Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Технология разработки месторождений угля с предварительным его обогащением в подземных условиях

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Технология разработки месторождений угля с предварительным его обогащением в подземных условиях"

На правах рукописи

*Г

ПОТАПОВ Владимир Валентинович

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЯ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ЕГО ОБОГАЩЕНИЕМ В ПОДЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность 25.00 22 - «Геотехнология» (подземная, открытая и строительная) Специальность 25 00.13-«Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

□0305Э38Э

Екатеринбург - 2007

003059389

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» Научные руководители: кандидат технических наук, доцент

Феклистов Юрий Георгиевич доктор технических наук, профессор Цыпин Евгений Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Славнковекий Олег Валерьянович доктор технических наук, профессор Шемякин Владимир Сергеевич Ведущая организация - Институт горного дела УрО РАН

Защита состоится « 29» мая 2007 г в 13— на заседании диссертационного совета Д 212 280 02 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу 620144, ГСП 126, г Екатеринбург, ул Куйбышева, 30, ауд 2142 (e-mail Defender! 2@mail ru)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат диссертации разослан 28 апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор ^уё^^^Ь' Багазеев В К

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы Одной из важных проблем подземной технологии является высокая зольность отбитого угля В России в 2005 году в каждой тысяче тонн отбитой угольной массы на поверхность выдавалось в среднем 195 т породы Это происходит в результате отработки сложноструктурных пластов на всю вынимаемую мощность без селекции породных прослойков высокопроизводительными механизированными комплексами и агрегатами, удельный вес которых в подземной угледобыче в 2002 году превысил 90 % Повышение зольности угля происходит также при проведении подготовительных выработок по пласту с подрывкой боковых пород сплошным забоем без раздельной выемки, что неизбежно при современных высоких темпах подготовки очистного фронта В силу указанных причин зольность отбитого угля на отдельных шахтах России достигла 35-41 % при материнской зольности пластов в диапазоне 8-20 %

Совершенствование подземной геотехнологии и улучшение экономических показателей очистных работ в последние годы связывают с введением в технологическую цепочку процессов выемки, погрузки, транспортирования дополнительно процессов обогащения отбитого угля и утилизации пустой породы путем закладки погашаемых выработок в пределах добычного участка

Работы по улучшению качества угля и уменьшению количества выдаваемой на поверхность породы за счет внедрения комплекса обогащения отбитой горной массы непосредственно под землей с оставлением породы в шахте находятся в начальной стадии В связи с этим исследования, направленные на обоснование технологии разработки месторождений угля со снижением его зольности в подземных условиях с использованием методов и малогабаритных аппаратов предварительной концентрации углесодержащих формаций, являются актуальными

Объектом исследования являются технологические схемы разработки угольных месторождений

Предметом исследований являются технологии разработки месторождений угля с использованием процессов предварительного обогащения отбитого угля в подземных условиях

Цель работы: обоснование технических решений по усовершенствованию технологии разработки месторождений угля с предварительным обогащением в подземных условиях, обеспечивающих повышение качества добываемого угля и утилизацию пустой породы в погашаемых горных выработках

Идея работы: повышение технико-экономических показателей работы угольной шахты за счет совершенствования технологии добычи угля с предварительным его обогащением в подземных условиях Основные задачи исследования:

-исследование физико-механических свойств углесодержащих формаций для определения контрастности по разделительным признакам с целью выбора метода обогащения,

-разработка математических моделей, алгоритмов и аппаратов для предварительного 0601 ащения высокозольных углей,

-разработка перспективных структурных схем подземного обогащения, встроенных в технологическую цепочку добычи угля,

-разработка технических решений по размещению обогатительного оборудования в подземных условиях

Методы исследования. Применен комплексный метод исследования, включающий анализ теории и практики разработки месторождений угля, определение физико-механических характеристик компонентов углей, испытания обогатимости, математическое и физическое моделирование

При изучении состава и разделительных признаков угля применялись методы химического, минералогического, спектрального, ситового, фракционного анализов Измерение механических, электрических, рентгенорадиометрических характеристик проводилось с использованием стандартных и специально разработанных методик и аппаратуры Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований выполнялась в лабораторных и опытно-промышленных условиях, с использованием методов математической статистики и теории планирования эксперимента Основные защищаемые положения:

- технология подземной разработки угля целесообразна с применением фрикционного, рентгенорадиометрического и радиорезонансного методов обогащения, включенных в комплекс производственных процессов,

- технология предварительного обогащения угля в подземных условиях наиболее эффективна с применением малогабаритного оборудования барабан-но-полочного фрикционного сепаратора и сепаратора по трению и упругости;

- при обогащении рентгенорадиометрической сепарацией величина интенсивности вторичного характеристического рентгеновского излучения элементов в диапазоне 4,5-7,5 кэВ прямо пропорциональна зольности углесо-держащих кусков, что позволяет идентифицировать и выделять высокозольные куски,

- при обогащении фрикционным методом при сочетании процессов движения углесодержащих частиц по наклонной поверхности, удара их о поверхность вращающегося барабана и повторяющихся ударах свободно падающих частиц о наклонные поверхности отражающих элементов формируется веер траекторий частиц, отличающихся коэффициентом трения и восстановления при ударе, благодаря чему происходит разделение

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

- в установлении существенных различий в физических свойствах углей и пород, что позволяет выбрать три наиболее эффективных метода разделения рентгенорадиометрический, радиорезонансный и фрикционныи, обеспечивающих вывод до 40 % пустой породы в хвосты,

- в разработке математических моделей процесса фрикционного разделения угля и породы и совершенствовании методики определения коэффициента

восстановления скорости от коэффициента мгновенного трения при ударе с режимами движения частиц,

- в обосновании технологии подземной разработки месторождений угля с техническими решениями по размещению оборудования для процессов обогащения отбитого угля и утилизации пустой породы в погашаемые выработки, обеспечивающие повышение качества товарного угля.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются представительным объемом экспериментальных исследований в опытно-промышленных и лабораторных условиях, с использованием для их решения современных математических методов, апробированных методов механики и современных представлений об основных закономерностях контакта сыпучих материалов с поверхностями разделения, удовлетворительной сходимостью результатов моделирования с результатами лабораторных и опытно-промышленных испытаний аппаратов и технологий, при доверительной вероятности 0,85 - 0,95 расхождение не превышает 15 % относительных, положительными результатами испытаний технических решений по разделению угля и породы в ОАО «НИИпроектасбест» (г Асбест), ОАО «Радос», «ПИАТ», (г Красноярск), ЗАО НПК «Техноген», (г Екатеринбург)

Практическое значение заключается:

- в разработке проектных решений по размещению обогатительного оборудования в подземных условиях, что позволяет решать основные задачи улучшения качества добываемого угля,

- в определении рациональных конструктивных и режимных параметров фрикционных сепараторов для размещения их в горных выработках для разделения угля и породы в пределах добычного участка,

- в использовании для задач предварительного обогащения углей рентге-норадиометрического и радиорезонансного сепараторов

Научное значение работы заключается в обосновании технологии разработки месторождений угля с использованием методов предварительного обогащения, выбранных на основе изучения физических характеристик и исследования закономерностей разделения угля и породы в обогатительных аппаратах

Личный вклад автора: постановка задач и разработка методик исследований, организация и непосредственное участие в выполнении исследований и опытно-промышленных испытаний предложенных технических решений, математическая обработка, анализ и обобщение полученных результатов, разработка рекомендаций по снижению зольности

Реализация результатов работы. Основные результаты работы и практические рекомендации использованы ОАО «Радос», (г Красноярск), ОАО «НИИпроектасбест» (г Асбест) при разработке технологии и аппаратов для разделения угля и пустой породы

Разработанная технология извлечения угля рекомендована для использования на Коркинском угольном разрезе для переработки породных отвалов

Результаты исследований в виде проектно-конструкторских задач и программ для моделирования процесса разделения материалов на фрикционных

сепараторах внедрены в учебный процесс на кафедрах обогащения полезных ископаемых и разработки пластовых месторождений Уральского государственного горного университета при изучении дисциплин «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» и «Моделирование обогатительных процессов»

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и российских научных конференциях и семинарах «Неделя горняка» (г Москва, 2004-2006), чтениях памяти В Р Кубачека (г Екатеринбург, 2004 - 2006), «Математическое моделирование механических явлений» (г Екатеринбург, 2004), «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» (г Екатеринбург, 2003 - 2006), научно-промышленном симпозиуме «Уральская горная школа - регионам» и молодежной научно-практической конференции в рамках Уральской горнопромышленной декады (г Екатеринбург, 2003 - 2006) На Всероссийском конкурсе студенческих работ под девизом «Уголь» получен диплом, 2003 г

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 печатных работах

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, изложенных на 158 страницах машинописного текста, и также включает 64 рис и 21 табл, список литературных источников из 122 наименований, приложения

Автор выражает глубокую благодарность преподавателям и сотрудникам кафедр разработки пластовых месторождений, шахтного строительства, обогащения полезных ископаемых и лично профессору А И Афанасьеву, профессору С.А. Ляпцеву, профессору В С Шестакову за оказанную помощь при выполнении работы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение в технологические схемы подземных очистных работ обогатительных процессов позволяет достичь завершенности всего цикла горного производства в подземных условиях, исключив полностью или частично переработку горной массы на поверхности

Проблемами подземного обогащения с оставлением и размещением пустой породы в выработанном пространстве шахты занимались в разные годы А С Бродт, А С Бурчаков, H К Гринько, М.В Жигалов, Г H Золотарев, В А Кипариевский, В А Косович, А Р Малявко, В А Некуренко, В В Пацук, A M Терпигорев, С Д Сонин, А.Г Фролов, H H Цыганов, И И Шаровар и др

Теории процессов, методическому обеспечению изучения обогатимости, созданию новых методов, аппаратов и технологии радиометрического обогащения посвящены работы О А Архипова, А Ю Большакова, А Балинта, Р А Вимена, Г Р Гольбека, В В Зверева, В 3 Козина, Е И Крапивского, И В Каменева, Б H Кравца, Г Ж Кинга, Б С. Лагова, Э Г Литвинцева, В А Лилеева, Е П Лемана, В А Мокроусова, Л Ч Пухальского, Л П Старчика, А П Татарникова,

