CC BY
79
УДК 622.27.2:622.03-116 © Е.П. Ютяев, 2017
Современные вызовы и перспективы развития технологии подземной отработки пологих газоносных угольных пластов
Р01: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-5-30-36
ЮТЯЕВ Евгений Петрович
Канд. техн. наук, генеральный директор АО «СУЭК-Кузбасс», 652507, г. Ленинск-Кузнецкий, Россия
Приведены сведения о современных вызовах технологии подземной отработки угольных пластов. Показано, что высокая производительность очистных забоев является необходимым условием обеспечения конкурентоспособности подземной угледобычи. На примере шахт компании АО «СУЭК-Кузбасс» проанализирован опыт интенсивной отработки пологих газоносных угольных пластов длинными забоями, выявлены факторы, определяющие гео-и газодинамические риски и простои очистных забоев. Показано, что при незначительной глубине разработки наиболее сложные условия для отработки реализуются при переходе горными работами тектонически разгруженных зон. Отмечено, что для полного использования потенциала современных очистных механизированных комплексов необходимо на стадии проектирования проводить геодинамическое районирование для выявления и геометризации таких зон, разработку мероприятий по компенсации соответствующих рисков. Предложен методический подход к определению допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору, выбору средств управления газовыделением, разработана технология дегазации пласта с использованием гидроразрыва. Приведены сведения о структуре и выполняемых функциях единого диспетчерско-аналитического центра для мониторинга и контроля технологических процессов и окружающей среды.
Ключевые слова: угольный пласт, подземная отработка, длинный забой, геодинамическое районирование, управление газовыделением, нагрузка на забой, риск, мониторинг, перспективы
Среди современных вызовов, стимулирующих непрерывное развитие технологий подземной угледобычи, можно выделить рост конкуренции на мировом рынке, резкие колебания цен на уголь с неуклонным падением в период 2011-2016 гг., а также ужесточение экологических требований. Так, по данным [1], по сравнению с пиковыми значениями цен на уголь в 2008 г. и 2011 г. цены 2015 г. по разным маркам углей упали в 1,6-2,7 раза. Это привело к тому, что по разным данным более 30% угледобывающих компаний в мире работают на грани рентабельности или с убытками. В 2013 г. угольная отрасль России впервые показала убытки по итогам года порядка 3 млрд дол. США, и эта тенденция продолжилась в 2014 г. Несмотря на некоторое улучшение ситуации с ценами на уголь во второй половине 2016 г., практически все компании занимаются оптимизацией своей операционной деятельности, поиском внутренних резервов снижения затрат и повышения производительности.
Долгосрочной программой развития угольной отрасли предусмотрено к 2030 г. увеличение общего объема добычи угля в России до 430 млн т и более. Рост угледобычи планируется как за счет строительства новых производственных мощностей, так и увеличения производительности действующих предприятий. При этом общей тенденцией как для действующих, так и для проектируемых новых шахт является повышение уровня концентрации горных работ. Повышение уровня концентрации горных работ, то есть снижение количества действующих очистных забоев при увеличении их производительности приводит к переходу шахт к структуре «шахта-лава», когда в шахте работает один длинный очистной забой в режиме от 2 до 10 и более млн т в год. По состоянию на 01.10.2016 в России 42 из 65 шахт работали в режиме «шахта-лава». Количество действующих комплексно-механизированных очистных забоев (КМЗ) за период с 2000 по 2016 г. снизилось со 170 до 68, а среднесуточная нагрузка на КМЗ за этот период возросла с 1324 т/сут. до 4894 т/сут. [2]. В марте 2013 г. и августе 2016 г. на шахте «Талдинская-Западная», а также в августе и сентябре 2016 г. на шахте «Котинская» АО «СУЭК-Кузбасс» производительность длинных очистных забоев превысила 1 млн т/мес., в то время как мировой рекорд производительности длинных очистных забоев превышает 1,6 млн т/мес. (57 тыс. т/сут.). Вместе с
тем, по мнению специалистов, потенциал современного оборудования на подземных горных работах используется не более, чем на 30%.
