДГТУ, 2001. -23 с.
21. Колесников В.И. Обоснование параметров? технологических схем; СКВ жинной гидродобычи угля на крутых пластах Кузбасса. Дис. . канд. техн. наук. - М.: МГГУ, 1996. -158 с.
22. Книссель В., Шмидi М., Мишо=X. Австралия'99? добыча каменного угля подземным, открытым* и комбинированным способами. Глюкауф, 2001, апрель №1. -С. 55-60.
23. Курленя М.В., Зворыгин JI.B., Лебедев А.В. Технология щитовой; разработки угольных месторождений. Новосибирск: Наука, Сиб. отд. АН СССР: -1988. -356.
24. Широков А.П., Петров А.И., Наидов М.И; Разработка угольных пластов с углами падения свыше 35° в сложных горно-геологических условиях. М.: Прометей, 1990. -228 с.
25. Арсенов Н.С., Петров А.И., Широков А.П. Разработка угольных пластов в сложных горно-геологических условиях. Кемерово: 1984. -192 с.
26. Работы института по отработке мощных и средней мощности крутых угольных пластов. Прокопьевск (Альбом): КузНИУИ, 1988,1990.-59с.,76с.
27. Малахов А. Н. Разработка способа отработки крутых пластов на основе применения подземных массовых взрывов и предварительного разупрочнения угольного массива. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Люберцы: ННЦ ГП-ИГД им. А. А, Скочинского, 2001. 28 с.
28. Аренс В. Ж. Физико-химическая геотехнология. -М.:РАЕН (Горнометаллургическая секция). 1998. -62 с.
29. Аренс В.Ж., Исмагилов Б.В., Шпак Д.Н. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1980. -229 с.
30. Арене В.Ж., Панков А.В., Балашов А.Г., Толокнов И.И., Петров И.П. Опыт скважинной гидродобычи руд на Шамраевском участке КМА. — М.:Горный журнал, 1995, № 1.- С.23-26.
31. Подземная газификация угля. Новое в технологии, экологии и экономике. Научные сообщения ИГД им. А.А. Скочинского, вып. 295, 1994.-146с.
32. Селиванов Г.И. Обоснование и разработка технологии подземного сжигания угля для получения тепловой энергии. Дис. . докт. техн. наук. -М.:МГИ, 1990. -563 с.
33. Крейнин Е.В. Уголь как источник заменителя природного газа. -М.:Уголь, 2001, №7. -С. 14-18.
34. Бабичев Н.И. Проектирование геотехнологических комплексов. Учебное пособие. М.: МГРИ, 1985.- 128 с.
35. Мельников Н. В. Физико-технические горные проблемы.- М.: Наука, 1971. -213 с.
36. Кузнецов А. А., Воронов Г. Я., Марцинкевич Г. И., Антипов А. Н.
37. Теоретические и экспериментальные исследования процесса физико-химической обработки крутых пластов с целью повышения эффективностиизвлечения угля. Научные сообщения ИГД им. Л. Л. Скочинского. вып. 296, 1994.-С.8-17.
38. Ткаченко Н.Ф. Направления развития нетрадиционных технологий добычи угля в исследованиях ИГД им. Скочинского. Научные сообщения ИГД им. А. А. Скочинского, 1994, вып. 296. С. 5-8.
39. Ткаченко Н.Ф., Мультанов С.И. Направления развития нетрадиционных технологий добычи угля и переработки его на месте залегания. М.: Горный вестник, 1993, №1. - С. 12-17.
40. Получение различных видов энергии при подземном сжигании угля по технологии «Углегаз». Сборник научных трудов/ Под ред. Акад. АН СССР В. В. Ржевского. -М.: МГИ, 1988. 117 с.
41. Бурчаков А. С. Принципы управления состоянием массива горных пород и создание эффективной и нетрадиционной технологии и техники в шахтах. Горные науки и промышленность. М.: Недра,1986. - С.97-103.
42. Пономарев В.П. Основные принципы создания технологии подземной гидродобычи угля с поверхности. Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных шахт. Науч. тр. МГИ. М.: МГИ, 1978, вып 12. - С.55-56.
43. Приоритетные направления развития науки и техники и критические технологии топливно-энергетического комплекса: Прил. к обществ.-дел. журн. «Энергетическая политика». -М.:ЮАО «ВНИИОЭНГ», 1997.-124 с.
44. Бабичев Н.И., Тигунов Л.П. Скважинная гидротехнология Новый способ освоения земных недр. Материалы Советско-Югославского симпозиума по проблеме скважинкой гидравлической технологии. М.:МГРИ, 1991.-С.7-13.
45. Колиба В.Л. Технология скважинной гидродобычи с обрушением руды налегающих пород. М.: Горный журнал, 1995, № 1. - С.19-22.
46. Фролов П.А. Технические средства реализации скважиной гидротехнологии. Материалы Советско-Югославского симпозиума по проблеме скважинной гидравлической технологии: - М.: МГРИ, 1991.- С.57-59.
47. Хрулев А.С. Технология скважинной гидродобычи золота из погребенных многолетнемерзлых россыпей.- Дис. . докт. техн. наук. М: Ml 1 У, 2002.-199с.
48. Australia. Alternative Mining Method for Deep Alluvials// Mining Journal. -1982-v.299.№7677,p. 241.
49. Summer D. Recent advances in water jet Coal Mining // Colliery Grand, -1979-№ 9, pp 537, 538, 540, 541.
50. Линкович В.Е. Технология безлюдной выемки угля. -Киев:Техника, 1980.-192с.
51. Шаровар И.И. Технология безлюдной выемки угля. М.: МГИ,1988.-78с.
