CC BY
46
2. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. С-Петербург, ВНИМИ. 1998.
3. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России, С-Петербург, 2000г.
4. Указания по рациональному расположения, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. ВНИМИ. Ленинград.1986.
5. Расчет анкерной крепи для различных условий применения / Широков А.П., Лидер В.А., Писляков Б.Г. // М.: Недр, 1976. - 209с.
6. Отчет по исследованиям проявлений горного давления в выработках пл. Поленовского при надра-ботке их лавой по пл. Болдыревскому. Под методическим руководством к.т.н., директора ООО «ЦАКК» Коновалова А.М. / Ленинск-Кузнецкий, 2006.
7. Анкерное крепление горных выработок за рубежом. Анализ опыта создания, становления и современного состояния / П.В. Егоров, A.B. Ремезов, С.Е. Решетов и др. // Академия горных наук: Под ред. Академика АГН П. В. Егорова. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2001. - 211 с.
□ Авторы статьи
Гладких Коновалов
Алексей Александрович Леонид Михайлович
- студент группы МГд-061 - к.т.н., директор ЦАКК
( Центр анкерного крепления Кузбасса)
УДК 622.33:658.011.46
В.Г. Харитонов, А.В. Ремезов
ДАЛЬНЕЙШЕЕ ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОАО «ШАХТА «ЗАРЕЧНАЯ»
Ремезов
Анатолий Владимирович - д.т.н., проф. каф. «Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом»
Шахта «Заречная» сдана в эксплуатацию в 1953 г. с проектной мощностью 150 тыс. т угля в год как опытный участок по совершенствованию гидравлической технологии добычи и транспортировки угля. В 1956 г. была выполнена первая реконструкция шахты с увеличением проектной мощности до 300 тыс. т в год. В 1960 г. проведена ее модернизация с приростом проектной мощности до 450 тыс. т в год.
В 1964 г. институт «ВНИИгидроуголь» выполнил проект реконструкции, предусматривающий углубку шахты на гор. - 20м. Проектная мощность шахты увеличилась до 750 тыс. т в год. Реконструкция была закончена в 1971 г., а в 1973 г. была освоена проектная мощность.
Приказом бывшего Минуглепрома СССР от 24.06.76 г. № 371 шахте была установлена производственная мощность 850 тыс. т в год, которая осваивалась шахтой в 1976-1979 гг.
В 1983 г. «ВНИИгидроуголь» выполнил проект освоения западной прирезки (юго-западного крыла Ленинской синклинали), но которому мощность шахты составляла 850 тыс. тонн в год. Реализация этого проекта была начата в 1984 г. (проходка клетевого и наклонных стволов), но в связи с отвлечением подрядной организации на пусковые объекты других шахт, работы по вскрытию запасов западной прирезки велись силами шахты с большим отставанием, а с 1988 г. финансирование было прекращено.
В 1990 г. институт «Кузбассгипрошахт» выполнил ТЭР вскрытия и подготовки западной прирезки шахты «Заречная» ОАО «Ленинскуголь», предусмотрев перевод шахты на «сухую» технологию добычи и транспортировки угля.
В 1993 г. институтом «Кузбассгипрошахт» был выполнен «Проект технического перевооружения конвейерного транспорта (II очередь) шахты «Заречная» АСП «Ленинскуголь», по которому с 1994 г. шла реконструкция шахты.
В августе 1997 г. был сдан в эксплуатацию I пусковой комплекс (наклонный конвейерный ствол надшахтное здание, галерея на угольный склад, лава № 901) и начата добыча угля по сухой технологии.
В ноябре 2003 г. на замену пласту Полысаев-скому-1 введен в эксплуатацию пласт Полысаев-ский-2.
В настоящее время шахта заканчивает горные работы по пласту Полысаевскому-2 в границах западной прирезки. Пласт Полысаевский-1 в настоящее время доработан, и начаты работы по пл. Надбайкаимскому, отрабатывается первый очистной забой. В одновременной работе находится семь подготовительных забоев.
Шахта отнесена к сверхкатегорной по газу метану и опасной по взрываемости угольной пыли. Пласты Полысаевский-1, Надбайкаимский и Бай-каимский склонны к самовозгоранию, в отличие от пластов Полысаевский-2 и Спутник. Глубина
разработки 180-260 м. С глубины 150 м пласты относятся к угрожаемым по горным ударам. Абсолютная газообильность шахты составляет 61,39 м3/мин, относительная - 14,11 м3/т .