Рост технико-экономических показателей работы КМЗ является необходимым условием обеспечения конкурентоспособности угледобычи в условиях неблагоприятной рыночной конъюнктуры. При этом повышение интенсивности воздействия на массив в сочетании с постоянным углублением горных работ, ростом природной газоносности пластов и геодинамической опасности предъявляет особые требования как к качеству проектов отработки пластов, так и к организации мониторинга и контроля технологических процессов и окружающей среды в процессе ведения горных работ. При наличии на шахте лишь одного очистного забоя потери от простоев КМЗ могут составлять 500-2000 дол. США в час и более [3].
Для полного использования потенциала современного оборудования КМЗ и обеспечения безопасности горных работ проектные решения, параметры технологических схем должны приниматься на основе качественного прогноза горно-геологических условий разработки (включая выявление и геометризацию тектонически напряженных и тектонически разгруженных зон (ТНЗ и ТРЗ)) с учетом результатов исследований гео- и газодинамических процессов в угленосной толще с целью минимизации геодинамических рисков и эффективного управления газовыделением. Необходимы комплексное рассмотрение вопросов в увязке с принятыми пространственно-планировочными решениями для конкретных условий, корректная оценка рисков возникновения аварий.
Таким образом, для обеспечения конкурентоспособности подземной угледобычи на длительную перспективу необходимо решение комплекса взаимосвязанных задач:
- анализ состояния технологии подземной угледобычи и факторов, ограничивающих нагрузки на очистные забои;
- анализ опыта внедрения технологических схем отработки пластов на шахтах Кузбасса и разработка предложений по корректировке параметров технологических схем;
- исследование геодинамического состояния массива Кузбасса, оценка геодинамических рисков и разработка методов их снижения при интенсивном ведении очистных работ;
- разработка методических основ объективного определения предельно допустимых нагрузок на очистной забой по газовому фактору;
- разработка методики выбора общей технологической схемы дегазационной подготовки шахтных полей и выемочных участков;
- разработка практических рекомендаций по пластовой дегазации газоносных пластов для условий шахт АО «СУЭК-Кузбасс»;
- разработка и реализация концепции и структурной схемы многофункционального единого диспетчерско-аналитического центра для многоуровневого контроля с целью повышения безопасности и эффективности технологических процессов.
Для решения данных задач специалистами компании АО «СУЭК-Кузбасс» в период 2006-2017 гг. совместно со
специалистами Санкт-Петербургского горного университета и НИТУ «МИСиС» проведен комплекс исследований гео- и газодинамических процессов при интенсивной отработке газоносных угольных пластов, разработаны и внедрены технологические схемы подготовки и отработки выемочных участков, управления метановыделением на выемочных участках, включая пластовую дегазацию. В компании введен в эксплуатацию единый диспетчерско-аналитический центр.
На шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» применяются системы разработки пластов длинными столбами по простиранию с подготовкой выемочных участков спаренными выработками и оставлением между штреками неизвле-каемых ленточных целиков [4]. Выработки проводятся, как правило, прямоугольной формы с использованием анкерной крепи в качестве основной. Годовой объем проходки выработок в 2016 г. превысил 80 км. Рост энерговооруженности и надежности применяемой техники привел к изменению параметров выемочных участков. Так, на шахтах компании за период с 2005 по 2016 г. средняя длина лавы возросла с 215 до 275 м, на шахте «Талдинская-Западная» составляет 300 м. Средняя длина выемочных столбов за этот период возросла с 1,3 до 2,5 км. Новые участки планируются длиной до 3,5 км и более. Это позволяет увеличить объем готовых к выемке запасов угля в выемочном столбе и сократить количество дорогостоящих перемонтажей оборудования.