52. Гринько Н.К., О направлениях развития технологии выемки угля без присутствия людей. М.: Уголь,1976, № 6.-С.11-27.
53. Дельтува А.А., Мухин А.Н. Проект разработки тонких пологих пластов при помощи специального гидроагрегата. Труды Первой Всесоюзной научно-технической конференции по гидравлической добыче угля. — М.:Углетехиздат, 1959. С.353-358.
54. Пучков АЛ. и др. Безлюдная выемка угля с применением гидромеханизации М.: Уголь, 1963, № 2- С.11.
55. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Калюжный; А.С., Жученко В.И; Испытания экспериментального образца гидромониторного скважинного агрегата AFC-1. Киев: Уголь Украины, 1973, № 5.- С.34-36.
56. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Фищенко В.И. Прогрессивные технологические схемы безлюдной гидравлической скважинной выемки угля. Киев: Уголь Украины, 1979, № 6. -C.16-I8.
57. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Фищенко В.И. Гидромониторные скважинные агрегаты на выбросоопасных пластах. -Киев:Уголь Украины, 1981, №4. С.28-29.
58. Стебунов В.Е., Друпов H.A.V Лукьянченко Е.С. Гидромониторный скважинный агрегат АГС на весьма тонком крутом пласте.-Киев:Уголь Украины, 1981, № 12. -С. 25-26.
59. Лукьянченко Е.С., Фищенко В.И. Бурение и гидродобыча угля скважин агрегатом АГС. Киев: Уголь Украины, 1978, № 1. - С. 15-20.
60. ЛукьянченкоЕ.С. Обоснование параметров отработки угольных пластов гидромониторными агрегатами. Дис. . канд.техн.наук. Донецк: ДПИ, 1978.
61. Коденцов А.Я. Гидротехнология на шахтах. М.: Недра, 1984. -320 с.
62. Стебунов В.Е., Лукьянченко Е.С., Друпов Н.А. Промышленные испытания технологии безлюдной выемки угля агрегатом АГС.-Киев:Уголь Украины, 1981,№ 1. С. 44-45.
63. Нурок Г.А. и др. Добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов. -М.: Недра, 1970.-254 с.
64. Нурок F.A. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. М.: Недра, 1985. - 471 с.
65. Исследования гидравлического разрушения угля. Коллективная монография под ред. Г. П. Никонова. М.: Наука, 1968. - 183 с.
66. Hiikoiiob Г.П., Кузьмич И. А., Ищук И. Г., Гольднн Ю. А. Научные основы гидравлического разрушения углей. -М.: Наука, 1973. 143 с.
67. Кузьмич И. А., Гольднн Ю. А. Разрушение горных пород струями воды высокого давления. -М.: Недра, 1986. 143 с.
68. Кузьмич И. А. Теоретические м экспериментальные исследования технологии разрушения угля высоконапорными тонкими струями воды на шахтах. Дис. . докт. тех. наук.-М;:МГИ, 1972. 425с.
69. Шавловский С. С. Исследование скорости и плотности гидромониторных струй низкого и среднего давления. Науч.сообщ. ИГД им. А. А. Скочинского, вып. 197, Методы разрушения горных пород и их горнотехнологические свойства, 1981. — С. 65-66.
70. Шавловский С. С. Основы динамики струй при разрушении горных пород. -М.: Наука, 1979. -173 с.
71. Хныкин В.Ф., Тимме А. А., Уваров В. А. Влияние условий формирования струи на производительность гидромонитора. Сб. Гидравлическая добыча угля, №4, 1966.-С. 25-17.
72. Хныкин В.Ф. Компактность гидромониторных струй и выбор оптимального диаметра насадки.-М.: Уголь, 1964, №3.-С.26-29.
73. Цяпко Н.Ф. Результаты исследований процессов гидроотбойки угля в забоях гидрошахт //Труды первой Всесоюзной научно-технической конференции по гидравлической добыче угля. М.: Углетехиздат, 1959. -С. 134-142.
74. Цяпко Н.Ф. Исследование подземной гидромониторной выемки угля (научные основы). Дис. . докт.техн.наук. - Л.: ЛГИ, 1974. - 343 с.
75. Методика расчета гидравлической выемки угля. Новокузнецк, ВНИИгидроуголь, 1969. - 26 с.
76. Методика расчета гидравлической выемки угля в очистных забоях. -Новокузнецк, ВНИИгидроуголь, 1969. 47 с.
77. Методика расчета производительности основных технологических процессов (звеньев) гидрошахт.-М.:ИГД им. Л. А. Скочинского, 1985.-46с.
78. Временная инструкция расчета производительности гидромониторной выемки угля в очистных забоях для действующих и проектируемых гидрошахт и гидроучастков Кузбасса. Новокузнецк,: ВНИИгидроуголь ,1985. - 47 с.
79. Куприн А. И. Безнапорный гидротранспорт.- М.: Недра, 1964. 160 с.
80. Куприн А. И. Безнапорный гидротранспорт,- М.: Недра, 1980. -244 с.85.0хрименко В. А., Куприн А. И., Ищук И. Г. Подземная гидродобыча угля.-М.: Недра, 1974.-224с.
81. Фридман Б.Э. Транспортирование камней гидроэлеватором. М.: Золотая промышленность. -М.: 1939. 134с.
82. Малухин Н. Г. Исследование параметров подъема пульпы и их влияние на эффективность сважинной гидродобычи. Дисс. . канд. тех. наук М.: МГРИ, 1979.-174 с.
83. Мартиросян В.Н. Совершенствование разработки пластовых месторождений методом скважинной гидродобычи на основе анализа процесса гидротранспорта пульпы в комплексе с гидравлическим разрушением и подъемом. Дисс. канд. тех. наук М.:МГРИ, 1985. 157 с.