Вскрытие шахтного поля произведено тремя наклонными стволами: грузовым, людским и конвейерным, пройденными по пласту Полысаевско-му-1 в границах основного поля и западными вентиляционным и путевым наклонными стволами, пройденными по породе до Полысаевского-1 в юго-западной части западной прирезки. Пласт Полысаевский-2 вскрыт с горизонта ±0 м наклонными путевым и трубным квершлагами, пройденными с наклонных стволов пласта Полысаевского-1. Пласт Спутник вскрыт с пласта Полысаевского-1 путевым и вентиляционным квершлагами, от которых пройдены соответственно магистральные путевой и вентиляционный штреки. От магистральных штреков пласта Спутник осуществляется проведение наклонных квершлагов на пласты Надбайкаимский и Байкаимский в центральной части. Пласт Спутник является некондиционным по мощности, на балансе шахты не числится и его разработка не предусматривается.
Существующее положение вентиляционной сети:
- система проветривания шахты - единая, схема проветривания - фланговая, способ проветривания - всасывающий, необходимое для проветривания шахты количество воздуха - составляет 150,1 м3/с, фактически в шахту подается 184,9 м3/с (123% от расчетного количества);
- проветривание выемочных участков - возвратноточное, проветривание очистных забоев -комбинированное с изолированным отводом метана за счет поверхностных газоотсасывающих установок. Для газоотсоса используются установки УВЦГ-7М и УВЦГ-9;
- проветривание подготовительных забоев при помощи вентиляторов местного проветривания ВМЭ-8 и ВМЭ-6.
Прогноз газообильности горных выработок, расчет количества воздуха для проветривания очистных и подготовительных забоев, поддерживаемых выработок и шахты в целом выполнен в соответствии с «Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт», Макеевка-Донбасс, 1989 г.
В связи с тем, что производится последовательная отработка в нисходящем порядке угольных пластов, то по времени отработки угольных пластов было рассмотрено 4 расчетных периода проветривания шахты.
В четвертом периоде рассматривается максимальное развитие горных работ - одновременная отработка последнего забоя по пл. Надбайкаим-ского и первого очистного забоя по пл. Байкаим-ского. Нагрузка на очистные забои в каждом периоде принята равной 6500 т/сут.
До начала реконструкции отработка пластов
на шахте производилась камерно-столбовой системой разработки. Выемка угля производилась механогидравлическим способом с помощью комбайнов К-56МГ и ГПКС. В настоящее время система разработки - длинные столбы по простиранию с полным обрушением кровли. Выемка угля производится механизированными комплексами 2КМ8003Р с комбайном МВ-12 чешского производства. Длина лав - от 200 до 250 м. Подвигание очистного забоя порядка 150 м/мес, добыча - 100250 тыс.т/мес.
На балансе шахты на 1.07.2004 г. числится 46,4 км горных выработок. Воссоздание очистного фронта осуществляется одновременной работой 6 подготовительных забоев, оборудованных комбайнами П110-01, ГПКС, МК-2В и 8М-130. Крепление основных выработок производится металлическими рамами арочной формы и сталеполимерной анкерной крепью, участковых - сталеполимерной анкерной крепью. Темпы проведения выработок с анкерной крепью- 250-350 м/мес. и более.
Расчетная нагрузка на очистные забои при отработке лавами запасов пласта Полысаевского-2 определяется согласно методическим указаниям: ("Нагрузки на очистные забои действующих угольных шахт при различных горно-геологических условиях и средствах механизации выемки", Москва, 1996 г. ) .
В соответствии с «Заключением о возможности отработки пласта Полысаевского-2 шахты «Заречная» длинными столбами по простиранию в восходящем порядке с оставлением межлавных целиков шириной от 14 до 22 м», выданного ФГУП РосНИИГД, шахта перешла с бесцеликовой технологии на работу по технологии с оставлением межлавных целиков.
Прогноз метановыделения из разрабатываемых пластов и пластов-спутников выполнен на основе данных природной метаноносности этих пластов по геологическим отчетам: «Участок Проектный 2 и поле шахты Полысаевской 2», выполненный трестом «Кузбассуглегеология» в 1983 году, и «Гео-лого-промышленная оценка запасов полей шахт «Октябрьская» и «Комсомолец» в Ленинском гео-лого-экономическом районе Кузбасса», выполненный трестом «Кузбассуглеразведка» в 1984 году.
Согласно данным геологических отчетов, природная метаноносность углей изменяется по пластам Тонкому до 4,5, Инскому-3 - до 6, Инско-му-1 - до 7,5, Полысаевскому-2 - от 5 до 7,5, Полы-саевскому-1 - от 5 до 8,5, Спутнику - от 8 до 10 , Надбайкаимскому - от 9,4 до 11,5 и Байкаимскому -от 9,5 до 15 м3/т. Пласты Красноорловский и Несложный залегают в зоне газового выветривания и их метаноносность не превышает остаточную.
Прогноз метановыделения из разрабатываемых пластов и пластов-спутников выполнен в соответствии с принятым порядком отработки пластов, с учетом подработки и надработки пластов свиты.