О Н Тихонова, Т Г Рыбаковой, Ю О Федорова, Е Ф Цыпина, В В Шестакова, В С Шемякина и др

Теоретическими исследованиями разделения материалов по упругости и трению занимались А И. Афанасьев, П М Заика, В.В Иванов, С А Ляпцев, Н К Тимченко, В В Ушаков, Е Ф Цыпин

Применительно к углесодержащим формациям изучена малая часть методов предварительного обогащения В основном используются методы мокрого обогащения, чаще гравитационные, которые затруднительно применять при подземной отработке угольных месторождений для снижения зольности угля

Условия разработки угольных месторождений становятся все более сложными Ежегодно увеличивается глубина ведения горных работ, что оказывает негативное влияние на полноту и качество извлечения запасов угля из недр

Анализ существующих технологических схем подземной разработки угольных месторождений показал, что подготовка и выемка угольных пластов сопряжены с присечкой значительных объемов породы Это приводит к повышению зольности угля

Рассмотренные технологические схемы требуют доработки в плане дополнения процессами предварительного обогащения углей и размещения пустых пород в погашаемые выработки

Для оставления пустых пород в шахте наиболее эффективными являются технологические схемы возведения охранных закладочных массивов пневматическим, гидравлическим способами Данные способы могут быть использованы в комплексе с процессами обогащения

Теоретические основы разделения разнокомпонентных продуктов по упругости и трению по фрикционным свойствам минералов на плоскостях подробно рассмотрены в работах Н К Тимченко, П М Заики и ряда других авторов и в основном представлены для разделения щебня и асбестовых руд

В известных работах фрикционные характеристики вмещающих пород и различных типов углей изучены недостаточно. Упомянутая в литературе возможность применения сепараторов, использующих различия в электрических свойствах и вторичном характеристическом рентгеновском излучении (ХРИ) для разделения угля и породы, а также отсутствие или скудность в литературе информации по этим свойствам вызвали необходимость исследовать эти свойства в целях последующего использования для решения задач предварительного обогащения углей

Физические свойства добываемых углей, используемые для задач снижения зольное! и

Необходимость в снижении зольности углей возрастает с увеличением неравномерности распределения горючих компонентов в угольных пластах, при росте разубоживания в процессе ведения горных работ

На технологические показатели разделения углесодержащих фаз оказывают влияние гранулометрический состав, а также степень различия содержа-

ния золы в кусках по классам крупности (показатель контрастности) В результате исследования установлено, что показатель контрастности в классах -- 0,86-0,99

Проведенные исследования обогатимости и показателя контрастности углей многих угольных месторождений свидетельствуют о возможности разделения углей различными методами сортировки на низкозольные и высокозольные

Применение методов сортировки возможно только при выборе наиболее эффективного признака, который позволит проводить разделение уг-лесодержащих формаций с наименьшими потерями низкозольных углей

Анализ физических свойств угольных формаций позволяет выбрать перспективные методы обогащения углей

Исследование спектральных характеристик вторичного рентгеновского

излучения (ХРИ) угля и породы позволило установить эффективность использования рентгенорадиометрического метода для их разделения

Установлено, что в спектре ХРИ существует область, в которой сосредоточены пики элементов золообразующих пород и минералов Ее границы 4,57,5 кэВ Интенсивность импульсов в этой зоне тесно связана с зольностью кусков угля и может быть положена в основу разделения рентгенорадиометриче-ским методом (рис 1)

Полученные спектры (рис 2) позволяют выбрать аналитические параметры сепарации и установить порог и разделения угля и вмещающих пород

Метод спектральных отношений позволяет повысить эффективность сортировки благодаря устранению влияния формы, размеров куска и геометрии измерения

А", %

100

Рис. 1. Корреляционная зависимость и линия регрессии между интенсивностью импульсов ХРИ в диапазоне 4,5-7,5 кэВ и золь-кусков

При анализе спектральных характеристик выбран метод спектральных отношений с аналитическим параметром hA, •

N

4 5 75

N. ' (1)

Л, имп/с

где Л^ 575 - интенсивность регистрируемого вторичного ХРИ излучения в области 4,5-7,5 кэВ,

Л',- интенсивность в области вторичного рассеянного рентгеновского излучения источника

Исследования частотных зависимостей электропроводности (С), диэлектрической проницаемости (е) угля и породы (табл 1) показали существование благоприятных теоретических предпосылок применения этих свойств для их разделения

Установлено, что электропроводность и диэлектрическая проницаемость угля зависят от минерального состава, влажности, пористости и от расположения в зоне измерения при взаимодействии с электромагнитным полем.

Для ряда полезных ископаемых, в том числе и для угля, эффективное разделение компонентов возможно с использованием различий в коэффициентах трения и восстановления при взаимодействии частиц с поверхностью разделения В табл 2 приведены усредненные значения ряда физико-

механических ха-

40

20

/ ' N

V\-4

\|Ц

¡•К'

У

У

щ

Обт

4 5 7 5 юВ

Рис. 2 Спектры ХРИ угольных образцов шахты «Коркинскаи»: 1, 2-уголь, 3 сросток, 4 порода (сняты на сепараторе СРФЧ-150, II,- номер канала, А'- интенсивность по отдельным каналам)

рактеристик угля и вмещающих пород Различия в кинетических коэффициентах трения угля и породы по стали и резине достаточны для их разделения

Установлено, чю коэффициенты трения по стали меньше, чем по резине Кинетический коэффициент трения частиц на 15 % меньше статического коэффициента трения При рассмотрении коэффициента трения как признака разделения углесодержащих формаций наибольший интерес представляет кинетический коэффициент трения, так как разделение частиц идет в основном в движении

Таблица 1

Физические свойства углесолержащих формаций ряда месторождений Урала

Минерал или горная порода Плотность у, кг/м3 Пористость, % Удельное электросопротивление р, Оч м Коэффициент анизотропии £п_ Р± Удельная электропроводность 1/Ом м 0) Диэлектрическая проницаемость (/= 5 МГц) Тангенс угла диэлектрических потерь (/=5 МГц)

параллельно слоистости Ри перпендикулярно слоистости р^ г С«, е., 8„

Челябинский бассейн ш Коркинская

Алевролит 2400 9,77 170 332 0,51 0,0059 0,011 1,86 7 16,80 2,4 0,008 0,15 18,75

Аргиллит 2330 3,32 135 226 0,6 0,0074 0,014 1,89 6 15,92 2,65 0,11 0,19 1,72

Конгломерат 2400 - 725 1396 0,52 0,0014 0,008 5,71 - - - 0,019 0,11 5,78

Песчаник 2380 11,80 220 635 0,35 0,0046 0,010 2,17 И 14,72 1,33 0,06 0,13 2,16

Угочь 1390 12,8 120 246 0,49 0,0083 0,016 1,92 4 7,2 1,8 0,12 0,22 1,83

Буланашское месторождение ОАО «Вахрушевутоль»

Алевролит 2560 15,89 175 480 0,36 0,0057 0,011 1,92 9 18,6 2,06 0,08 0,15 1,875

Аргиллит 2550 2,20 140 280 0,5 0,0071 0,013 1,83 8 17,4 2,175 0,09 0,18 2

Конгломерат 2510 - 800 1280 0,63 0,0013 0,008 6,15 - - - 0,017 0,11 6,47

Песчаник 2560 14,20 265 679 0,39 0,0038 0,010 2,63 13 30,2 2,32 0,052 0,12 2,30

Уголь 1330 16,40 70 165 0,42 0,014 0,032 2,28 3 6,8 2,26 0,19 0,44 2,31

Экибастузское месторождение

Алевролит 2300 10,27 165 412 0,4 0,0061 0,012 1,96 9 17,8 1,97 0,084 0,17 2,02

Аргиллит 1280 2,86 130 295 0,44 0,0077 0,014 1,81 7 15,7 2,24 0,10 0,19 1,9

Песчаник 2410 19,96 245 480 0,51 0,0041 0,009 2,19 12 26,2 2,18 0,06 0,26 4,33

Уголь 1420 15,2 85 215 0,39 0,012 0,028 2,33 5 10 2 2 04 0,16 0,38 2 37

Для количественной оценки упругих и фрикционных свойств обогащенного материала предложены зависимости, позволяющие определить величину коэффициента трения при ударе частицы о поверхность разделения X и коэффициента восстановления к

Коэффициенты X и к определятся из переопределенных нелинейных алгебраических уравнений одинакового вида

к -у-соъ а,

>44

(2)

где к, Х - коэффициенты восстановления и трения при ударе, Ъ, - высота, с которой падает частица в /-м опыте, м, I, - длина отскока при <-м опыте, м, а„ - угол падения частицы, град, / = 1 п, (п - число опытов и уравнений)

Расчеты коэффициентов к и X по полученным нами уравнениям показали, что предложенная методика расчета хорошо согласуется с механикой удара частиц

В результате регрессионного анализа установлено, что при ударе о резиновое покрытие зависимость коэффициента восстановления от коэффициента трения имеет вид к = 0,78-1,5 X; при ударе о стальную поверхность к = 0,86 -2,07 X Теснота связи этих коэффициентов для рассмотренных поверхностей составляет соответственно . г|р= 0,95, Т1ст = 0,96.