84. Малухин Н. Г. Развитие теории, методов расчета скважинной гидротехнологии и их реализация при разработке месторождений полезных ископаемых. — Автор, дис. . докт. техн. наук. М.: МГРИ, 1992. — 44 с.
85. Малухин Н. Г. Перспективные схемы подъёма при скважинной гидродобыче богатых железных руд с глубин 800 и более метров. Материалы Советско-Югославского симпозиума по проблемам скважинной гидротехнологии. М.: МГРИ, 1991. -С. 86-88.
86. Муравьев М.М., Репин Н.Н. Исследование движения многокомпонентных смесей в скважинах. -М: Недра, 1972.-207с.
87. Малухин Н.Г., Марчев С.В. и др. Определение рациональной области применения различных способов подъема при скважинной гидродобычи. Горно-металлургическая промышленность, №6, 1978. С. 18-22.
88. Багдасаров В. Г. Теория расчета и практика эргазлифта. М.: Гостоптехиздат, 1947. —46 с.
89. Белов В.А. Методика инженерного расчета эрлифтных установок (снарядов). МГРИ, Москва-Рига, 1975. 46 с.
90. Смолдырев Л. Е. Трубопроводный транспорт. М.: Недра, 1980.-293с.
91. Лобанов Д.П.,Смолдырев А Е. Гидромеханизация геолого-разведочных и горных работ. -М: Недра, 1982.-342с.
92. Гейер В. Г., Констанда B.C. Методика расчета углесосно-эрлифтного подъема пульпы. "За технический прогресс в промышленности и строительства Луганского совнархоза", I960.-124.
93. Гейер В. Г. Воздушны водоподъемники (эрлифты) как водоотливные средства при проходке вертикальных стволов. -М.: Уголь, 1953, №11 -С.23-26.
94. Гейер В.Г., Констанда B.C. Универсальные характеристики подъемной трубы эрлифта. Сб. Гидравлическая добыча угля, 26 (4), М.гЦНИИТЭугль, 1965.- С.36-40.
95. ЮО.Гейер В. Г. Шахтные водоотливные установки. -М.: Углетехйздат, 1948. -284 с.
96. Гейер В. Г., Малыгин С.С., Быков А. И. Опыт механизации чистки зумпфов и применение эрлифтов на вспомогательных водоотливах шахт. Донбасса.-М.: Недра, 1966. 185 с.
97. Ю2.Логвинов Н.Г. Исследование динамики эрлифтов с целью создания автоматизированных гидроподъемов шахт большой глубины. Дисс. . докт. техн. наук.- Донецк: ДЛИ, 1972. -864 с.
98. ЮЗ.Винда Е.В. Исследование процесса всасывания и пусковых режимов эрлифтного гидроподъема гидрошахт. Дисс. . канд. техн. наук.- Донецк: ДЛИ, 1967.-198 с.
99. Истошин С. Ю. и др. Применение эрлифтного оборудования для разработки морских россыпей. М.: "Цветметинформация", 1973. -267с.
100. Ю5.Истошин С. Ю. Разработка технологии добычи и переработки руд благородных и редких металлов. М.: МГРИ, 1976, вып. 4.
101. Юб.Михайлов В.И. Некоторые результаты лабораторных исследований эрлифта для добычи и транспортирования песка и гравия. Сб.трудов ВНИИНеруда, №3 , 1963.-С.14-16.
102. Арене В. Ж., Исмагилов В. В. Скважинная гидродобыча полезных ископаемых. М.: ГИГХС 1975. -234с.
103. Арене В. Ж. Промышленная геотехнология. Труды ГИГХСа.М.: вып.21,1972.
104. Ю9.Крылов Л. П., Муравьёв И. М. Эксплуатация нефтяных месторождений.-М.: Гостоптехиздат, 1949. 345 с.
105. Ю.Рогов Е. И. Системный анализ в горном деле. Алма-Ата, Наука, 1976.207с.
106. Г.Рогов Е. И. Взаимодействие технологии в условиях подземной выемкиугля. Алма-Ата, Наука, 1978. -207с.
107. Бусиенко Н. П; Моделирование сложных систем. -М.: Наука, 1978. -399 с.
108. З.Садовский В. HJ Основания общей теории систем.- М.: Наука, 1974. -276с.
109. Ковальчук А.Б. Технология совмещения! выемки; и подготовки запасов угля очистными механизированными комплексами с присечными крепями. Дис. . докт. техн. наук. М.: МГИ, 1985. - 401 с.
110. Бурчаков А. С., Малкин А. С. Проектирование шахт. -Ml: АГН,2000.-296 с. 116.
111. АтрушкевичЕ А.А. Разработка гибких технологических схем, технологиии техники для гидрошахт нового уровня. Дисдокт. техн. наук. - М.:1. МГИ, 1989.-27с.
112. Лурий В. Г. Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. — Дис. докт. техн. наук. М;: МГИ, 1990. -48 с.
113. Сенкус В.В. Разработка и реализация методической базы проектирования гидроучастков с подземным замкнутым циклом обезвоживания угля и осветление воды. -Дисдокт. техн. наук.—М.:МГГУ, 1999.-247с.
114. Михеев О.В., Жежелевский Ю.А., Некрасов В.В., Бегеза Н.С. Конструирование и выбор технологической схемы угольной шахты (для условий Южного Кузбасса). Учебное пособие. М.: МГГУ, 1996. - 102 с.
115. Михеев О.В., Мельник В.В. Разработка комплексов: скважинной; гидравлической отработки угольных пластов, залегающих в сложных горногеологических условиях.-М.: ГИАБ, МГГУ, 1997,№3.-С. 167-169.
