CC BY
46
--------------------------------------- © С.А. Сидоренко, А.А. Сидоренко,
2010
УДК 622.234.5
С.А. Сидоренко, А.А. Сидоренко
ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ СЛОЕВЫХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ «РАСПАДСКАЯ-КОКСОВАЯ»
Предложен метод определения места рационального расположения выработок 2-го слоя шахты ««Распадская-Коксовая».
Ключевые слова: отработка пластов, противопожарные целики, рационального расположения выработок.
Семинар № 13
ахта «Распадская-Коксовая» планируется к пуску в эксплуатацию в 2009 году. Поле шахты располагается в Томь-Усинском геоло-го-промышленном районе Кузбасса на Ольжерасском месторождении. Шахта входит в состав «Распадской угольной компании». Слоевую систему разработки планируется применять при отработке пластов III и ^-У, мощностью 9,67 и 10,3 м соответственно. Угли пластов отнесены к весьма склонным к самовозгоранию. По газообильности шахта относится к сверхкатегорной (до 27 м3/т). Глубина ведения горных работ составит от 250 до 650 м.
Имеющийся опыт отработки пластов III, ГУ-У в аналогичных горногеологических условиях показывает, что технико-экономические показатели слоевой отработки каждого из слоев 3,54,0 м - существенно ниже, чем пластов такой же мощности. При этом коэффициент извлечения запасов по шахте им. В.И. Ленина, отрабатывающей эти же пласты, не превышает 50 %. Необходимо отметить, что глубина ведения горных работ на шахтах, использующих слоевую систему разработки, как прави-
ло, не превышает 300 м (так, например, на шахте им. В.И. Ленина - менее 250 м).
Одной из основных причин низкой эффективности отработки пластов является их эндогенная пожароопасность, в следствие которой возникает необходимость оставления большого числа противопожарных целиков и осуществление противопожарных мероприятий. Кроме негативного воздействия самовозгорания угля, отмечается существенное снижение показателей при отработке 2-го слоя, которое по нашему мнению обусловлено отрицательным влиянием его «надработки».
Анализ данных, опубликованных в горнотехнической литературе, а также выполненные исследования [1-3] показывают, что одним из основных путей обеспечения эксплуатационного состояния выработок 2-го слоя и снижения затрат на поддержание является их смещение относительно краевых частей массива (целиков) 1-го слоя (выработка 4 на рисунке 1) под выработанное пространство для снижения негативного влияния над-работки 2-го слоя. При отработке пластов III и IV на шахте им. В.И. Ленина смещение выработок 2-го слоя не превышает 5
м, что связано с небольшой глубиной (до 250 м) ведения горных работ.
Необходимо отметить, что в соответствии с требованиями отраслевой инструкции [4] выработки нижнего слоя необходимо располагать под выработанным пространством верхнего слоя на расстоянии не менее 10 м от выработок верхнего слоя, т.е. с учетом ширины вы-
работки 1-го слоя на расстоянии не менее 14 м от проекции краевой части первого слоя.
Исследования напряженно-деформированного состояния массива в окрестностях выработок 2-го слоя, выполненные с использованием метода конечных элементов [2, 3], позволили установить, что в условиях шахты «Распад-ская-Коксовая», на глубинах 300-500 м, наиболее благоприятные условия поддержания достигаются при смещении выработок 2-го слоя под выработанное пространство 1-го слоя на 12-14 м. При увеличении глубины ведения горных работ до 600-700 м рекомендуемое смещение выработок составляет 14-20 м.
В качестве примера, иллюстрирующего характер полученных результатов [2], на рис. 2 приведены поля полных деформаций Ех в
окрестностях слоевых подготовительных выработок.
Таким образом было установлено место расположения выработок 2-го слоя, обеспечивающее минимальные затраты на поддержание, связанные с «надработкой» второго слоя в условиях
Рис. 2. Изолинии полных деформаций Е х в окрестностях выработок 2-го слоя
Расстояние от проекции краевой части 1 -го слоя до выработок 2-го слоя (смещение выработок 2-го слоя), м
Рис. 3. Влияние места расположения выработок 2-го слоя на уровень издержек производства
шахты «Распадская-Коксовая».
Однако, опыт слоевой отработки мощных пологих пластов на шахтах Кузбасса показывает, что длина лавы, при отработке пластов склонных к самовозгоранию, как правило, не превышает 200 м и составляет в среднем 150 м. Таким образом, увеличение смещения выработок 2-го слоя с ростом глубины ведения горных работ приведет к сокращению длины лавы 2-го слоя на 1025% и существенному росту потерь подготовленных запасов полезного ископаемого.
В этой связи представляет интерес рассмотрение задачи по определению рационального места расположения участковых подготовительных выработок с учетом величины потерь подготовленных запасов и стоимости добываемого угля.
Суть предлагаемого нами метода определения места рационального расположения выработок 2-го слоя заключается в следующем. Определяется место-
расположение выработок 2го слоя по условию минимизации затрат на обеспечение их эксплуатационного состояния. Затем проводится оценка величины дополнительных затрат, возникающих при расположении выработок, отличном от рационального по условиям поддержания (уменьшения их смещения относительно краевых частей), и размеров ущерба, связанного с потерей подготовленных запасов.
В конечном итоге, выбирается такое место расположения выработок 2-го слоя, которое обеспечивает минимальный уровень затрат (включая потери подготовленных запасов) при наименьшем уровне потерь полезного ископаемого (рис. 3). Как видно из рисунка 3, наибольший эффект при применении предлагаемого подхода может быть достигнут при добыче ценных коксующихся углей.
Выполненный по предлагаемой методике расчет для условий шахты «Рас-падская-Коксовая» показал, что при отработке ценных углей пластов III и ГУ-У (марок К и КО - соответственно) целесообразно уменьшить смещение выработок 2-го слоя под выработанное пространство 1-го слоя (расстояние между выработками 2-го слоя и проекцией краевой части массива 1-го слоя) до величины 8 м - при ведении горных работ на глубинах 300-500 м и 10 м при глубинах 500-700 м, поскольку указанные величины обеспечивают минимизацию как затрат, так и потерь полезного ископаемого.
Определение места расположения выработок по предлагаемой методике
позволяет получить в условиях шахты «Распадская-Коксовая» существенный экономический эффект (до 10 млн. рублей на 1 выемочный столб). По
1. Сидоренко С.А., Сидоренко А.А. Определение рационального места расположения участковых подготовительных выработок при слоевых системах разработки. Записки Г орного института. Том 1б7. СПб., 2006.
2. Сидоренко С.А., Сидоренко А.А., Никишин Д.Ю. Повышение технико-экономических показателей слоевой отработки мощных пологих пластов Кузнецкого угольного бассейна. Записки Горного института. Том 172. СПб., 2007.
предварительной оценке снижение уровня потерь обеспечит увеличение срока службы шахты на 1,5-3 года.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Сидоренко С.А., Сидоренко А.А., Никишин Д.Ю. Влияние отработки первого слоя на напряженно-деформированное состояние над-рабатываемого слоя. “Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых”. Международный научно-технический сборник. Выпуск 7, с. 130-132, Новокузнецк, 2005.
4. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. ВНИМИ. 1986.
шил
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------
Сидоренко С.А. - аспирант кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, Сидоренко А.А. - доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, кандидат технических наук,
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), e-mail :rectorat@spmi.ru
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА
ПОЛОЗКОВ Ким Александрович Разработка методов контроля технического состояния скважин в криоли-тозоне 25.00.15 к.т.н.