Полученные данные об упругих свойствах частиц угля и породы свидетельствуют о контрастности исследуемого признака и возможности его использования для разделения углесодержащих продуктов

Таблица 2

Результаты определения фрикционных характеристик

Породы Коэффициент статического трения Ц Коэффициент кинетического трения Ге- Коэффициент восстановления к Коэффициент трения при ударе X

сталь резина ста ль резина стать резина сталь резина

Уголь бурый 0,56 0,73 0,37 0,49 0,54 0,58 0,18 0,15

Уголь каменный 0,52 0,68 0,34 0,46 0,53 0,56 0,16 0,17

Антрациты 0,49 0,64 0,32 0,43 0,52 0,54 0,15 0,18

Глины 0,74 1,1 0 62 0 88 0,12 0,09 0,36 0,48

Аргиллиты 0,61 0,79 0,42 0,53 0,35 0,47 0,25 0,22

Алевролиты 0,68 0,78 0,4 0,52 0,34 0,45 0,23 0,21

Песчаники 0,59 0,77 0,39 0 52 0,35 0 43 0,23 0,20

Известняки 0,58 0,76 0,38 0,51 0,53 0,56 0,18 0,16

Изверж породы 0 57 0 75 0,38 0,50 0,52 0,58 0,16 0,15

Сланец 0,65 0 84 0,43 0,56 0 32 0 36 0,27 0,24

Исследование процессов разделения по зольности угля на различных

аппаратах

При разработке технологических схем с выделением высокозольного угля на обогатительных аппаратах необходимо учитывать возможность возникнове-

ние взрывоопасной пылевоздушной смеси Применяемое оборудование должно иметь пыле- и искробезопасное исполнение, а место, где оно размещается, -предохранительные заслоны с инертной пылью или водяные

Для разделения углей в данной работе рассмотрены несколько типов оборудования для комплектации обогатительных участков

При решении этих задач были использованы рентгенорадиометрические (РРС) и радиорезонансные (PC) и фрикционные сепараторы, использующие в качестве разделительных признаков ХРИ, электрические свойства (Ç, s), а также фрикционные и упругие характеристики угля и породы

Использование рентгенорадиометрического флюоресцентного сепаратора (СРФ-4-150) для обогащения углей класса -50 + 25 мм по предложенному алгоритму (1) подтвердило возможность выделения высокозольных фракций данным методом (табл. 3).

Проведенные исследования по разделению углей и породы по электрическим свойствам на установке «ПИАТ» показали высокую технологичность данного процесса (см табл 3)

Таблица 3

Результаты разделения углей иа рентгенорадиометрическом и радиорезонансном сепараторах (класс -50 + 25 мм)

Месторождение Продую-обогащения Выход, % Массовая доля золы Arf, % Извлечение золы С, %

ш «Коркинская» Концентрат 62,74 24,20 39,54

[алгоритм (1)] Хвосты (порода) 37,26 67,76 60,46

на СРФ 4-150 Итого 100,0 38,40 100,0

Концентрат 46,44 10,96 15,96

ш «Коркинская» наПИАТ Хвосты (порода) 53,56 51,21 84,34

Итого 100,0 32,52 100,0

Для обоснования конструктивных параметров фрикционного барабанно-полочного сепаратора (БПФС) (рис 3, а) выполнено математическое описание движения частиц обогащаемого материала Данный сепаратор представляет собой совокупность нескольких механических устройств, сочетание которых позволяет с наибольшей эффективностью использовать различия разделяемых частиц в коэффициенте трения и в коэффициенте восстановления при ударе К ним относятся наклонная плоскость (1) с трамплином (2) и дефлектором (3), вращающийся барабан (4) со сменными разделительными поверхностями

Математическая модель исследуемого процесса разделения угля от породы содержит дифференциальные уравнения движения частиц на различных фазах перемещения при движении по наклонной плоскости, на криволинейном участке трамплина с дефлектором, при свободном движении в воздушном потоке, создаваемом вращающимся барабаном, ударе частицы о поверхность барабана, свободном движении до выхода из зоны сепарации

Уравнение, определяющее угол <р отрыва частицы от дефлектора, получено в виде-

вш

+ —/-^т-\smn-2/ 2-О

ТМ 2 + 11 П « Л

1 4 ск '

+

(3)

+ 3/ соэ да, ск

где ф0, ф - углы, определяющие начальное и текущее положения частицы на поверхности, град, /?2 - радиус дефлектора, м,/ск - коэффициент трения скольжения, % - ускорение свободного падения, % = 9,8 м/с2, у - угол наклона касательной (частицы) к криволинейной поверхности, град, юс - угловая скорость вращения частицы, рад/с

Данное уравнение решено методом последовательных приближений В результате получены значения угла отрыва частицы от дефлектора и ее скорости в этот момент

Оптимальный режим разделения достигается, если поверхность дефлектора ограничить в наивысшей точке Условие безотрывочного и безостановочного движения частицы до этой точки определяется из уравнения

о

Для обеспечения движения частицы с отрывом от дефлектора и без встречи ее с последним необходимо выполнить условие

Далее решаются уравнения свободного движения частицы во вращающемся потоке воздуха и ее удара о поверхность барабана, начальными условиями для которых являются координаты отрыва частицы от поверхности дефлектора и ее скорость в этот момент

Графики движения частиц угля и породы для БПФС, полученных в результате математического моделирования, приведены на рис 4

В результате моделирования выбраны рациональные конструктивные и режимные параметры

Для разделения угля и породы была разработана модель сепаратора по трению и упругости (СПРУТ) с неподвижной разделительной поверхностью, образованной двугранными отражательными элементами

Сепаратор включает корпус с загрузочным лотком - желоб (1) (узел стратификации) и отражательные элементы (2), закрепленные консольно в раме (3) (см рис 3, б)

тУ1> 2Я3 (1 - сое ф)т% + }совасйх

Ф

(4)

(5)

Рис. 3. Модели ппмгно-проммшлгшшх сепараторов: а - ППФСЧбарабанно-тиючныЙ фрикционный сепаратор); {>- СПРУТ {сепаратор по трению и упругости)

значимыми факторами, оказывающими основное влияние на разделение* являются: угол па-клона загрузочного желоба, а = 45 ; длина желоба, /„, = 0,7 - 1,0 м И скорость подачи исходного материала, У0 ~

В результате математического моделирования технологических испытаний с с; пара- А тора

СПРУТ установлено: наиболее

Риг. 4. Траектории движения частиц: папки - стал»: барабан - резина, диаметр с/ ~ 0,5 и; а 35; £» Я.К рад/е; /., м - дчнна трамплина: " 0,12 м (радиус трамплина), Кд: - 0,1 м (радиус дефлектора):длина отскока, и; Л - высота падения, м

Анализ параметров движения частиц на различных участках траектории в точках соударения с наклонной поверхностью отражающих элементов показывает, что наилучшим для разделения частиц по их упругим свойствам является такое пространственное расположение элементов, когда угольные частицы соударяются с ними не менее двух раз Наиболее рациональной является схема расположения элементов попарно (друг под другом) в шахматном порядке в четыре яруса

Наилучшие показатели разделения обеспечиваются следующими конструктивными параметрами отражающих элементов двугранный угол, 6 = 100°, угол наклона элементов к горизонту, у = 25 , ширина элементов по свободным краям наклонных плоскостей, Ь = 0,1 - 0,15 м, расстояние между ярусами элементов, М = 0,5Ь / 2 ятсе / 2)

Испытания моделей фрикционных сепараторов осуществлялись с целью проверки результатов моделирования процесса разделения углесодержащих формаций на натурном образце, установленном в действующей технологической схеме, а также уточнения конструктивных параметров аппаратов и подготовки на их основе исходных требований к промышленному образцу

Испытания показали, что сепаратор БПФС обеспечивает разделение углесодержащих формаций класса —50 + 0 мм с выходом высокозольного продукта порядка 58-51 % массовой долей золы соответственно 66—58 %

Показатели разделения этих продуктов на сепараторе СПРУТ следующие высокозольного продукта выделено 53 -50 % с массовой долей золы соответственно 66-57 %

Технические характеристики сепараторов БПФС и СПРУТ приведены в табл 4

Таблица 4

Основные технические данные установок ЬПФС и СПРУТ

Тип установки П рошводительноегь, т/ч Габариты (длина, высота, ширина), мм Масса, кг

НПФС 65 3000*2500*1400(1500) 1400(1500)

СПРУТ 100-150 3000<3000*2000 2500

Подземная технология со снижением зольности отбитого угля н размещением породы в погашаемые выработки

На основании теоретического и экспериментального исследований предложены технологические схемы добычи угля с одно- и двухстадийным обогащением на полустационарном и стационарном обогатительном пункте, а также на дневной поверхности, представленные на рис 5 Анализ приведенных схем обогащения угля показывает, чго наиболее выгодной для угольных шахт является схема а с обогащением на участковом пункте, т е вблизи очистных забоев

В данной схеме по сравнению с другими исключены такие процессы, как транспортирование пусти породы в составе отбитой горной массы до стволов,

подъем по стволам, сортировка и обогащение на поверхности, а также при необходимости доставка породы с поверхности для закладки погашаемых пустот.

уголь

Шыем*в

I угля

Транспорт горной иэссы

Грохочвни9 и дробление не ta барита

Сепарация БПФС СПРУТ

Транспорт уаля

Подъем угля

порода

-r-*j Закладка \

иапкио кл

Транспорт Подъем Склад

[ сепарация "Î В технологическое звено могут быть включены рецтгено-l.^OîL-'i — радиометрические (PPC) и радиорезонансные (PC) сепараторы

Рис. 5. Технологические схемы для подземного углеобогащения сухими методами.

а - обогащение на полустационарном (учас1ковоч) обогатительном пункте (одностадиальная),

б - обогащение на иолустационарном (участковом) и стационарном (общешахтноч) обогатительных пунктах (двухстадиальная)

Добавляется операция доставки выделенных пород для размещения в погашаемых выработках, но эти затраты компенсируются лучшей устойчивостью зоны очистных работ и стабилизацией процессов сдвижения вмещающих пород Таким образом, предлагаемое комплексное развитие существующих технологических схем разработки угольных пластов позволит уменьшить трудоемкость и энергозатратность подземной разработки

Комплексные технологические схемы могут быть использованы при любых системах пластовых месторождений, как сплошных, так и столбовых с отработкой по простиранию или падению-восстанию и, конечно, при любых способах подготовки шахтных полей Участковые пункты обогащения (УПО) могут быть расположены при погоризонтном способе подготовки - в бункер - гезенках магистральных откаточных штреков, при панельном - на сопряжениях в различных уровнях ярусных конвейерных штреков и панельных бремсбергов или уклонов, при этажном - на сопряжении в различных уровнях подэтажных и этажных откаточных штреков и участковых бремсбергов (гезенков, скатов)

В соответствии с габаритами обогатительных сепараторов, объем камер для них с учетом регламентируемых проходов, зазоров для вентиляции составляет 25 - 35 м3, что вполне приемлемо для подземных условий

Количество сепараторов и камер для их размещения в аккумулирующих выработках устанавливается в зависимости от суммарной производительности очистных забоев, доставляющих уголь к данному обогатительному пункту

Рациональная технологическая последовательность процессов следующая после выемки и погрузки в лаве на конвейер отбитый уголь на сопряжении со штреком при необходимости подвергается операции дробления с целью перевода крупных кусков в сортируемые классы Затем транспортируется конвейером по откаточному штреку в камеру обогатительного пункта, где происходит его разделение на уголь и породу Далее уголь доставляют к стволам и выдают на поверхность На рис 6 приведена схема ведения работ с установкой участкового пункта обогащения с учетом предложенной технологии (см рис 5, схемы а и б)

Размещение пустых пород на добычном участке рационально при любых способах управления кровлей полное или частичное обрушение, полная или частичная закладка выработанного пространства На рис 7 приведен пример размещения породы в погашаемых выработках системы разработки длинными столбами с выемкой обратным ходом и полным обрушением кровли.