116. Мельник: В. В. Методика и программа исследований комплексов* СГД переработки и транспортировки угля потребителю. -М.: МГГУ//ГИАБ, 2002, №4;-С. 12.
117. Мельник В.В^ Современная концепция и модели повышения эффективности разрушения угольного массива струями при скважинной добыче. -М.: МГГУ, ГИАБ, 2001, № 12. -С. 101 -106.
118. Михеев О.В., Мельник В.В., Малышев А.Ю. Обоснование параметров технологии; добычи; и- процесса разрушения угля скважинными гидромониторными агрегатами.- М.:МГТУ//ГИАБ,1997, №3-С.25-28.
119. Мельник В.В., Малышев А.Ю. Результаты аналитических и экспериментальных исследований процессов формирования струй иразрушения угля скважинными агрегатами. М.:МГГУ//ГИАБ,1997,№3. -С.170-172.
120. Мельник В.В. Аналитические исследования подъема пульпы при скважинной гидравлической технологии добычи угля.-М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №1-С.45-48.
121. Мельник В.В., Федаш А.В. Аналитические исследования гидроэлеваторного подъема пульпы при скважинной гидротехнологии добычи.- М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №1-С.45-48.
122. Разработать технические предложения по методам повышения эффективности гидроотбойки угля: Отчет о НИР//ВНИИгидроуголь: Ответственный исполнитель О. Hi Плетнев. — Новокузнецк, 1982. — 73 с.
123. Разработать технологию скважинной добычи угля и провести расчет конструкций скважинных гидромониторных агрегатов:Отчет о НИР//МГГУ:Ответственный исполнитель Мельник В. В.-М,1994.-45с.
124. Разработать технологические требования на технологию и технические средства добычи угля с использованием скважинной технологии: Отчет о НИР//МГГУ: Ответственный исполнитель Мельник В. В.-М, 1995.-40 с.
125. Технологически схемы и технические средства отработки мощных пластов Кузбасса с предварительной подготовкой угольного массива к выемке: Отчет о НИР//МГТУ: Ответственный исполнитель Мельник В. В.-М.: 1999.111 с.
126. Мельник В.; В. Обоснование параметров технологии очистной выемки угля агрегатами на гидрошахтах. Дисс. . канд. техн. наук. — М.: МГИ, 1987. -206 с.
127. Фармер Дж. В., Атуэлл П.Б. Разрушение породы высокоскоростными струями воды. International Rock and Mining Sciens, 1965, V.2, №2.
128. Крамер Т. Исследование гидравлических установок с водяной струей высокого давления для добычи угля. Материалы 5 Международного симпозиума по струйной технологии, 1980.
129. Плетнев О.Н., Хазов В.М., Бартышев А.В., Литвинов Ф.И., Гефт Ю.Б.
130. Цяпко Н. Ф., Чапка А. М. Гидроотбойка угля на подземных работах. -М.: Госгортехиздат, 1960. -311 с.
131. Мб.Куклин И.С., Хрущев Г.Н., Сидоров И.Н. Исследование гидроотбойки угля в очистном забое и параметров системы разработки крутого пласта. //Труда ИГД УФ АН СССР, вып. 3. -Свердловск, 1962. -С.29-38.
132. Повысить эффективность работы коротких очистных забоев путем использования струй повышенных параметров, совершенствования механогидравлической выемки: Отчет о НИР //ВНИИгидроуголь : Руководитель Цяпко Н.Ф. Новокузнецк, 1963. - 187 с.
133. Никонов Г. П., Ищук И. Г., Кузьмич И. А., Кузнецов Г. И. Опыт интенсификации гидроотбойки угля на шахтах Донбасса. М.: Недра, 1964. -49 с.
134. Кривченко А.А. Экспериментальные исследования гидроотбойки угля нагидрошахтах Донбасса. -Автореф. дис. канд.техн.наук. М.: ИГД им.
135. А.А.Скочинского, 1962. 18 с.
136. Исследование технологического процесса очистной выемки угля на шахте 'Траммотеинская" № 3-4: Отчет о НИР ВННИ-гидроуголь. Руководитель Хазов Б.М. Новокузнецк, 1968. - 234с.
137. Ковальский Б.Д. Исследование параметров разрушения Донецких углей тонкими струями высокого давления. Автореф.дис. . канд.техн.наук. -М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1968. - 22 с.
138. Ледовский Б.Я. Исследования эффективности гидравлической выемки угля при давлении воды до 350 ат. в условиях Кузбасса. Автореф.дис. . канд.техн.наук. -Новокузнецк, 1972. -19 с.
139. Куклин И.О. Основные вопросы инженерной теории гидромониторных струй//Труды ИГД УФ АН СССР, вып. 3. Свердловск, 1962. - С. 53-62.
140. Кузьмич И; Л. Определение эффективной длины струи воды гидромонитора. Киев: Уголь Украины, 1958, № 3. - С. 8-10.
141. Гейер В. Г. Теоретические основы расчета струи воды для отбойки угля. -Киев: Уголь Украины, 1959, № 12. С. 1-5.
142. Провести комплекс поисковых исследований по определению оптимального уровня параметров (давление, расход) гидромониторных струй : Отчет по НИР /ВНИИгидроуголь . Руководитель Одинокое Б. Н. Новокузнецк, 1983.-38 с.
143. Удалых Ю. И. Динамометрические испытания некоторых типов гидромониторных насадок. Труды НПИ, 1962, т. 119. С. 98-116.
144. Цяпко Н. Ф. Проектирование насадок поземных гидромониторов. Труды ВНИИгидроугля, вып.VI. М.: Недра, 1965. - С. 14-15.