Ежегодный рост длины лавы и длины выемочных столбов является общемировой тенденцией. Так, по данным [5], средняя длина лавы на шахтах США в 2015 г. составила 364 м, длина столба - 3580 м, максимальные значения составили 464 и 6750 м соответственно. Всего в 2015 г. на шахтах США работали 45 длинных очистных забоев, из них 35 - в режиме «шахта-лава». Средняя производительность длинного очистного забоя составила 4,5 млн т в год (15 тыс. т в сутки).
Как показал анализ работы очистных забоев на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс», достигших лучших в России показателей производительности очистных забоев, фактические показатели нагрузок на очистные забои варьируются в широких пределах. Отклонения фактической нагрузки от плановой в разные месяцы составляли от +22 до -61%. Невыполнение плановых заданий было вызвано простоями, причинами которых были вывалы кровли, пучение почвы или разрушения бортов выработок, повышенные водопритоки и другое, то есть простоями, связанными с некорректными прогнозами горно-геологических условий, оценками возможных гео- и газодинамических проявлений при ведении горных работ.
Раннее выявление источников геодинамических рисков и предупреждение связанных с ними аварий и простоев включают следующие этапы:
- геодинамическое районирование, выделение потенциально опасных зон;
- раскройка шахтных полей и планирование горных работ с учетом результатов геодинамического районирования;
- геодинамический мониторинг и текущий анализ геодинамических рисков;
Рис. 1.- Схема геодинамически опасных зон. 1 - разломы и предполагаемые нарушения, полученные по результатам морфоструктурного анализа; 2 - предполагаемые сдвиги; 3 - линеаменты, выделенные по КС; 4 - структуры (синклинали и антиклинали); 5 - реки. Ггодинамически опасные зоны «переходного» рельефа: 6 - узлы пересечения предполагаемого сдвига с предполагаемым разломом; 7 - узлы пересечения линеамента с разломом; 8 - узлы пересечения линеаментов, предполагаемых сдвигов и разломов; 9 - узлы пересечения разломов
- проведение мероприятий по предотвращению опасности (включая локальные и региональные мероприятия, изменение порядка и/или темпов отработки и пр.).
Для выявления разломов и тектонически-напряженных зон был выполнен морфоструктурный анализ территории горных отводов шахт АО «СУЭК-Кузбасс». Результаты морфоструктурного анализа представлены на рис. 1 с учетом линеаментов, выделенных по космоснимкам.
Разломы, выделенные по результатам морфоструктурного анализа, ограничивают синклинали и простираются в основном в северо-западном направлении и соответствуют известным нарушениям: Воробьевскому, Иганинскому, Соколовскому взбросам и другим разломам (рис. 1, слева).
На таких участках возможны аномальные изменения свойств массива: максимальная расслоенность кровли и почвы выработок, повышенная трещиноватость, пониженная прочность угля, изменения в начальной скорости газовыделения, вариации давления метана и т.п. Во вскрывающих подготовительных и очистных выработках аномальные свойства массива проявляются в виде обрушений кровли и бортов выработок, пучения почвы, повышенного отжима и горного давления, неожиданных прорывов воды и газа, деформации крепей. Сопоставление топографической карты горного отвода шахты «Котин-ская» с нанесенными геодинамически опасными зонами и плана горных выработок по пласту 52 показало, что места простоев и замедлений скорости подвигания очистных забоев совпадают с выделенными морфоструктурным методом опасными зонами, что подтверждает необходимость заблаговременного выделения таких зон для внесения соответствующих корректив в паспорта очистных и проходческих работ.
На основании геодинамического районирования и анализа геодинамической обстановки на шахте «Талдинская-Западная - 2» было принято решение остановить отработку пласта 70 лавой № 70-06 перед геодинамически опасной зоной, связанной с пересечением палеорусла реки Тагарыш. Однако далеко не во всех случаях удается выделить потенциально опасные зоны и принять рациональные технологические решения на основании только геодинамического районирования, гидрогеологических данных и инженерных рассуждений. Во многих случаях требуются более сложные подходы, использующие сложные математические и статистические методы, а также приборный мониторинг напряженно-деформированного состояния и геодинамической активности участков шахтных полей.