Порода из УПО-1 (1) по пневмопроводу (2) пневмозакладочной машиной (3) подается к сопряжению лавы, где гибкими шлангами (5) соединяется с водопроводом (4) С помощью сопла (6) пульпа (7) размешается в выработках и в прилегающем к ним выработанном пространстве в силу того, что вблизи забоя породы кровли или еще не обрушились в штатном режиме или еще недостаточно уплотнились Со стороны вентиляционного штрека по падению проникновение пульпы в обрушение будет значительнее, чем по восстанию со стороны откаточного штрека Данным способом можно разместить всю выделенную породу при ее объеме до 20-30 % от общего объема отбитой угольной массы

При необходимости оставления большего объема породы в шахте в работе приведен вариант размещения пульпы по длине очистного забоя Приведен пример планограммы организации работ Приведены также варианты размещения пульпы для наклонных и крутых пластов Пространственно-планировочное расположение камер УПО с размещением обогатительного оборудования на участковом бремсберге приведено на рис 8

Выделенная порода может быть использована в качестве наполнителя при организации закладочных работ Данная технология кроме утилизации пустых пород способствует улучшению изоляции очистных выработок от проникновения вредных газов из обрушения, а также повышению устойчивости элементов систем разработки Кроме того, глинистые мелкодисперсные частицы породы в водном растворе с добавлением при необходимости антипирогенов обволакивают угольные фракции, снижая тем самым вероятность их самовозгорания в выработанном пространстве Предлагаемая технология позволит обеспечить повышение безопасности и эффективности подземных горных работ

В целом рассмотренные технические решения по размещению обогатительных установок в подземных выработках позволяют рекомендовать технологические схемы для построения экологически чистых, малозатратных технологий разработки обогащения углей с размещением пустых пород в погашаемых выработанных пространствах

вентиляционный штрек г 0уЯ№Мя вала** — -> I_ ff" полевой вентиляционный штрек и рГ1~| р-Г + _ <|WMM IVM4M

дмк-м 2ЛТ80 гг. 1 1 \ \ бдт-у тшв 2ЛТ80 ш

конвейерный штрек « \ »и *— L-----

ff' 13АРП полевой откаточный Jf-—' штрек

— 19 ^ „ _ _ -----------

Рис, 6. Ра шсщспие оборудования на добычном участке

Рис,

7. Технологии размещения породы и шахте (и «те погашаемых выработок)

Рис. 8. Расположение участкового пункта обогащения (УПО-1) с аппаратурой Ы1ФС (СПРУТ):

1- трубопровод С, в., 2- ззвд трубопровод; J- ленточный кон ко игр, 4- аппаратура Iii 1ФС, (СПРУТ). 5- скребковый конвейер. Л- ДЗМ г

Расчет экономической эффективности произведен для технологической схемы подземного углеобогащения с использованием фрикционных сепараторов по методике ЦНИЭуголь в ценах 01 01 07 г Расчетный годовой экономический эффект для шахты «Коркинская» составил 21 млн руб в год по сравнению с традиционной схемой с поверхностным обогащением и складированием породы на поверхности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной научной задачи совершенствования технологии разработки месторождений угля с предварительным его обогащением в подземных условиях, обеспечивающее повышение качество отбитого угля и утилизацию пустой породы в погашаемых выработках

Основные научные и практические выводы и рекомендации заключаются в следующем

1 В результате исследований гранулометрического, вещественного состава, контрастности и признаков разделения угольных фракций отбитого угля различных месторождений доказана возможность обогащения угля в кусковом виде

В качестве методов для снижения зольности могут быть использованы фрикционный, рентгенорадиометрический и радиорезонансный

Исследования физических свойств угля и породы показали интенсивность вторичного характеристического рентгеновского излучения элементов в диапазоне 4,5-7,5 кэВ прямо пропорциональна зольности углесодержащих кусков, при сочетании процессов движения углесодержащих частиц по наклонной поверхности, удара их о поверхность вращающегося барабана и повторяющихся ударах свободно падающих частиц о наклонные поверхности отражающих элементов формируется веер траекторий частиц, отличающихся коэффициентом трения и восстановления при ударе, благодаря чему происходит разделение

2 Анализ эффективности схем обогащения позволил определить наиболее перспективные технологические схемы с использованием в подземных условиях современных сепараторов по трению и упругости, обеспечивающих выделение значительной части высокозольных продуктов Использование малогабаритных установок БПФС и СПРУТ позволяет встраивать их в технологическую последовательность движения угольной массы от забоя до погрузочных пунктов в пределах добычных участков, а в сочетаниях с пневмозакладочными комплексами осуществлять размещение пустой породы в погашаемых выработках и закладку выработанных пространств при любых способах управления горным давлением (кровлей)

3 Разработаны технические решения по размещению и привязке оборудования подземных участковых пунктов обогащения при различных способах подготовки шахтных полей и системах разработки

4 Усовершенствована методика определения зависимости коэффициента восстановления от коэффициента мгновенного трения при ударе, которая учитывает особенности поведения частиц в зависимости от режимов их движения и формы

5 Математическая модель и экспериментальные исследования процесса разделения сыпучих многокомпонентных материалов на фрикционном бара-банно-полочном (БПФС) и по трению и упругости (СПРУТ) сепараторах позволили установить, что доказана возможность разделения углей на данной аппаратуре Рациональные параметры следующие - для БПФС - сочетания видов покрытия поверхности полки и барабана (сталь - сталь, сталь - резина) и положения оси вращения барабана Рациональными следует считать следующие параметры диаметр барабана 0,5 м, длину разгонной полки 1 м, угол наклона полки 35 , угловую скорость вращения барабана 11,8 рад/с, радиус дуги дефлектора 0,1 м

— для СПРУТ такими параметрами являются ширина полки элемента (Ь = 0,1-0,15 м), определяемая двугранным углом, 0 = 100°, что соответствует уголку № 100 фасонного проката, угол наклона, у = 25°, попарно-шахматная схема расположения отражательных элементов, расстояние между ярусами элементов AZ = 0,1м Рациональная скорость подачи частиц материала на плоскость БПФС и СПРУТ лотка составляет 1 - 1,5 м/с

6 Результаты испытаний на опытно-промышленных сепараторах подтвердили основные выводы теоретических исследований например для ш «Коркинская» сепаратор БПФС обеспечивает выделение низкозольного 42 % и высокозольного угля 58 % с массовой долей золы соответственно 12,5 и 52,8 %, а сепаратор СПРУТ - низкозольного угля 34,6 %, высокозольного 65,4 % с массовой долей золы 9,75 и 54,23 %

7 Технологические испытания радиометрических сепараторов (РРС и ПИАТ) показали высокую эффективность разделения углей РРС - выделено до 35 % высокозольного и 65 % низкозольного с массовой долей золы соответственно 67 и 24 %, ПИАТ - низкозольного 41 %, высокозольного 59 % с массовой долей золы соответственно 14 и 51 %

8 Основные результаты работы и практические рекомендации использованы для разработки технологии и аппаратов для разделения углей в НИИпро-ектасбест, ОАО «Радос», г Красноярск, в учебном процессе на кафедре РПМ и ОПИ УГГУ

9 Технико-экономическая эффективность, рассчитанная применительно к шахте «Коркинская» ОАО «разрез Коркинский», составила в ценах на 1 января 2007 г 21 млн рублей в год

Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией:

1 Потапов В В Использование фрикционных характеристик сыпучих материалов для их разделения / Потапов В Я , Цыпин Е.Ф , Иванов В.В Потапов В В // Материалы научного симпозиума (Неделя горняка - 2005 г') Горный информационно-аналитический бюллетень - М , 2005 - № 11 - С 326 - 328

2 Потапов В В Технология управления качеством угля при подземной добыче по фрикционным характеристикам / Феклистов Ю Г , Потапов В В // Материалы научного симпозиума (Неделя горняка - 2006 г ) Горный информационно-аналитический бюллетень -М,2006 -№3 - С 193-195

3 Потапов В В Пространственно-планировочные решения для шахт с подземным углеобогащением / Феклистов Ю Г , Вандышев А М , Потапов В Я, Потапов В В //Материалы научного симпозиума (Неделя горняка - 2006 г ) Горный информационно-аналитический бюллетень -М,2006 - №5 - С 215220

4 Потапов В В. Рентгенорадиометрические сепараторы для обогащения минерального и техногенного сырья / Федоров Ю О , Федоров А Ю , Потапов В Я , Потапов В В // Горное оборудование и электромеханика - М, 2006 . -№8 - С. 18-20

5. Потапов В В Компьютерные технологии при проектировании аппаратов фрикционного обогащения/ Матвеев Д В , Потапов В В , Шестаков В С , Потапов В Я , Ляпцев С А // Горное оборудование и электромеханика. - М ,

2006 -№Ю -С 22-24

6 Потапов В В Теоретический анализ движения и удара частицы обогащаемого материала о наклонную плоскость / Потапов В.Я , Ляпцев С А , Матвеев Д В , Феклистов Ю Г , Потапов В В //Известия вузов Горный журнал -

2007 - № 1 -С 110-113

Статьи, опубликованные в других журналах и материалах конференций

1 Потапов В В О предварительном обогащении высокозольных углей / Потапов В Я , Цыпин Е Ф , Феклистов 10 Г, Потапов В В //Материалы международной научно-технической конференции «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» - Екатеринбург Издательство АМБ, 2003 -С 335-337

2 Потапов В В Технология управления качеством углей в подземных условиях с применением закладочных работ // Материалы международной научно-технической конференции "Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья" - Екатеринбург Издательство АМБ, 2004 - С 252-256

3 Потапов В В Математическая модель процесса разделения углесодер-жащих формаций на барабанно-полочном фрикционном сепараторе/ Феклистов Ю Г Потапов В В , //Известия УГГГА Вып 20 Серия Горная электромеханика -Екатеринбург УГГГА -2004 -С 107-111.