145. Куклин И. С., Митрохин В. Н. О профиле и длине гидромониторных насадок. Труды ИГД МЧМ, выи. 15. Свердловск. 1967. С.43-45.
146. Скребков Г. П. Турбулентных пульсации в жидкой струе и ее распыливание . ПМФТ, jV«3. 1963. С.
147. Брукс Д.Ф., Шейман Д. Ф. Сравнение экспериментальных и теоретических данных по уменьшению турбулентности с помощью сеток, скрепляющих решеток и их комбинаций. Испытательные приборы и стенды. Экспресс информация ВИНИТИ, №22. -М.: ВИНИТИ, 1983.
148. Мельник В.В. Аналитические исследования процесса безнапорного транспорта пульпы при скважинной гидротехнологии.-М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №1.-С.42-44.
149. Мельник В. В., Плетнев О.Н. Определение производительности процесса безнапорного транспортирования пульпы при скважинной гидротехнологии. // Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь». Сборник трудов.-М.:МГГУ,2003.-С.32-40.
150. Мельник В.В., Полошков С.В. Разработка методики определения производительности разрушения угольного массива скважинными агрегатами.- М.:МГТУ//ГИАБ,2001, №12-С.113-116.
151. Мельник В.В.„ Медведков В.И. Результаты стендовых исследований подвода высонапорной технологической воды к скважинным аппаратам.-М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №4-С.116-118.
152. Лурин В. Г., Мельник В. В., Романов Ю. Г. Анализ существующих технологических схем гидрошахт Кузбасса. М.:МГИ, 1989.-36 с.
153. Журавлев В. А. Обоснование параметров и расширение области применения безнапорного гидротранспорта в угольных шазтах. Автореф. дис. . канд. техн. наук. - Кемерово: Институт угля СО РАН, 1997. - 24 с.
154. Щемелинин С. И. Прогнозирование параметров качества угля по проектам гидротехнологии. Автореф. дис. . канд. техн. наук. - Кемерово: Институт угля СО РАН, 1997. - 27 с.
155. Атрушкевич А.А., Казаков СЛ., Стефанюк Б.М., Атрушкевич В. А. Гидротранспорт угольных шахт.-Новокузнецк: КузНЦ АИН ПФ,1994- 143 с.
156. Пучкив JL А., Михеев О. В., Казаков С. П., Сенкус В. В., Атрушкевич В. А. Гидротранспортные системы горнодобывающих предприятий. -М.: МГГУ, 2000-144 с.
157. Плетнёв О. Н. К расчету гранулометрического состава угля, добываемого в коротком гидромониторном забое. Техника и технология гидравлической добычи угля. Новокузнецк: ВНИИгидроуголь. -С. 68-72.
158. Аммосов П. И., Ерёмин И. В. Трещиноватости углей М.: Недра, I960. - с.
159. Мельник В.В. Аналитические исследования подъема пульпы при скважинной гидравлической технологии добычи угля.-М.:МГГУ//ГИАБ,2002, Ш.-С.45-48.
160. Мельник В.В., Федаш А.В. Аналитические исследования гидроэлеваторного подъема пульпы при скважинной гидротехнологии добычи.- М.: МГГУ//ГИАБ,2002, №1.-С.45-48.
161. Разработка технологических схем подъема угля гидроэлеваторно-эрлифтными агрегатами: Отчет о НИР//МГГУ: Ответственный исполнитель Мельник В. В.-М/.1995.-54 с.
162. Мельник В.В., Малухнн Н. Г. Особенности подъема пульпы различными устройствами при скважинной технологии угледобычи.-М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №2-С.15-18.
163. Мельник В. В. Определение производительности эрлифтного подъема пульпы скважинными агрегатами. // Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь». Сборник трудов.-М.:МГТУ,2003-С.51-58.
164. Мельник В. В., Федаш А.В. Особенности гидроэлеваторного подъема пульпы при скважинной технолопш.//Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь»-Сборник трудов.-М.:МГГУ,2003-С.59-65.
165. Плетнев О. Н. К расчету гранулометрического состава угля, добываемого в коротком гидромониторном забое.// Техника и технология гидравлической добычи и угля. Сборник трудов. — Новокузнецк, ВНИИгидроуголь, 1991. — С. 68-75.
166. Мельник В.В. Методика определения производительности гидравлической выемочной машины.- М.:МГГУ//ГИАБ,2002, №6-С.220
167. Гейер В.Г., Груба В.И. Расчёты фильтрационных:потоков при разбутовке всасывающего устройства. Разработка месторождений полезных ископаемых. Донецк: ДЛИ, 1965, №5. - С. 7 - 19.
168. Комплекс безлюдной выемки КБГ (Техническое задание). Ворошиловоград.- УкрНИИгидроуголь.- 1983.-173с.
169. Типовые технологические схемы применения гидравлического комплекса безлюдной выемки угля КБГ (для пластов , не склонных к внезапным выбросам угля и газа). Ворошиловоград.- УкрНИИгидроуголь.-1983.-74с.
170. Кессарский Г. В. Об испытаниях технологии безлюдной выемки угля агрегатом ГВД-З.-Киев: Уголь Украины, 1980,№12.-С.4-5.
171. Балинченко И.И., Мхатвари Т.Я., Хвощевский Н.М. Отработка крутого выбросоопасного пласта с применением гидромеханизации.-Киев: Уголь Украины, 1985,№3.-С. 15.
172. Фищук В.А. Поиск инженерных решений безлюдной выемки угля.-КиевгУголь Украины, 1981,№ 1.-G. 13-21.