На глубинах более 400-500 м основные геодинамические риски проявляются в тектонически напряженных зонах (ТНЗ), где за счет сложения тектонических и техногенных напряжений на удароопасных пластах возникает угроза горных ударов. Отработка мощных пластов на малых глубинах существенно изменила характер геодинамических опасностей. Практика отработки этих пластов показала, что особую опасность стали представлять тектонически разгруженные зоны (ТРЗ). Составленный перечень 77 опасных зон на шахте «Котинская» в 20112015 гг. показал, что переход горными работами каждой из них сопровождался проявлениями, характерными для ТРЗ - вывалы, обрушения, повышенные водопритоки, пучение почвы.
Термин «тектонически разгруженные зоны» или «тектонически ослабленные зоны» соединяет в себе два связанных между собой, но принципиально различных
фактора. Первый фактор - это пониженные горизонтальные напряжения, второй фактор - пониженная прочность из-за повышенной трещиноватости, малых расстояний между трещинами, выветривания, развитых кливажа и микротрещиноватости. Оба фактора сопутствуют друг другу. Пониженные напряжения открывают путь процессам выветривания и различным движениям флюидов - естественной дегазации и, наоборот, массо-переносу газов из более напряженных областей, движениям подземных вод, перетеканию поверхностных (прежде всего паводковых) вод. Пониженная прочность и высокая трещиноватость ведут к прорастанию трещин. Важно отметить, что даже без снижения напряжений повышенная трещиноватость и, соответственно, высокие коэффициенты газовой и жидкостной фильтрации облегчают как дегазацию, так и заполнение пустот газами. Поэтому такие зоны при заблаговременном выявлении и дегазации оказываются наименее опасными по газовому фактору и, наоборот, без проведения дегазации представляют повышенную опасность.
Положительным следствием наличия ТРЗ является уменьшение размеров зон повышенного горного давления (ПГД), например от неизвлекаемых целиков. Проведенные измерения показали, что сокращение размеров зон ПГД достигает 15-20% и более, что облегчает отработку свит пластов с незначительной мощностью междупластья. Однако в целом убытки от снижения технико-экономических показателей при работе в ТРЗ, как правило, превосходят плюсы от снижения размеров и интенсивности зон ПГД.
Для снижения рисков при прохождении ТРЗ необходимы их заблаговременное выявление и геометризация, планирование мероприятий по управлению газовыделением и управлению состоянием массива работ в этих зонах, внесение корректив в паспорта очистных и проходческих работ. Для шахт компании разработаны соответствующие технологические модули для ведения работ в таких зонах [6].
Основным фактором, сдерживающим рост нагрузок на очистные забои, является газовый фактор. При достигнутых на шахтах компании нагрузках на очистные забои метанообильность выемочных участков в ряде случаев превышает 170 м3/мин. В таких условиях наряду с подачей на выемочный участок более 2000 м3 воздуха применяются все виды дегазации:
- предварительная пластовая дегазация;
- дегазация выработанного пространства вертикальными скважинами, пробуренными с поверхности;
- дегазация выработанного пространства скважинами, пробуренными над куполом обрушения из параллельной выработки;
- дегазация выработанного пространства скважинами, пробуренными над куполом обрушения из фланговой выработки;
- дегазация выработанного пространства сбоечными скважинами, пробуренными в межлавном целике из параллельной выработки;
- дегазация выработанного пространства при помощи трубопровода, заведенного за изолирующую перемычку;
- дегазация сближенного пласта (рис. 2).
Важным условием обеспечения эффективного управления газовыделением является корректный прогноз метановыделения на выемочном участке и допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору. Для этого необходимо оценивать притоки метана в пространство очистного забоя из всех возможных источников его поступления и оценку эту целесообразно проводить на основе корректного применения фундаментальных законов газопереноса с установленными экспериментальным путем в шахтных условиях конкретного выемочного или шахтного поля, основными свойствами углегазоносного массива и параметрами его состояния [7].