4 Потапов В В Использование рентгенорадиометрической сепарации для разделения высокозольных углей/ Потапов В Я , Федоров Ю О , Носков И Г, Тимкевич О П , Потапов В В //Известия УГГГА Вып 20. Серия Горная электромеханика - Екатеринбург УГГГА - 2004 - С 87-92

5 Потапов В В Исследование фракционного состава углесодержащих формаций для задач предварительного обогащения // Материалы 10-й юбилейной международной научно-технической конференции "Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья"(16 - 21 мая 2005 г ) - Екатеринбург Издательство АМБ, 2005 - С 258 - 261

6 Потапов В В Новые направления создания аппаратов для предварительной сортировки углесодержащих формаций/ Потапов В Я , Шорохов Б M , Федоров Ю О, Потапов В В //Нетрадиционные технологии и оборудование для разработки сложноструктурных МП И' Сборник докладов Ш международной научно-технической конференции Чтения памяти В Р Кубачека - Екатеринбург Уральская государственная горно-геологическая академия, 2005 -С. 168-173

7. Потапов В В Предварительная концентрация углей по различным признакам разделения // Материалы международной научно-технической конференции "Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья" -Екатеринбург Издательство АМБ, 2006 -384с

8 Потапов В В Использование спектральных характеристик для выбора алгоритма разделения углесодержащих формаций рентгенорадиометрической сепарации (РРС)/ Потапов В Я , Рихтер П В , Потапов В В //Материалы международной научно-технической конференции «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» - Екатеринбург Издательство АМБ, 2006 - С 274-279

Подписано в печать 26 04 2007 г Печать на ризографе Бумага писчая Формат 60x84 1/16 Печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ

Издательство УГГУ 620144, г Екатеринбург, ул Куйбышева, 30

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Потапов, Владимир Валентинович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ СО СНИЖЕНИЕМ ЗОЛЬНОСТИ ОТБИТОГО УГЛЯ И РАЗМЕЩЕНИЕМ ПУСТЫХ ПОРОД

В ШАХТЕ.

1.1 Технологические схемы разработки пластовых месторождений с оставлением пород в шахте.

1.2. Существующие технологии закладки пустых пород в погашаемые "" выработки.

1.3. Современное состояние и практика снижения зольности отбитого угля.

1.4. Постановка цели и задач исследований.

2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДОБЫВАЕМЫХ УГЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ЗАДАЧ СНИЖЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ.

2.1. Гранулометрическая характеристика и контрастность отбитого угля.

2.2. Использование вторичного характеристического рентгеновского излучения для идентификации углей.

2.3. Изучение электрических свойств угленосных формаций.

2.4. Теоретические и экспериментальные исследования упругих и фрикционных свойств углесодержащих формаций.

2.4.1. Коэффициенты трения.

2.4.2. Упругие и фрикционные свойства сыпучих материалов.

2.4.2.1. Методика определения фрикционных характеристик углесодержащих продуктов.

2.4.2.2.Теоретический анализ движения и удара частицы обогащаемого материала о наклонную плоскость.

2.5. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СНИЖЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ УГЛЯ

НА РАЗЛИЧНЫХ АППАРАТАХ.

3.1. Формирование требований к конструктивным параметрам аппаратов для обогащения угля в условиях шахт.

3.2. Конструктивные особенности и технологические показатели разделения углей на сепараторах рентгенорадиометрическом (РРС) и радиорезонансном (ПИАТ).

3.3. Разработка аппаратов для разделения материалов с различными упругими и фрикционными характеристиками.

3.3.1. Обоснование принципиальной конструкции барабанно-полочного сепаратора с дефлектором.

3.3.2. Математическая модель движения частицы в аппарате.

3.3.3. Имитационное моделирование процесса разделения в БПФС.

3.4. Экспериментальные исследования процесса разделения углей на аппаратах БПФС и СПРУТ.

3.5. Выводы.

4. ПОДЗЕМНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СО СНИЖЕНИЕМ ЗОЛЬНОСТИ ОТБИТОГО УГЛЯ И РАЗМЕЩЕНИЕМ ПОРОДЫ В ПОГАШАЕМЫЕ ВЫРАБОТКИ.

4.1. Технологические схемы управления качеством угля при подземной разработке.

4.2. Технические решения при оборудовании подземных обогатительных пунктов.

4.3. Размещение в шахте выделенных при обогащении угля пустых пород.

4.4. Технико-экономическая эффективность технологии подземного углеобогащения.

4.5. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Технология разработки месторождений угля с предварительным его обогащением в подземных условиях"

По прогнозам специалистов доля угля в мировом топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) к 2020 году возрастет до 25 - 30 %. В России к этому году рассчитывают добывать 450 млн т угля с ростом его доли в ТЭБ до 18 - 23 % против 10 -12 % в 2005 году, в котором было добыто 286 млн т.

Подземным способом, который считают наиболее экологическим по сравнению с другими способами, в нашей стране добывают 35 - 37 % угля от общего объема. Значительную часть в этой доле составляют ценные коксующиеся угли - основное сырье коксохимического производства. Исходя из вышесказанного, можно полагать, что составляющая подземной разработки снижаться не будет, а абсолютные объемы добычи согласно прогнозам будут расти. Но, как и любая геотехнология, подземная разработка угольных месторождений сопряжена с решением ряда проблем, обусловленных в основном горно-геологическими условиями залегания пластов, структурными особенностями и качественными характеристиками угля, а также увеличением глубины ведения работ [1,2].

Одной из важных проблем подземной технологии является высокая зольность отбитого угля. В России в 2005 году в каждой тысяче тонн отбитой угольной массы на поверхность выдавалось в среднем 195 т породы [3,4].

Это происходит в результате отработки сложноструктурных пластов на всю вынимаемую мощность без селекции породных прослойков высокопроизводительными механизированными комплексами и агрегатами, удельный вес которых в подземной угледобыче в 2002 году превысил 90 %. Разубожи-вание угля происходит также при проведении подготовительных выработок по пласту с подрывкой боковых пород сплошным забоем без раздельной выемки, что неизбежно при современных высоких темпах подготовки очистного фронта. В силу указанных причин зольность отбитого угля на отдельных шахтах России достигла 35-41 % при материнской зольности пластов в диапазоне 8-20 %.

Установлено, что даже после обогащения разные фракции (разные марки) обогащенного угля имеют зольность от 4 до 20 - 25 % и более. Низкое качество добываемого угля становится серьезным препятствием на пути к рынку. Неполная реализация добытого угля - огромный ущерб не только для угольной отрасли, но и для его потребителей. Однако гораздо больший ущерб несут шахты, обогатительные фабрики, а также и предприятия, использующие уголь при производстве тепловой и электрической энергии. Комплексы этих предприятий наносят огромный вред окружающей среде, поскольку отходы от обогащения и переработки зольного угля достигают 60 - 70 % его массы [1].

Породные отвалы шахт на поверхности, содержащие значительные объемы угля, являются опасными объектами по его самовозгоранию и сбросу в почвы, водные источники и атмосферу вредных веществ. Но, с другой стороны, эти отвалы могут быть квалифицированы как техногенные месторождения.

Лучшим способом утилизации пустой породы и отходов обогащения представляется закладка выработанных пространств после выемки угля, что не только исключает возможность загрязнения поверхности, но и сохраняет ее от проседания и провалов. Размещение породы в шахте с выкладкой ее в охранные бутовые и закладочные массивы обеспечит полноту выемки запасов угля, снизит объемы горнопроходческих работ по воспроизводству очистного фронта, снизит опасность проявлений горного давления в очистном забое и на его сопряжениях. Достигаемая при этом экономия за счет снижения затрат на транспорт породы, уменьшения зольности добываемого угля и улучшения состояния очистных и подготовительных выработок позволит повысить эффективность разработки сложных по структуре пластов.

Многие угольные месторождения представлены пластами различной мощности и с разным качеством энергетических углей (материнской зольностью, теплотворной способностью, содержанием серы, фосфора и т. п.). При этом на шахтах обычно отрабатывают в первую очередь более мощные пласты с углем далеко не всегда высокого качества, а затем переходят к отработке менее мощных пластов. Такой порядок отработки пластов разной мощности и качества угля обычно ограничивает производственную мощность шахты в начальный период эксплуатации и особенно при переходе на менее мощные, но качественные пласты. В результате оказывается, что при разработке менее качественных или меньшей мощности пластов, работа шахты эффективна из-за недостаточной малой производственной мощности и большой доли условно-постоянных затрат в себестоимости разработки, которая обычно составляет от 0,65 - 0,8 на шахтах небольшой производственной мощности и до 0,4 - на крупных шахтах. Часто такие запасы оказываются бросовыми, что привело к закрытию шахт (табл. П. 1), [2 - 9].

Сложившееся положение является следствием недостаточной разработанности в современных экономических условиях научных основ рационального использования недр и совершенствования технологии разработки в направлении повышения качества добываемого угля. Эти вопросы рассматриваются без учета взаимосвязи с процессами обогащения и дальнейшей переработки угля. Обоснования экономической целесообразности повышения качества добываемых углей, особенно коксующихся, является весьма актуальной задачей для отрасли [1].

Совершенствование технологий с обогащением углей и, соответственно, улучшение экономических показателей очистных работ в последние годы связывают, в первую очередь, с введением операции предварительного обогащения на добычных участках.

Предварительное обогащение углей может быть реализовано: механическими методами - гравитационными, специальными, избирательным дроблением-грохочением или методами радиометрической сепарации.

Возможна и комбинированная технология предварительного обогащения, включающая несколько различных процессов.

Применительно к углям известны случаи использования для предварительного обогащения: механизированной переработки избирательного дробления-грохочения, радиометрической сепарации, разделение углей и породы по коэффициентам трения, сочетание гидравлической выемки угля с гидроудалением породы в подземных условиях [4, 5, 6].

Преимущества подземного обогащения угля по сравнению с традиционными схемами заключаются в следующем:

- породу можно использовать для закладки выработанного пространства и укладки бутовых полос без дополнительных затрат на транспортировку, что позволяет перейти к управлению кровлей очистного забоя способом закладки;

- возрастает производительность шахтного подъема по углю, что позволяет при тех же параметрах существенно повысить годовую мощность шахты и улучшить ее технико-экономические показатели;

- упрощается, а иногда и исключается отвальное хозяйство на поверхности, что позволяет кардинально улучшить экологическую обстановку в районе разработки.