173. Важенин А. А. Исследование и создание средств разбучивания углепускных печей при отработке крутопадающих пластов. -Автореф. дис. . канд. техн наук. Кемерово. -КузПИ, 1969. -27 с.
174. Алейников А. А. Исследование и разработка новых средств способов бурения направленных скважин для совершенствования технологии выемки угольных пластов в условиях Донбасса. Дис. . докт. техн. наук.- Донецк, ДЛИ, 1972.-571 с.
175. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. -М.: Физматгиз, 1960-716с.
176. Разработать типовые сбалансированные схемы водоснабжения, гидротранспорта и гидроподьема, включая технологические модули: Отчет о НИР//ВНИИгидроуголь, Научные руководители Хазов В. М., Каминский Д.А.-Новокузнецк, 1987.-144 с.
177. Гибсон А. Гидравлика и ее приложение (перевод с английского). -М.: Госэнергиздат,19674.-610 с.
178. Примеры расчетов по гидравлике. (Под редакцией А. Д. Альмшуля). М.: Стройиздат, 1977. -256 с.^
179. Мельник В. В. Разработка агрегата гидромониторного для бурения скважин и очистной выемки угля. М.: .УПТУ, ГИАБ, 2002, №6. - С.223-226.
180. Кретов А.П. Обоснование параметров технологии агрегатной выемки угля на гидравлической основе. Дис. . канд. техн. наук.-М.:МГИ, 1985. - 187 с.
181. Власов Б.И. Обоснование структуры и рациональных параметров механогидравлической технологии очистных работ для сложных горногеологических условий Кузбасса. Дис. . канд. техн. наук. - М.: МГИ, 1985.-179 с.
182. Михеев О.В. Интенсификация подземной добычи угля на основе создания малооперационных технологий и автоматизированных процессов. Дис. . докт. техн. наук. -М.: МГИ, 1986. -609 с.
183. Мелышк В.В. Результаты испытаний агрегатно-гидравлическоп технологии выемки угля на шахте "Инская" ПО "Гидроуголъ". В сб.: Технология подготовки шахтных полей с добычен угля и метана. — М.: МГИ, 1987. — С.72-75.
184. Создать и внедрить гидравлический агрегат для добычи угля из тонких к весьма тонких пластов с углами падения до 35°. Отчет о НИР / ИГД им. А. А. Скочинского. Руководитель Кузьмич И.А. М.: 1986. - 53 с.
185. Создать и внедрить гидравлический агрегат для добычи угля из тонких и весьма тонких пластов с углами падения до 35°. Отчет о НИР / МГИ. Ответственный исполнитель Мельник В. В.-М.: 1986. -90 с.
186. Создать и внедрить гидравлическую выемочную машину для добычи угля их тонких пластов с углами падения до 35°. Отчет о НИР / МГИ. Ответственный исполнитель Мелышк В. В. -М.: МГИ, 1988.- 67 с.
187. Мельник В., В. Определение производительности эрлифтного подъема пульпы скважинными агрегатами. // Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь». Сборник трудов.-М.:МГГУ,2003-С.51-58.
188. Мельник В. В., Медведков В. И. Скважинная механогидравлическая отработка угольных пластов. М.: МГГУ // ГИАБ, 2002, №4. - С. 170-172.
189. Провести комплекс поисковых исследований с целью создания агрегата механогидравлического для проходки скважин по углю: Отчет о НИР ВНИИгидроуголь. Руковод. Медведков В.И. Новокузнецк, 1985. - 227 с.
190. Тсхничсские требования на агрегат механогидравлпчсскнй для проходки скважин по углю: Отчет о HHP ВНИИгидроуголь. Руководитель Медвед-ков В.И1 Новокузнецк, 1984. - 97 с.
191. Л. с. СССР № 1164414. Установка для выемки угля / Л.С. Бурчаков, А.Е. Гонтов, В:А. Ковалев, В.И. Медведков, О.В. Михеев и др. 10 с.
192. А.С. №1830289, МКИ В 04 B.V4. Устройство для обезвоживания материалов; / О.В; Михеев, В.А. Атрушкевич, В.В. Мельник, В.В. Сенкус;// Опубл. в Б. И. 1990,№24 с.23.
193. Методическое обеспечение проектирования? гидроучастков с подземным замкнутым циклом обезвоживания угля? и осветления воды. Сенкус; В.В., Одиноков Б.П., Фомичев С.Г. и др. Новокузнецк" ВНИИгидроуголь, 1993.-165 с.
194. A.А., Сенкус В.В., Фомичев С.Г. // Вопросы создания экологически чистых предприятий и производств угольной промышленности: Сб. тр. / ВНИИОСуголь. Пермь, 1992. - 5 с.
195. Техническое задание на разработку системы автоматизированного проектирования гидроучастка; с- подземным замкнутым циклом. Сенкус В.В, Чвора* Т.И;, Фомичев С.Г. и др; Новокузнецк: ВНИИгидроуголь, 1991. - 146 с.
196. Технический проект на разработку автоматизированной системы; проектирования гидроучастка с подземным замкнутым циклом. Сенкус В.В., Рознолевич B.C. и др. — Новокузнецк: ВНИИгидроуголь, 1993. — 386 с.
197. Технический проект на разработку автоматизированной системы проектирования гидроучастка с подземным замкнутым циклом (1 очередь). / Сенкус
198. B.В., Рознолевич B.C. Новокузнецк: ВНИИгидроуголь, 1994. — 453 с.
199. Влияние изменения параметров виброобезвоживания на эффективность обезвоживания / Лаврова Л.Ф., Сенкус В.В., Локтионов А . А. и др. // Научн. тр. ВНИИгидроуголь. Новокузнецк, 1993. - 40 с.