Метан в лаву поступает:
- из угольного забоя свежего обнажения, образуемого при перемещении очистного комбайна;
- из угольного забоя перед комбайном, сформированного в предыдущем цикле отбойки угля на стадии зачистки забоя;
- в месте свежего обнажения из пород кровли и почвы;
- в месте расположения крепи из пород кровли и почвы;
- из отбитого угля, находящегося на лавном конвейере.
Предполагается, что при глубинах разработки угольных пластов до 500-600 м правомерно для практических расчетов с допустимой погрешностью описывать процесс сорбции метана уравнением Ленгмюра, учитывающим переход метана из молекулярно связанного состояния в газообразное состояние по всему объему в фильтрующих каналах.
Математическое моделирование с использованием современных компьютерных программ позволяет проводить анализ факторов, определяющих максимально допустимые нагрузки на очистной забой по газовому фактору. Оценены в заданных условиях удельный приток метана непосредственно из угольного пласта без учета газовыделения из отбитого угля в течение времени ремонтной
смены, притоки метана в зависимости от скорости движения очистного комбайна, длины лавы, проницаемости угольного пласта.
Для обеспечения планового показателя нагрузки на лаву 10000 т/сут. на выемочном участке 24-55 была осуществлена предварительная пластовая дегазация из подготовительных выработок. Представленный методический подход к определению нагрузок предназначен для реализации в условиях действующих угольных шахт соответствующими структурами, имеющими технические возможности определения физических свойств угольного пласта, а также компьютерными средствами расчетов, позволяющих оперативно получать результат о допустимых нагрузках на очистной забой.
Анализируя в целом ситуацию по шахтам АО «СУЭК-Кузбасс», можно отметить, что наибольший уровень нагрузок на очистные забои имеют шахты «Котинская», «Талдинская-Западная» и им. С.М.Кирова. По газовому фактору интерес представляют две из них - «Котинская» и им. С.М.Кирова. Рассмотрение ограничений на нагрузки на очистной забой по газовому фактору по ряду выемочных полей шахт им. Кирова и «Котинская» показало, что для большинства (до 80%) очистных забоев требуется применение пластовой дегазации с проектной эффективностью в диапазоне 0,1-0,3, что могут при благоприятных условиях обеспечить способы предварительной дегазации, осуществляемой из подготовительных выработок. С участием автора была разработана технология подземной пластовой дегазации с использованием гидроразрыва, прошедшая в 2015-2016 гг. успешную апробацию на шахте им. С.М. Кирова [8].
Качественно выполненный проект отработки пласта с учетом комплекса влияющих факторов является необходимым, но недостаточным условием достижения высоких технико-экономических показателей и безопасности подземной угледобычи. В процессе реализации проекта необходимо обеспечить возможность мониторинга и контроля в режиме реального времени технологических процессов, оборудования, персонала и окружающей среды (шахтная атмосфера, массив горных пород и пр.). В соответствиии с действующими в России правилами безопасности в угольных шахтах [9], в горных выработках шахты, надшахтных зданиях и сооружениях должен быть оборудован комплекс систем и средств, обеспечивающий организацию и осуществление безопасности ведения горных работ, контроль и управление технологическими и производственными процессами в нормальных и аварийных условиях. Системы и средства данного комплекса должны быть объединены в многофункциональную систему безопасности (МФСБ), которая должна обеспечивать: мониторинг и предупреждение условий возникновения опасности геодинамического, аэрологического и техногенного характера; оперативный контроль соответствия технологических процессов заданным параметрам; применение систем противоаварийной защиты людей, оборудования и сооружений.