Работы по улучшению качества угля и уменьшению количества выдаваемой на поверхность породы за счет внедрения комплекса обогащения отбитой горной массы непосредственно под землей с оставлением породы в шахте находятся в начальной стадии. В связи с этим исследования, направленные на обоснование технологии разработки угля со снижением его зольности в стесненных подземных условиях с использованием методов и малогабаритных аппаратов предварительной концентрации углесодержащих формаций, являются актуальными.

В каждом случае задача должна решаться путем поиска рационального сочетания способов разработки угля и его обогащения с целью обеспечения максимального выпуска товарного угля при минимальных затратах. Более перспективным представляется выполнение производственных процессов очистных работ в комплексе с попутным обогащением угля.

Все это свидетельствует о необходимости проведения исследований, которые позволили бы обосновать и разработать новые технологические и технические решения, учитывающие контрастность физико-механических свойств угля и породы, для улучшения качества отбитого угля в подземных условиях за счет его сортировки. Диссертация связана с научно-исследовательскими работами, проводимыми Уральским государственным горным университетом в рамках госбюджетной работы.

Объектом исследования являются технологические схемы разработки угольных месторождений.

Предметом исследований являются технологии разработки месторождений угля с использованием процессов предварительного обогащения отбитого угля в подземных условиях.

Цель работы: обоснование технических решений по усовершенствованию технологии разработки месторождений угля с предварительным обогащением в подземных условиях, обеспечивающих повышение качества добываемого угля и утилизацию пустой породы в погашаемых горных выработках.

Идея работы: повышение технико-экономических показателей работы угольной шахты за счет совершенствования технологии добычи угля с предварительным его обогащением в подземных условиях.

Методы исследования. Применен комплексный метод исследования, включающий анализ теории и практики разработки месторождений угля, определение физико-механических характеристик компонентов углей, испытания обогатимости, математическое и физическое моделирование.

При изучении состава и разделительных признаков угля применялись методы химического, минералогического, спектрального, ситового, фракционного анализов. Измерение механических, электрических, рентгенорадио-метрических характеристик проводилось с использованием стандартных и специально разработанных методик и аппаратуры. Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований выполнялась в лабораторных и опытно-промышленных условиях с использованием методов математической статистики и теории планирования эксперимента.

Основные защищаемые положения:

- технология подземной разработки угля целесообразна с применением фрикционного, рентгенорадиометрического и радиорезонансного методов обогащения, включенных в комплекс производственных процессов;

- технология предварительного обогащения угля в подземных условиях наиболее эффективна с применением малогабаритного оборудования бара-банно-полочного фрикционного сепаратора и сепаратора по трению и упругости;

- при обогащении рентгенорадиометрической сепарацией величина интенсивности вторичного характеристического рентгеновского излучения элементов в диапазоне 4,5 - 7,5 кэВ прямо пропорциональна зольности углесо-держащих кусков, что позволяет идентифицировать и выделять высокозольные куски;

- при обогащении фрикционным методом при сочетании процессов движения углесодержащих частиц по наклонной поверхности, удара их о поверхность вращающегося барабана и повторяющихся ударах свободно падающих частиц о наклонные поверхности отражающих элементов формируется веер траекторий частиц, отличающихся коэффициентом трения и восстановления при ударе, благодаря чему происходит разделение.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

- установлении существенных различий в физических свойствах углей и пород, что позволяет выбрать три наиболее эффективных метода разделения: рентгенорадиометрический, радиорезонансный и фрикционный, обеспечивающих вывод до 40 % пустой породы в хвосты;

- разработке математических моделей процесса фрикционного разделения угля и породы и совершенствовании методики определения коэффициента восстановления скорости от коэффициента мгновенного трения при ударе с режимами движения частиц;

- обосновании технологии подземной разработки месторождений угля с техническими решениями по размещению оборудования для процессов обогащения отбитого угля и утилизации пустой породы в погашаемые выработки, обеспечивающие повышение качества товарного угля.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются представительным объемом экспериментальных исследований в опытно-промышленных и лабораторных условиях с использованием для их решения современных математических методов, апробированных методов механики и современных представлений об основных закономерностях контакта сыпучих материалов с поверхностями разделения, удовлетворительной сходимостью результатов моделирования с результатами лабораторных и опытно-промышленных испытаний аппаратов и технологий. При доверительной вероятности 0,85 - 0,95 расхождение не превышает 15 % относительных, положительными результатами испытаний технических решений по разделению угля и породы в ОАО «НИИпроектасбест» (г. Асбест), ОАО «Радос», «ПИАТ», (г. Красноярск), ЗАО НПК «Техноген», (г. Екатеринбург).

Практическое значение заключается:

- в разработке проектных решений по размещению обогатительного оборудования в подземных условиях, что позволяет решать основные задачи улучшения качества добываемого угля;

- определении рациональных конструктивных и режимных параметров фрикционных сепараторов для размещения их в горных выработках для разделения угля и породы в пределах добычного участка;

- использовании для задач предварительного обогащения углей рент-генорадиометрического и радиорезонансного сепараторов.

Научное значение работы заключается в обосновании технологии разработки месторождений угля с использованием методов предварительного обогащения, выбранных на основе изучения физических характеристик, и исследования закономерностей разделения угля и породы в обогатительных аппаратах.

Личный вклад автора: постановка задач и разработка методик исследований, организация и непосредственное участие в выполнении исследований и опытно-промышленных испытаний предложенных технических решений, математическая обработка, анализ и обобщение полученных результатов, разработка рекомендаций по снижению зольности.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы и практические рекомендации использованы ОАО «Радос», (г. Красноярск), ОАО «НИИпроектасбест» (г. Асбест) при разработке технологии и аппаратов для разделения угля и пустой породы.

Разработанная технология извлечения угля рекомендована для использования на Коркинском угольном разрезе для переработки породных отвалов.

Результаты исследований в виде проектно-конструкторских задач и программ для моделирования процесса разделения материалов на фрикционных сепараторах внедрены в учебный процесс на кафедрах обогащения полезных ископаемых и разработки пластовых месторождений Уральского государственного горного университета при изучении дисциплин: «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» и «Моделирование обогатительных процессов».

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и российских научных конференциях и семинарах: «Неделя горняка» (г. Москва, 2004 - 2006), чтениях памяти В. Р. Кубаче-ка (г. Екатеринбург, 2004 - 2006), «Математическое моделирование механических явлений» (г. Екатеринбург, 2004), «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» (г. Екатеринбург, 2003 -2006); научно-промышленном симпозиуме «Уральская горная школа - регионам» и молодежной научно-практической конференции в рамках Уральской горнопромышленной декады (г. Екатеринбург, 2003 - 2006). На Всероссийском конкурсе студенческих работ под девизом «Уголь» получен диплом, 2003 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, изложенных на 158 страницах машинописного текста, и также включает 64 рис. и 21 табл., список литературных источников из 122 наименований, приложения.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Потапов, Владимир Валентинович

8. Основные результаты работы и практические рекомендации использованы для разработки технологии и аппаратов для разделения углей в НИИпроектасбест, ОАО «Радос», г. Красноярске, в учебном процессе на кафедре РПМ и ОПИ УГГУ.

9. Технико-экономическая эффективность, рассчитанная применительно к шахте «Коркинская» ОАО «Разрез Коркинский», составила в ценах на 1 января 2007 г. 21 млн рублей в год. f>

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной научной задачи совершенствования технологии разработки месторождений угля с предварительным его обогащением в подземных условиях, обеспечивающее повышение качество отбитого угля и утилизацию пустой породы в

I погашаемых выработках.

Основные научные и практические выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. В результате исследований гранулометрического, вещественного состава, контрастности и признаков разделения угольных фракций отбитого угля различных месторождений доказана возможность обогащения угля в кусковом виде.

В качестве методов для снижения зольности могут быть использованы: фрикционный, рентгенорадиометрический и радиорезонансный.

Исследования физических свойств угля и породы показали: интенсивность вторичного характеристического рентгеновского излучения элементов в диапазоне 4,5 - 7,5 кэВ прямо пропорциональна зольности углесодержащих кусков; при сочетании процессов движения углесодержащих частиц по наклонной поверхности, удара их о поверхность вращающегося барабана и повторяющихся ударах свободно падающих частиц о наклонные поверхности отражающих элементов, формируется веер траекторий частиц, отличающихся коэффициентом трения и восстановления при ударе, благодаря чему происходит разделение.

2. Анализ эффективности схем обогащения позволил определить наиболее перспективные технологические схемы с использованием в подземных условиях современных сепараторов по трению и упругости, обеспечивающих выделение значительной части высокозольных продуктов.

Использование малогабаритных установок БПФС и СПРУТ позволяет встраивать их в технологическую последовательность движения угольной массы от забоя до погрузочных пунктов в пределах добычных участков, а в сочетаниях с пневмозакладочными комплексами осуществлять размещение пустой породы в погашаемых выработках и закладку выработанных пространств при любых способах управления горным давлением (кровлей).

3. Разработаны технические решения по размещению и привязке оборудования подземных участковых пунктов обогащения при различных способах подготовки шахтных полей и системах разработки.

4. Усовершенствована методика определения зависимости коэффициента восстановления от коэффициента мгновенного трения при ударе, которая учитывает особенности поведения частиц в зависимости от режимов их движения и формы.

5. Математическая модель и экспериментальные исследования процесса разделения сыпучих многокомпонентных материалов на фрикционном барабанно-полочном (БПФС) и по трению и упругости (СПРУТ) сепараторах позволили установить, что доказана возможность разделения углей на данной аппаратуре. Рациональные параметры следующие:

- для БПФС - сочетания видов покрытия поверхности полки и барабана (сталь - сталь, сталь - резина) и положения оси вращения барабана. Рациональными следует считать следующие параметры: диаметр барабана 0,5 м; длину разгонной полки 1 м; угол наклона полки 35°, угловую скорость вращения барабана 11,8 рад/с, радиус дуги дефлектора 0,1 м;.