200. А.с. 1346799 (СССР). Гидравлический комплекс подземной переработки угля / Бурчаков А.С., Гонтов А.Е., Михеев О.В.,, Атрушкевич А.А., Тарновский О.Г. Опубл. В Б.И., 1988, №39, с. 152-153.
201. Оборудование и технологические схемы для подземной гидравлической добычи угля //Каталог под ред. А.А. Атрушкевича. М.: ЦНИИЭИуголь, 1990.-71 с.
202. Технический проект строительства гидроучастка на шахте «Красный углекоп», ПО «Прокопьевскуголь».- Новокузнецк, ВНИИгидроуголь, 1980.-87с.
203. Лурии В.Г., Мельник В.В. Исследование подплыва обрушенных пород и обезвоживания угля // Разработка локальных гидрокомплексов добычи угля в сложных условиях. -М. МГИ, 1990.-С.101-105.
204. Технико-экономическое обоснование создания агрегата очистного гидромониторного АВГ для выемки угля струями на пластах полого падения средней мощности: Отчет о НИР // ВНИИгидроуголь: Руководитель Медведков В. И. Новокузнецк,Л 984. -68 с.
205. Медведкова Е. В. Обоснование параметров технологии очистной выемки угля агрегатами, со струйными органами разрушения. Дис. . канд. техн. наук. М.: МГИ, 1994. - 172 с.
206. Мельник В. В. Методика и проект шахтных испытаний экспериментального образа гидравлической выемочной машины. М;: МГГУ, ГИАБ, 2002, №7. - С.23-27.
207. Мельник В. В., Галкин В. Н., Абрамкин Н. И. Результаты заводских испытаний гидравлической выемочной машины. // Комплексное освоениеугольных месторождений. Сборник трудов МГИ. - М.: МГИ, 1989.-С.13-14.
208. Мельник В. В., Абрамкин Н. И. Стендовые исследования экспериментального образца гидравлической выемочной машины. // Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковуголь». — Сборник трудов М.: МГГУ, 2003 - С.23-31.
209. Мельник В. В. Результаты стендовых и шахтных исследований экспериментального образца гидравлической выемочной машины. -М.: МГГУ // ГИАБ, 2002, №5.- С.11-14.
210. Программа и методика предварительных испытаний агрегата фронтального тонкоструйного АФТ2.00. ПМ. Новокузнецк: з. «Гидромаш», 1988. 20 с.
211. Протокол исследовательских испытаний гидравлической выемочной машины. Новокузнецк: Завод Гидромаш — ВНИИгидроуголь, 1988.
212. Лавров С.И., Медведев В.И., Михеев О.В. Совершенствование трубопроводной арматуры для шахт М.: МГИ, 1993. - 57 с.
213. Провести комплекс поисковых исследований с целью создания агрегата механогидравлического для проходки скважин по углю. Отчет о НИР. Руковод. темы Медведков В. И. — Новокузнецк: ВНИИгидроуголь, 1985. -128 с.
214. Гейер В.Г., Дулин B.C. и др. Гидравлика и гидропривод. М.: Недра, 1970.
215. А.с. СССР №1164414. Установка для выемки угля. // А.С. Бурчаков, А.Е. Гонтов, В.А Ковалев, В.И. Медведков, О.В. Михеев.и др. Опубл. Б. И.,1983. -С.92.
216. Медведков В.И. Основные направления развития водяного привода забойного оборудования гидрошахт// Обзор.-М.: ЦНИЭИуголь, 1989.-68 с.
217. Михеев О.В., Медведков В.И., Бурчаков В.А. Новая техника для безлюдной выемки угля на тонких пластах. — Киев: Уголь Украины, 1988, №8. — С. 26-28.
218. А.с. СССР №1364820. Шарнирное трубопроводное соединено // Медведков В.И. Обубл. в.Б. И., 1984. С.87.
219. Дементьев М: А. Транспорт одиночного тела неоднородным потоком жидкости. Изв. ВНИИ, 1955, №54. G.3-25.
220. Гончаров. В. Н. Обтекание куба на стенке. Известия ВНИИГ, 1950, №7. -G.77-112.
221. Великанов М. А; Движение тяжелыой частицы в турбулентном потоке. Докл. АН СССР,11952. т.85, №3. С.555-558.
222. Шановал Н. А., Литвинов Ю. Г. Особенности проявлений горного давления на крутых пластах. -М.: Уголь, 1989, №5. -С.28-29.
223. Борисов А.=А. Механика горных пород и массивов. -М.: Недра, 1980. — 360с.
224. Фрянов B.Hi Управление геомеханическими процессами и обоснование параметров систем разработки гидрошахт Кузбасса. Дис. . докт. техн. наук. Новокузнецк.: СМИ; - 1989.
225. Фрянов В.Н., Кузнецов Ю.Н., Атрушкевич В.А., Сен кус В.В. Перспективные направления совершенствования; технологий горного производства. Новокузнецк, СибГИУ, 1999. — 334с.
226. Фрянов B.Hi, Егоров П.В., Ковалев В.А., Слав ни ко в В.Д. Управление геомеханическими процессами при отработке угольных пластов короткими забоями. Кемерово, Академия горных наук, 1999. — 110с.
227. Фрянов В.Н., Чубриков А.В. Обоснование параметров технологии подготовки и отработки мощных, пологих пластов. Новокузнецк, СибГИУ, 2002.- 306с.
228. Фрянов В.Н., Павл о ва Л.Д., Петрова г Т.В. Обоснование геомеханических параметров сопряжений горных выработок;угольных шахт. Новокузнецк,. СибГИУ, 2002. 204с.