Для решения данных задач в компании разработана и реализована концепция единого диспетчерско-
аналитического центра ЕДАЦ-СУЭК, к основным функциям которого относятся: - автоматический контроль параметров, показателей и характеристик производственных объектов;
- коллективное отображение, позволяющее всем участникам проекта просто и доступно получить полный объем информации, имеющейся в диспетчерско-аналитической системе (ДАС);
- автоматическое формирование аварийной и предупредительной сигнализации;
- автоматическое формирование отчетов, сравнительных анализов и рекомендаций;
- сбор всей имеющейся информации, унификация и перевод данной информации в удобный формат;
- ведение анализа, а также прогнозирование процессов и состояний;
- ведение постоянного контроля и архивирование всех сигналов и значений;
- организация доступа по определенному алгоритму к результатам информации и анализа;
- рассылка ответственными лицами информации в пределах их компетентности.
Под контролем ЕДАЦ находятся девять шахт, два разреза, шесть вспомогательных производственных единиц, семь сервисных предприятий, он включает 24 типа разного оборудования и аналитических программ.
Диспетчер получает информацию в режиме реального времени от всех работающих очистных забоев шахт и разрезов как схематично, так и через видеокамеры, имеет возможность более детально посмотреть каждый объект. Видеостена состоит из 12 экранов для 80 видеокамер, может показывать 12 экранов текущего состояния шахт, 500 окон текущего состояния и 500 отчетов. Фото фрагмента видеостены, установленной в центральной диспетчерской компании, приведено на рис. 3.
Кроме основного диспетчера отдельные процессы и оборудование контролируют шесть сервис-инженеров и четыре диспетчера по разным направлениям. Внедрение ЕДАЦ позволило существенно сократить время простоев оборудования, снизить риски возникновения инцидентов и аварий. Так, в 2009 г. среднесуточные простои конвейерного транспорта шахты «Котинская» по причине проблем с приводными системами в марте (месяц максимальной добычи) составили примерно 3,5 ч (в работе было пять конвейеров). В 2015 г. аналогичный показатель составил около 0,4 ч и только по проблемам с системами автоматизации (обрывы, окисления, нарушение оптоволоконной линии связи и т.п.).
Выполненный комплекс научно-исследовательских работ на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» позволяет сформулировать общие выводы в отношении развития технологии подземной отработки пологих газоносных угольных пластов:
- рост технико-экономических показателей работы КМЗ является необходимым условием обеспечения конкурентоспособности угледобычи в условиях неблагоприятной рыночной конъюнктуры. Для полного использования потенциала современного оборудо-
Рис. 3. Фрагмент видеостены ЕДАЦ-СУЭК, март 2015 г.
вания КМЗ и обеспечения безопасности горных работ проектные решения, параметры технологических схем должны приниматься на основе качественного прогноза горно-геологических условий разработки (включая выявление и геометризацию тектонически напряженных и тектонически разгруженных зон (ТНЗ и ТРЗ)) с учетом результатов исследований гео-и газодинамических процессов в угленосной толще с целью минимизации геодинамических рисков и эффективного управления газовыделением;
- при незначительных глубинах отработки пластов наибольшее влияние на показатели работы очистных забоев оказывают тектонически разгруженные зоны (ТРЗ), связанные, главным образом, с дизъюнктивными или пликативными нарушениями. С одной стороны, в ТРЗ уменьшается глубина зон повышенного горного давления на 15-20% и более, с другой стороны, наблюдаются вывалы из забоя и кровли, обрушения, повышенные водопритоки и др. Для обеспечения безопасной очистной выемки в ТРЗ необходимо их предварительное выявление с помощью геоморфологических, сейсмических, электромагнитных и расчетных методов и внесение соответствующих корректив в паспорта очистных и проходческих работ;
- для эффективного управления газовыделением, корректного выбора параметров вентиляции, дегазации и изолированного отвода метановоздушной смеси необходим достоверный прогноз допустимых нагрузок на очистной забой по газовому фактору. На базе выполненных шахтных экспериментальных работ и теоретических исследований по измерению пластового давления метана разработана методика и выполнен прогноз допустимых нагрузок на очистной забой для условий шахт компании. Показано, что в некоторых случаях запланированные ранее нагрузки недостижимы без предварительной дегазации разрабатываемого пласта;
- создана и реализована методика выбора технологии пластовой дегазации угольных пластов в зависимости от
планируемых нагрузок на очистной забой. Разработана и апробирована технология пластовой дегазации с использованием гидроразрыва для перспективных выемочных участков поля шахты им. С.М. Кирова;
- проведена модернизация технологических схем подготовки и отработки выемочных участков, позволившая использование схем для применения в сложных газо- и геодинамических условиях внутри свиты пластов за счет введения новых модулей: управление геодинамическим состоянием массива на основе результатов геодинамического районирования; управление геомеханическим состоянием в горных выработках (выбор крепи, активные методы управления горным давлением); управление газовыделением (вентиляция и дегазация); порядок и контроль горных работ в опасных зонах.