- для СПРУТ такими параметрами являются: ширина полки элемента о

Ь = 0,1 - 0,15 м), определяемая двугранным углом, 0 = 100, что о соответствует уголку № 100 фасонного проката; угол наклона, у = 25 , попарно-шахматная схема расположения отражательных элементов; расстояние между ярусами элементов AZ = 0,1 м. Рациональная скорость подачи частиц материала на плоскость БПФС и СПРУТ лотка составляет 1 -1,5 м/с.

6. Результаты испытаний на опытно-промышленных сепараторах подтвердили основные выводы теоретических исследований: например для ш. «Коркинская» сепаратор БПФС обеспечивает выделение низкозольного 42 % и высокозольного угля 58 % с массовой долей золы соответственно 12,5 и 52,8 %, а сепаратор СПРУТ - низкозольного угля 34,6 %, высокозольного 65,4 % с массовой долей золы 9,75 и 54,23 %.

7. Технологические испытания радиометрических сепараторов (РРС и ПИАТ) показали высокую эффективность разделения углей: РРС - выделено до 35 % высокозольного и 65 % низкозольного с массовой долей золы соответственно 67 и 24 %; ПИАТ - низкозольного 41 %, высокозольного 59 % с массовой долей золы соответственно 14 и 51 %.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Потапов, Владимир Валентинович, Екатеринбург

1. Акимов Л. М. Обоснование эффективности технологических схем, обеспечивающих повышение качества добываемого угля: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новочеркасск, 2002. - 22 с.

2. Венедиктов А. А. Оптимизация основных параметров действующих шахт, разрабатывающих пласты разной мощности с разным качеством энергетических углей: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новочеркасск, 2002.-23 с.

3. Демин В. Ф. Создание технологии эффективной выемки маломощных и сложно структурных пластов с использованием шахтной породы: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Караганда, 2004. - 36 с.

4. Демин В. Ф. К вопросу об охране повторно используемых выработок породными полосами // Тр. университета. Караганда: КарГТУ, 2004. - Вып. 4. -С. 43-46.

5. Нифонтова Т. И. Избирательное разрушение отвальных масс в отвалах угледобывающих предприятий Севера / Т. И. Нифонтова, Ю. А. Нифонтов // Информационно аналитический бюллетень. М.: МГУ. №8,- 1999.- С. 71 --72.

6. Угольная промышленность Российской Федерации / Минтопэнерго РФ. ЦНИЭИуголь. М., - 1992. - Т. 1. -146 с.

7. Алексеев В. П. Промышленные типы угольных месторождений. Ч. III Распознавание объектов и оценка их практической значимости: Уч. пос. для вузов. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2001. - 92 с.

8. Алексеев В. П. Промышленные типы угольных месторождений: Уч. пос. для вузов. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1994 . - 80 с.

9. Шумкин А. Д. Повышение полноты извлечения запасов антрацита на базе мобильной технологии отработки целиков: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1987.

10. Роут Г. Н. Обоснование параметров крепления поддержания выработок при отработке угольных пологих пластов короткими очистными забоями. Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1999. 19 с.

11. Вавилов Л. Н. Обоснование актуальности расширения и воспроизводства Подмосковного угольного бассейна / Jl. Н. Вавилов, Г. В. Стасть // Известия вузов. Горный журнал. 2004. - № 6. - С. 10 - 12.

12. Итоги работы угольной промышленности России за 2003 год / Глюкауф. -2004. -№ 1.

13. Корнилков В. Н. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. Подземная разработка пластовых месторождений: Учебник для вузов. -Екатеринбург, Изд-во УГГУ, 2005. 494 с.

14. Кантович Л. И. Научные основы создания угледобывающих агрегатов / J1. И. Кантович, В. Н. Гетопанов, И. J1. Пастоев // Горный информационно-аналитический бюллетень. М., МГУ, 1999. - № 8. - С.5 - 8.

15. Смирнов М. И. Концепция формирования технико-технологических решений при отработке угольных пластов / М. И. Смирнов, В. В. Габов // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГУ, 1999. - № 8. - С. 30

16. Казанин О. И. Опыт использования спаренных выработок для подготовки выемочных столбов на шахтах / О. И. Казанин, В. А. Прутян, JI. М. Гусельников // Воркутауголь, С. 34 - 42.

17. Нецветаев А. Г. Первый российский опыт применения технологии глубокой разработки угольных пластов: устойчивость массива и потери угля в недрах / А. Г Нецветаев, Jl. Н. Репин, А. В. Соколовский, А. В. Юткин // Уголь. -2004.-№ 12.-С. 10-12.

18. Вандьшев А. М. Управление состоянием массива горных пород. Уч. пос. для вузов / Екатеринбург, 1998. 86 с.

19. Багазеев В. К. Основы горного дела. 4.2. Учеб. пособие для вузов / В. К. Багазеев, В. А. Осинцев // Екатеринбург, 1996. 102 с.

20. Глаголев В. А., Жуков В. В. Основы технологии горнорудной и топливной промышленности: Учебник для вузов / В. А. Глаголев, В. В. Жуков // М.: Госгортехиздат, 1962. 384 с.

21. Килячков А. П. Технология горного производства.:Учебник для вузов. М.: Недра, 1971.-288 с.

22. Прогрессивные технологические схемы. Часть II. Набор модулей и пояснительная записка / М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1991. 413 с.

23. Давидянец В. Г. Совершенствование способов и средств управления кровлей на шахтах Донбасса. Изд. 2-е, перераб. и доп. М: Недра. 1969. - 280 с.

24. Важевский В. Д. Размещение породы в шахте (обзор) / В. Д. Важевский, А. А. Ющенко. Серия: «Техника и безопасность, и горноспасательное дело» / ЦНИЭиуголь, М., - 1971. - 68 с.

25. Шумкин А. Д. Повышение полноты извлечения запасов антрацита на базе мобильной технологии отработки целиков: Автореферат дис. . канд. техн. наук. М., 1987.- 14 с.

26. Вандьшев А. Г. Управление состоянием массива горных пород: Уч. пос. для вузов / Екатеринбург: Изд-воУГГГА, 1994. 128 с.

27. Бронников Д. М. Закладочные работы в шахтах: Справочник / Д. М. Бронников, М. Н. Цыгалов. М.: Недра, 1989. - 400 с.

28. Шаровар И. И. Геотехнологические способы разработки пластовых месторождений: Уч. пос. для вузов, 2-е изд., стереотип. М., - 2002. - 192 с.

29. Жаров А. И. Закономерности геомеханических процессов при бесцеликовых технологических схемах: Уч. пос. для вузов / М., 1995. - 42 с.

30. Пацук В. Е. Обоснование параметров технологических схем с подземным обогащением угля: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., - 1994. - 24 с.

31. Размещение обогатительного оборудования в подземных условиях (ФРГ): Каталог / ЦИТИ угольной промышленности. М.: - 27 с.

32. Лурий В. Г. Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях: Дис. . д-ра техн. наук в форме научного доклада: 05.15.02. М.: МГИ. - 1990.-48 с.

33. Шаровар И. И. Состояние и перспективы развития методов подземного обогащения угля / И. И. Шаровар, В. Е. Пацук // М.: МГИ. ГИАБ, 1992.-№ 27, - 4 с.

34. Бедрань Н. Г. Обогащение углей. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1988. - 206 с.

35. Горошко В. Д. Радиометрический сухой метод обогащения угля // Вестник АН СССР. 1960.-№10.-64 с.

36. Состояние и перспективы развития предварительного обогащения угля II Добыча и переработка угля: Зарубежный опыт: Экспресс-информ / ЦНИЭИ-уголь,- 1987.-Вып. 1.-С. 1-16.

37. Кравец Б. Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. М.: Недра, 1986.-340 с.

38. Молявко А. Р., Кинариевский В. А. Обогащение угля в противоточных сепараторах КНС / А. Р. Молявко, В. А. Кинариевский // Обзор ЦНИЭИуголь, серия обогащение и брикетирование угля. - 1987. - Вып. 5.

39. Цыпин Е. Ф. Некоторые вопросы фотометрического контроля качества продуктов обогащения: Дисс. канд. тех. наук. Свердловск, 1975. 150 с.

40. Хопунов Э. А. Исследования механизма селективного разрушения руд // Интенсификация технологических процессов рудоподготовки: Сб. науч. тр. -(Механобр). Л.: 1987. - С. 116 - 135.

41. Ревнивцев В. И. Фотоэлектронная сортировка новый перспективный метод обогащения неметалл орудных полезных ископаемых (Обзор). - М.: ЦНИИ-ТЭСТРОМ, 1968.-36 с.

42. Татарников А. П. Ядернофизические методы обогащения полезных ископаемых. М.: Атомиздат, 1974. 144 с.

43. Радиометрическая сепарация угля спектральным гамма-гамма-методом / Та Зоан Чинь, Е. П. Леман, О. Н. Тихонов // Обогащение руд. 1999. - № 4 -5.-С. 16-19.

44. Мокроусов В. А. Теоретические основы радиометрического обогащения радиоактивных руд / В. А. Мокроусов, Г. Р. Гольбек, О.А. Архипов. М.: Недра, 1968.- 162 с.

45. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГУ, 1999. № 8. -250 с.

46. Бродт А. С. Особенности проектирования шахт при разработке пластовых месторождений блок-стволами с гидростатическим подъемом: Дисс. канд. техн. наук. М.: МГИ, 1991.- 185 с.

47. Шкуренко Е. П. Гидравлический подъем полезных ископаемых и массовых грузов в тяжелых жидкостях // Уголь. -1936. № 128. - С.73 - 79.

48. Тарасенко В. В. Основные направления решения проблемы оставления породы в шахтах Донбасса // Уголь Украины. 1984. - № 4.

49. Евсиович С. Г. Обогащение руд в тяжелых суспензиях // М.: Госгортехиздат. 1959. - С. 3-8,41 -44.

50. Олофинский Н. Ф. Электрические методы обогащения. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1970. - 552 с.

51. Деркач В. Г. Специальные методы обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1966.-338 с.

52. Угольная промышленность Российской Федерации / Минтопэнерго РФ. ЦНИЭИуголь. М. - 1992. - Т. 2. -146 с.

53. Угольная промышленность США и ее место в топливно-энергетическом комплексе страны. Обзор. М.: ЦНИЭИуголь, 1993. - Вып. 10.-86 с.