229. Степанович» Г.Я., Иванов Н.А., Шаповал Н.А. Управление горным давлением в лавах крутых пластов- — Донецк: Донбасс. — 1977. — 75 с.
230. Александров В.Г., Шаповал Н.А., Литвтнов Ю.Г. и др. Управление горным давлением в очистных и подготовительных выработках крутых и крутонаклонных пластов Донбасса. Монография. — Донецк, Компания АДВ. 1999. -255 с.
231. Булат А.Ф., Курносое А.Т., Русанцов Ю.А. Управление состоянием предельного напряженного породного массива малоэнергоемкими воздействиями. Киев: Наукова Думка, 1993. - 174 с.
232. Грицко Г.И;, Власенко Б.В., Посохов Г.Е. и др. Прогнозирование и расчет проявлений горного давления. Новосибирск: Наука, 1980.- 156 с.
233. Ардашев К.А., Куксов Н.И., Шалмгин А.С. и др. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых угольных пластов. М.: Недра, 1975. 232 с.
234. Булат А.Ф., Курносое А.Т. Управление геомеханическим процессом при отработке угольных пластов. Киев: Накова Думка, 1987. - 200 с.
235. Пивень Ю.А. Разработка мероприятий по повышению устойчивости кровли в лавах с индивидуальной крепью при выемке тонких крутых пластов Донбасса на глубоких горизонтах. Автореф. . дисс. канд. техн. наук. С.-Петербург, ВНИМИ, 1994. - 13 с.
236. Мельник В.В. Результаты испытаний агрегатно-гидравлической технологии выемки угля на шахте «Инская» ПО «Гидроуголь». -В сб.: Технология подготовки шахтных полей с добычей угля и метана. М.: МГИ,.1987.-С. 72-75.
237. Лурий В.Г., Михеев О.В., Никищичев Б.Г. Концепция и примеры синтеза технологий добычи и переработки угля.-М.: МГИ, ИАЦГН, 1993.-73с.
238. Обоснование параметров технологии гидродобычи с замкнутым циклом обезвоживания угля и осветления технологической воды /О.В. Михеев, В.В. Мельник, В.А. Атрушкевич и др.— М.: МГИ,Л993.-21 с.
239. Михеев О.В., Мельник В.В., Дмитриев В.А. Технология разработки угольных месторождений через скважины с поверхности // Научно-технические разработки МГГУ, АО УК Кузнецкуголь» и института «ВНИИгидроуголь» М.: МГГУ, 1994,- С. 100-106.
240. Притьмов В.Н., Сенкус В.В., Мельник В.В. Снижение энергоемкости технологических процессов при гидравлической добыче угля // Интенсивная подготовка и отработка шахтного поля. — М.: МГИ, 1990. — С.14-17.
241. Лурий В.Г., Мельник В.В. Анализ существующих схем гидроучастков по добыче угля // Разработка локальных гидрокомплексов добычи угля в спорных условиях. М.: МГИ, 1990.- С.3-27.
242. Мельник В.В., Куртуков А.Ф. Обоснование параметров бункерных емкостей на шахтах и гидрошахтах // Региональная подготовка угольных месторождений к эффективной и безопасной разработке. — М.: МГИ, 1991,-С.52-53.
243. Лурий В.Г., Мельник В.В. Теоретические и экспериментальные исследования гидравлического разрушения угольного массива // Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. — М.: МГИ, 1990.-С. 114-131.
244. Вопросы методической разработки САПР гидрошахт / В.В. Сенкус, В.Н. Притьмов, А.С. Соловьев, В.В.- Мельник // Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. — М.: МГИ, 1990. — С.156-159.
245. Мельник В.В., Тютиков Г.Г., Лавров С.И. Гидромеханизированный способ проведения подготовительных выработок на шахтах с традиционной технологией // Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. -М.: МГИ, 1990.-С.162-171.
246. Мельник В.В., Абрамкин Н.И. Стендовые исследования экспериментального образца гидравлической выемочной машины. //
247. Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь». — Сборник трудов.-М.:МГГУ,2003-С.23-31.
248. Мельник В. В., Медведков. В.И. Агрегаты для механогидравлической отработки тонких угольных пластов. // Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь». Сборник трудов.-М.:МГГУ,2003-С.86-100.
249. Мельник В. В; Методика определения производительности разрушения угольного пласта при скважинной гидротехнологии. // Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь». — Сборник трудов.-М.:МГГУ,2003-С.111-117.
250. Разработать технологические схемы отработки угля с использованием скважин: Отчет о НИР// МГГУ: Ответственный исполнитель Мельник В. В.-М.: 1994.-137 с.
251. Разработать комплект рабочих чертежей на оборудование для добычи угля с использованием скважин: Отчет о НИР//МГТУ: Ответственный исполнитель Мельник В. В.-М.,1996.-14 с.
252. Методика выбора параметров технологии добычи угля с предварительным разупрочнением угольного массива и закладкой выработанного пространства отходами производства: Отчет о НИР//МГГУ: Ответственный исполнительМельникВ.В.-М.:МГГУ,1999.-144с.
-
Мельник, Владимир Васильевич
-
доктора технических наук
-
Москва, 2005
-
ВАК 25.00.22
- Обоснование параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля
- Технология скважинной гидродобычи золота из погребенных многолетнемерзлых россыпей
- Методы совершенствования эксплуатационных характеристик скважин на поздней стадии разработки нефтяных месторождений
- Методы проектирования строительства наклонно направленных, горизонтальных и многозабойных скважин с большим отклонением ствола от вертикали
- Совершенствование технологии эксплуатации малодебитных и высокообводненных добывающих скважин механизированного фонда