- разработаны и реализованы концепция и структурная схема «Единого диспетчерско-аналитического центра СУЭК», объединившего функции различных существовавших ранее и вновь созданных систем контроля и диспетчеризации. Использование ЕДАЦ-СУЭК позволит производить автоматический контроль параметров, показателей и характеристик производственных объектов, включая состояние атмосферы в горных выработках и характер ее изменения, получать информацию об аварийных и предаварийных ситуациях, сократить время простоев, снизить риски возникновения инцидентов и аварий.
Следующим этапом развития технологии подземной угледобычи на шахтах компании станет внедрение в 2017 г. технологических схем отработки выемочных участков на шахтах им. В.Д. Ялевского и «Талдинская-Западная» с длиной лав 400 м и длиной выемочных участков более 3,5 км. В процессе проектирования учтены результаты выполненных ранее исследований, внесены коррективы в раскройку шахтных полей, решения по управлению газовыделением и состоянием массива.
Список литературы
1. BP Statistical Review of World Energy, June 2016. URL: www.bp.com/statisticalreview.
2. Таразанов И.Г. Итоги работы угольной промышленности России за январь-сентябрь 2016 года // Уголь. 2016. № 12. С. 64-80. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/122016.pdf (дата обращения: 06.04.2017).
3. Syd S. Peng Longwall Mining. West Virginia University, 2006. 621 pp.
4. О проектировании технологических схем подготовки и отработки выемочных участков угольных пластов / О.И. Казанин, В.В. Козулин, М.В. Барабаш, Е.П. Ютяев // Уголь. 2010. № 6. С. 28-32. URL: http://www.ugolinfo.ru/ Free/062010.pdf (дата обращения: 06.04.2017).
5. Steve Fiscor U.S. Longwall Operators Scale Back Production. Coal Age, February 2016, pp. 18-22.
6. Технологические схемы подготовки и отработки выемочных участков на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс»: альбом /
О.И. Казанин, г.И. Коршунов, М.А. Розенбаум и др. М.: Горное дело ООО «Киммерийский центр», 2014. 256 с.
7. Предварительный и оперативный прогноз допустимых нагрузок на очистной забой при интенсивной отработке газоносных угольных пластов / С.В. Сластунов, Г.Г. Каркашадзе, Г.П. Ермак, Е.П. Ютяев // Уголь. 2015. № 3. С. 30-35. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/032015.pdf (дата обращения: 06.04.2017).
8. Шахтные испытания усовершенствованной технологии подземной пластовой дегазации с использованием гидроразрыва / С.В. Сластунов, Е.П. Ютяев, Е.В. Мазаник и др. // Уголь. 2016. № 11. С. 32-37. URL: http://www.ugolinfo. ru/Free/112016.pdf (дата обращения: 06.04.2017).
9. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах». Серия 05. Выпуск 40. 2-е изд., испр. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2016. 200 с.
underground mining
UDC 622.27.2:622.03-116 © E.P. Yutyaev, 2017
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, № 5, pp. 30-36 Title
PRESENT-DAY CHALLENGES AND PRoSPECTS oF FLAT GAS CoNTAINING CoAL BEDS uNDERGRouND MINING TECHNoLoGY DoI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-5-30-36
Author
Yutyaev E.P.1
1 "SUEK-Kuzbass", JSC, Leninsk-Kuznetskiy, 652507, Russian Federation
Authors' Information
Yutyaev E.P., PhD (Engineering), General Director Abstract
Presented is the information on present-day challenges for coal beds underground mining technology. It is demonstrated, that high productive working efficiency is a mandatory condition for underground coal mining competitiveness provision. The history of flat gas containing coal beds longwall mining was analyzed with reference to "SUEK-Kuzbass", JSC mines, the factors, determining geo- and gas-dynamic risks and mining faces downtime were identified. It is demonstrated, that for shallow working depth the most complicated conditions exist during mining through tectonically unloaded zones. It is noted, that complete utilization of the advanced powered mining complexes potential requires geody-namic zoning for such areas identification and geometrization during design stage and action plan development for relevant risks mitigation. Methodological approach was offered for allowable mining face load determination by gas factor, gas emission control facilities selection, hydraulic fraction based technology for coal bed gas draining was developed. Information on the unified dispatcher - analytical center structure and functions in relation to processes and environment monitoring and control was presented.
Keywords
Coal seam, Underground mining, Geodinamic regioning, Gas emission control, Longwall productivity, Risk, Monitoring, Perspectives.
References
1. BP Statistical Review of World Energy, June 2016. Available at: www. bp.com/statisticalreview (accessed 06.04.17).
2. Tarazanov I.G. Itogi raboty ugol'noy promyshlennosti Rossii za yanvar-sentyabr 2016 goda [Results of work of the coal mining industry of Russia for January-September, 2008]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2016, no. 12, pp. 64-
80. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/! 22016.pdf (accessed 06.04.17).
3. Syd S. Peng Longwall Mining. West Virginia University, 2006, 621 pp.
4. Kazanin O.I., Kozulin V.V., Barabash M.V. & Yutyaev E.P. O proektirovanii tekhnologicheskih skhem podgotovki i otrabotki vyemochnyh uchastkov ugolnyh plastov [About designing technological schemes of preparation and working off mine sites of coal layers]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2010, no. 6, pp. 28-32. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/062010.pdf (accessed 06.04.17).
5. Steve Fiscor U.S. Longwall Operators Scale Back Production. Coal Age, February 2016, pp. 18-22.
6. Kazanin O.I., Korshunov G.I., Rozenbaum M.A. et al. Tekhnologicheskie skhemypodgotovki i otrabotki vyemochnyh uchastkov na shahtah OAO SUEK-Kuzbass [Process diagrams for stopes development and working in "SUEK-Kuzbass", JSC mines: album]. Moscow, Gornoye Delo Publ., "Kimmerysky Tsentr", LLC, 2014, 256 pp.
7. Slastunov S.V., Karkashadze G.G., Ermak G.P. & Yutyaev E.P. Predvaritel-nyy i operativnyy prognoz dopustimyh nagruzok na ochistnoy zaboy pri intensivnoy otrabotke gazonosnyh ugol'nyh plastov [Preliminary and real-time forecast of permissible loads on working face at the intensive development of gas-bearing coal seams]. Ugol' - Russian Coal Journal,
2015, no. 3, pp. 30-35. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/032015. pdf (accessed 06.04.17).
8. Slastunov S.V., Yutyaev E.P., Mazanik E.V. et al. Shahtnye ispytaniya usoversh-enstvovannoy tekhnologii podzemnoy plastovoy degazatsii s ispolzovaniem gidrorazryva [Mine test improved technology underground reservoir degassing with the use of hydraulic fracturing]. Ugol' - Russian Coal Journal,
2016, no. 11, pp. 32-37. Availabl at: http://www.ugolinfo.ru/Free/112016. pdf (accessed 06.04.17).
9. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti "Pravila bezopasnosti v ugolnyh shahtah" [Federal industrial safety norms and regulations "DAfety rules for coal mines"]. Series 05, Issue 40. 2-nd edition, revised. Moscow,"Nauchno-tekhnicheskiy tsentr issledovaniy problem promyshlennoy bezopasnosti" CJSC Publ., 2016, 200 pp.