54. А. с. № 676730 СССР, МКИ3 Е21 С 41/04. Способ разработки крутых пластов полезных ископаемых / А. С. Бурчаков, И. И. Шаровар, Б. Я. Экбер (СССР). 3 е.: ил.

55. Теоретическое исследование производственных процессов, характерных для технологии безлюдной выемки в тяжелых средах. Отчет о НИР (Т. 1) / Московский горный ин-т (МГИ); № РГ. 81047355. 1981 . - 102 с.

56. Каминский В. С. Центробежное обогащение углей и сланцев. М.: Недра, 1967.-200 с.

57. Райвич И. Д. Отсадка крупнокусковых руд. М.: Недра, 1988. - 176 с.

58. Owyer F. В. Ore sorting (Develop and Innosot. Aust. Process Ind.) / F. В Owyer, R. L. Thompson // Aust. Chen. Eg. Conf. Newcestle, Pop. Sudney, S.A. 1972 . -P. 81 -88.

59. Олюнин В. В. Переработка нерудных строительных материалов. М.: Наука, 1988.-232 с.

60. Заика П. М. Вибрационные зерноочистительные машины. М.: Машиностроение, 1967. - 144 с.

61. Пат. № 1790458 СССР, МКИ3 A3B07B13/00. Устройство для фракционирования сыпучих материалов по упругости / В. В Иванов, В. В Умнова, П. Р. Филипп, Г. Г. Чечулина (СССР). 5 е.: ил.

62. А. с. № 112118 СССР, МКИ3 В07В15/00. Классификатор упругости и прочности щебня и гравия / Н. К. Тимченко (СССР). 4 е.: ил.

63. А. с. № 207850 СССР, МКИ3 В07В15/00. Классификатор упругости и прочности щебня и гравия / Н. К. Тимченко (СССР). 4 е.: ил.

64. А. с. № 825192 СССР, МКИ3 В07В15/00. Устройство для обогащения горных пород по твердости / В. Н. Воротеляк, Б. П. Литвинов и др. (СССР). 4 е.: ил.

65. О русском методе обогащения асбеста на наклонной плоскости: Отчет о НИР / Союзасбест, Руководитель В. А. Шорников. Асбест, -1935. - 12 с.

66. Упругие свойства частиц асбестосодержащих продуктов / В. В. Иванов, В. В.Умнова, Г. М. Чечулина // Совершенствование технологии обогащения асбестовых руд. Сб. науч. тр. ВНИИпроектасбеста. Асбест, 1990. - С. 100 -109.

67. Мокроусов В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд / В. А. Мокроусов, В. А. Лилеев. М.: Недра, 1979. - 192 с.

68. Тимченко Н. К Основы механического разделения зерен щебня и гравия по упругости и трению / Строительные материалы. 1964. - № 4 - С. 17 -19.

69. Математическое моделирование разделения частиц в барабанно-полочном фрикционном сепараторе / С. А. Ляпцев, Е. Ф. Цыпин, В. Я. Потапов и др. // Изв. вузов. Горный журнал. 1996. - № 7. - С. 147 - 150.

70. Архипов О. А. Радиометрическая обогатимость руд при их разведке. М.: Недра, 1985. - 144 с.

71. Ревнивцев В. И. Методические возможности рентгенометрического обогащения руд / В. И Ревнивцев, Е. П. Леман, Т. Г. Рыбакова // Обогащение руд. -1987.-№ 1.- С. 14-17.

72. К вопросу разработки рентгенорадиометрических сепараторов / Ю. О. Федоров, Ю. И Развозжаев, А. А Картунов // ВКН.: Новые процессы обогащения руд. Л.,-1981.-С. 62-67.

73. Цыпин Е. Ф. Научные основы технологии предварительного обогащения минерального и техногенного сырья: Автореф. дис. д-ра техн. Наук. Екатеринбург, 2000. - 44 с.

74. Mod. 16. Photometric sortera «Ore sorters», Canada, Ontario, 1975. P. 6.

75. Применение фотометрических устройств для сортировки материалов. -Photometric sorting of gold reef. Mining Mag. 1974. - № 5.-402 с (англ.).

76. Coal sorting by x-ray transmission / D. E Jen Kinson, R. Gough, H. G. King, K. W. Daykin //"10-th int. Miner Process. Congr. London, 1974. -P. 1023 1041.

77. Комплексное использование оптических характеристик минералов при фотометрической сепарацж / Е. Ф. Цыпин, С. Г. Комлев, В. Я. Потапов и др.

78. А. с. № 1207027 СССР, МКИ В07С5/342. Способ фотометрической сепарации / Е. Ф.Цыпин, С. Г. Комлев, В. Я. Потапов и др. 3 с.

79. А. с. № 1177980 СССР, МКИ В07С5/342. Способ сортировки минералов / Е. Ф.Цыпин, С. Г.Комлев, В. Я. Потапов и др. 3 с.

80. А. с. № 1186290 СССР, МКИ. Способ получения фотометрической информации о кусковом материале перед его сортировкой / Б. Н. Кравец, Ю. Н. Волков, Е. Н. Курганов и др. 2 с.

81. Цыпин Е. Ф. Предварительная концентрация руд. Уч. пос. для вузов. -Свердловск: Свердл. горный ин-т. (СГИ). 1991.-80 с.

82. О непрерывном контроле зольности энергетических углей / Г. С Возжени-ков, С. Г. Возжеников, В. П. Фаустов, В. А. Федоров // Изв. вузов. Горный журнал. 1994.-№ 1.- С. 13-18.

83. Кипнис Ш. Ш, Технический контроль на углеобогатительных фабриках -М.: Недра, 1978.-288 с.

84. Методика по изучению гранулометрического состава и контрастности полезных ископаемых для оценки возможности обогащения их с помощью радиометрических методов. М.: ВИМС, 1978. - 25 с.

85. Альтштуль А. Д. Гидравлическое сопротивление. М.: Недра, 1970. - 216 с.

86. Зверев В. В. Оценка эффективности признака в требуемой области разделения при радиометрической сепарации // Обогащение руд. 1984. - № 1. - С. 18-20.

87. Никитин Н. Н. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1990. -568 с.

88. Состояние и задачи радиометрического обогащения руд / В. А. Лилиев, Э. Г. Литвинцев// Обзорная информ. Обогащение руд цветных металлов. М.: 1983.-Вып. 4.-55 с.

89. Ржевский В. В. Основы физики горных пород. Изд. 3-е перераб. и доп. / В. В Ржевский, Г. Я. Новиков // М.: Недра, 1978. 390 с.

90. Латышев О. Г. Физика горных пород. Уч. пос. для вузов. Екатеринбург, Изд. УГГГА.-2001.- 103 с.

91. Кузьмин Ю. О. Современная геодинамика и вариация физических свойств горных пород / Ю. О. Кузьмин, В. С Жуков, 2004. 262 с.

92. Закономерности изменения удельного электрического сопротивления угленосных пород Павлоградско-Петропавловского района Донбасса / В. В. Гре-чухин, В. П. Мишин, В. Я. Кириченко // Журнал геофизика. М.: НИИГМР, Недра, 1985. - Вып 112. - С. 94 - 105.

93. Коэффициенты трения частиц асбестосодержащих продуктов / Е. Ф. Цыпин, В. Я. Потапов, А. Е. Пелевин, В. В. Иванов, О. Ю. Слесарев // Совершенствование технологии обогащения асбестовых руд: Сб. науч. тр. ВНИИпроектасбеста. Асбест, 1990. - С. 110 -115.

94. Потапов В. Я. Методика определения упругих и фрикционных характеристик сыпучих материалов / В. Я. Потапов, Е. Ф. Цыпин, С. А. Ляпцев, А. И. Афанасьев / Изв. вузов. Горный журнал, 1998. № 5 - 6. - С. 103 - 108.

95. Теоретический анализ движения и удара частицы обогащаемого материала о наклонную плоскость / В. Я. Потапов, С. А. Ляпцев, Д. В. Матвеев, Ю. Г. Феклистов, В. В. Потапов // Изв. вузов. Горный журнал. 2006. - № 6. -С. 93 -98.

96. Потапов В. В. Компьютерные технологии при проектировании аппаратов фрикционного обогащения / Д. В. Матвеев, В. В. Потапов, В. С. Шестаков,

97. B. Я. Потапов С. А. Ляпцев // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сб. док. IV международной научно-технической конференции чтения памяти В. Р. Кубачека. Екатеринбург, Изд-во УГГУ, 2006. - С. 183 - 188.

98. Предварительная концентрация при обогащении бедных и забалансовых руд / Ю. О. Федоров, В. П. Цой, О. В. Коренев // Горный журнал. 1998. -№ 1.-С. 26-29.

99. Потапов В. В. Рентгенорадиометрические сепараторы для обогащения минерального и техногенного сырья / А. Ю. Федоров, В. Я. Потапов, В. В. Потапов // Изд. «Новые технологии» Сер.: Горное оборудование и электромеханика. 2006. № 8. - С. 18 - 20.

100. Бахвалов Н. С. Численные методы. М.: Наука, 1973. - 631 с.

101. Ляпцев С. А. Математическое моделирование механических явлений. / С. А. Ляпцев, Г. Э. Вебер. Екатеринбург, 1993. - 110 с.

102. Козин В. 3. Методы исследования в обогащении: Учебник для вузов -Свердловск. СГИ, 1973. 203 с.

103. Математическая модель процесса разделения углесодержащих формаций на барабанно-полочном фрикционном сепараторе / Ю. Г. Феклистов, В. В. Потапов // Изв. УГГГА. Сер.: Горная электромеханика. Екатеринбург, УГГГА. 2005. - Вып. 20. - С. 107 -111. Рус.

104. Основные принципы моделирования технологических схем шахт с подземным обогащением угля II В. В. Потапов, А. Ю. Федоров, В.Я. Потапов / Материалы уральской горнопромышленной декады, г. Екатеринбург, 13.04.2006. Екатеринбург: УГГУ, 2006. - С. 57 - 58.

105. Временные методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий научно-технического прогресса в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь. 1990. - 327 с.

106. Сапицкий К. Ф. Задачник по подземной разработке угольных месторождений: Уч. пос. для вузов / К. Ф. Сапицкий, Д. В. Дорохов, М. П. Зборщик, В. Ф. Андрушко / 4-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1981. 311 с.