Отработка пласта Полысаевского-1 осуществлялась в основном по бесцелнковой технологии. В настоящие время пласт полностью отработан частично дегазировав верхние пласты свиты, в том числе и разрабатываемый пласт Полысаевский-2, и нижележащий сближенный пласт Спутник.
Таким образом, природная газоносность пласта Полысаевского-2 снижена за счет его подработки пластом Полысаевским-1. Метановыделение с нижних пластов при отработке пласта Полысаевского-2 (I и 11 периоды) не наблюдается, а верхние пласты частично дегазированы.
Отработка лав по пласту Надбайкаимскому (II, III и IV периоды) будет осуществляться под отработанным пространством пластов Полысаевского-1 и Полысаевского-2. При этом отработка пласта
Полысаевского-2 вторично дегазирует верхние пласты свиты: Инской-1, Инской-3 и Тонкий.
Метановыделение в выработанное пространство при отработке лав по пласту Надбайкаимскому ожидается в основном с вышележащего пласта Спутника, частично дегазированного при надра-ботке пластом Полысаевским-1.
Отработка пласта Байкаимского (III и IV периоды) проектом предусматривается под отработанными ранее лавами пласта Надбайкаимского. Таким образом, метановыделение при отработке лав по пласту Байкаимскому с пласта Надбайкаимского не ожидается, а пласт Спутник будет повторно дегазирован при подработке пластом Над-байкаимским.
Метановыделения с пласта Меренковского не
Таблица 1.Исходные данные по свите пластов
Номер пласта Наименование пласта Расстояние от верхнего, м Общая мощность пласта, м Вынимаемая мощность пласта Природная газоносность Хг, м3/т * Выход летучих, % Влажность угля, % Золность угля, % Длина очистного забоя, м Угол падения пласта Плотность угля, т/м3 Нагрузка на забой, т/сут потери угля, % Время обнажения, сут.
1. Полысаевский-2 131 3,5 3,5 5,5; 7,5 42,0 5,7 17,0 250 6 1,3 6500 6 100
2. Полысаевский-1 176 2,52 2,52 8,0 39,9 6,1 9,0 250 6 1,3 6500 6 100
3. Спутник 186 1,07 9,65 40,1 5,7 6,8
4. Надбайкаимский 232 2,3 2,3 9,75 41,0 2,3 9,2 250 7 1,3 6500 6 100
5. Байкаимский 304 4,07 4,07 10,0 42,0 2,4 10,3 230 6 1,3 6500 6 100
* без учета подработки /надработкии
Таблица 2. Метановыделение из спутников
Период Лава Номер пласта в свите Наименование пласта Метаноносность, м3/т Относительное метановыделение из спутников, м3/т
пласта * пласта ** остаточная
I 804 4 Полысаевский-2 5,80 2,67 1,93 1,75
809 4 Полысаевский-2 4,25 2,38 1,93 1,75
II 803 4 Полысаевский-2 4,25 2,38 1,93 1,75
1107 7 Надбайкаимский 8,54 8,54 2,21 0,67
III 1109 7 Надбайкаимский 8,54 8,54 2,21 0,67
1307 8 Байкаимский 8,73 8,73 2,18 0,09
IV 1102 7 Надбайкаимский 8,54 8,54 2,21 0,67
1303 8 Байкаимский 8,73 8,73 2,18 0,09
* с учетом зольности; ** после подработки / надработки
Таблица 3. Расчет категории шахты по метану
Наименование Метановыделение, м3/мин 4 -Л-ШП > т/сут кпод £- п'ст Относительная метанообиль- ность шахтопласта, м3/мин
на выемочный участок, !уч в подготовительные выработки, 1п шахто- пласта, ^шп
I период 19.91 7.20 27.11 123000 1 0.15 3.45
II период 19.70 14.26 33.96 13000 1 0.15 4.33
III период 22.30 14.26 36.56 13000 1 0.15 4.66
IV период 22.25 9.41 31.66 13000 1 0.15 4.03
ожидается, так как он залегает на расстоянии более 35 м ниже Байкаимского.
Исходные данные по свите и результаты расчета относительного метановыделения из пластов-спутников представлены соответственно в табл. 1 и 2. Прогноз метанообильности подготовительных выработок выполнен на ПЭВМ по программе, разработанной институтом «Гипроуголь» на основании «Руководства ...», 1989 г.
Выполненные расчеты (табл. 3) показали, что максимальные показатели газообильности имеет третий период: абсолютная метанообильность
шахты составит 36,6 м3/мин, а относительная 4,7 м3/т суточной добычи, но так как шахта «Заречная» в настоящее время отнесена к сверхкатегор-ной по метану, то проектом установленная категория шахты сохраняется.
При проветривании лав с выдачей исходящей струи на массив угля и погашением вентиляционного штрека, возможность образования местных скоплений метана с концентрацией выше нормы (> 2%) на сопряжении (и тупике погашения) исключается, если коэффициент К0 , характеризующий опасность местных скоплений, не превышает 1:
К0 =
1434 • Iв.п.-у[ї •
п1>5 .(к _ і
Иоч У'-ут.в. 1
< 1
(формула 5.1 Руководства);
где !вп - среднее ожидаемое метановыделение из выработанного пространства, м3/мин;
$ - проектная площадь поперечного сечения вентиляционной выработки в свету, м2;
0ОЧ - расчетный расход воздуха в очистной
выработке, м3/мин, определяется по формуле 7.21 «Руководства...» для схем с выдачей исходящей струи на массив угля;
с - со
выработке (Iвп + 1т ),м /мин;
кн - коэффициент неравномерности газовы-деления;
С - концентрация метана в исходящей струе воздуха, С = 1%;
С0 - концентрация метана в свежей струе воздуха, С = 0,05%;
Кут в - коэффициент, учитывающий утечки
воздуха через выработанное пространство.
Таким образом, для обеспечения требуемой ПБ концентрации метана в исходящей с очистного забоя воздушной струе не более 1%, предотвращения образования местных скоплений метана с концентрацией выше 2%, обеспечения проектной нагрузки на очистной забой и необходимого уровня безопасности ведения горных работ проектом принимается комбинированная схема проветривания очистных забоев.
Изолированный отвод метановоздушной смеси из выработанных пространств предусматривается за счет газоотсасывающих установок, расположенных на поверхности.
Критерием, определяющим необходимость применения предварительной дегазации разрабатываемого пласта, является повышение метанообильности выработок (очистного забоя) 10Ч
сверх допустимой по фактору вентиляции 1п (Методика ВостНИИ).
То есть
Яоч (С - Со)
оч - ожидаемое метановыделение в очистнои
100 • к
где Qoч - количество воздуха для проветривания
лавы, м3/мин, принято по максимальной допустимой скорости движения воздуха в очистной выработке;
С - допустимая по ПБ максимальная концентрация метана в исходящей струе воздуха, %;
кн - коэффициент неравномерности газовы-деления, определяется:
Таблица 4. Проектная характеристика качества добываемых углей
№ пп Наименование пласта Марка угля (технологическая группа) Влажность, % Зольность, % Выход летучих, % Толщина пластического слоя, мм Содержание серы, % Содержание фосфора, %
чистых угольных пачек с учетом засорения
1. Полысаевский-2 Г (1ГВ) 5,7 9,5 17,0 42,0 10 0,38 0,028
2. Полысаевский-1 Г (1ГВ) 6,1 7,5 9,0 39,9 10 0,28 0,043
3. Спутник Г (1ГВ) 5,7 6,8 6,8 40,1 9 0,66 0,021
4. Надбайкаимский Г (1ГВ) 2,3 4,4 9,2 41,0 10 0,33 0,015
5. Байкаимский Г (1ГВ) 2,4 6,6 10,3 42,0 9 0,79 0,023
а
к
О
£
8
о
о
к
о
у
а
8
£
8
§
I
о
а
для лавы 1303:
1 _ 2664(1 - 0; р ~ 100 1.44 для лавы 1307:
1 _ 2664(1 - 0; р ~ 100 1.44 Из вышеизложенного следует, что
= 18,50 м /мин.
= 18,50 м /мин.
метанообильность выемочных участков посредством применения предварительной дегазации разрабатываемого пласта не требуется, так как
снижать
Прогнозируемое метановыделение в призабойное пространство подготовительных выработок в I периоде в соответствии с расчетами не превышает
1 м3/мин, во II, III и IV периодах - 2,1 м3/мин. Таким образом, применение ограждающей дегазации подготовительных забоев проектом не предусматривается.
ОАО «Шахта Заречная» имеет собственную обогатительную фабрику (ОФ) построенную в 2003 г.
- проектная мощность фабрики - 3000 тыс. тонн в год по рядовому углю, часовая производительность - 500 т (в настоящее время рассматривается вопрос увеличения проектной мощности фабрики до 4500 тыс. тонн по рядовому углю).
Фабрика предназначена для обогащения рядовых углей марки Г пластов Полысаевского-1, По-лысаевского-2, Надбайкаимского и Байкаимского при последовательной их отработке.
Технологическая схема комплекса по обогащению предусматривает два варианта переработки углей марки Г с получением двух видов товарной продукции: концентрата с зольностью до 8,5 % - на коксование (20 % переработки) и концентрата с зольностью до 13,0 % - на энергетику (80 % от переработки), влажность концентрата - до 9,0 %.
Зольность рядового угля, добытого при отработке пласта Полысаевского-П и перерабатываемого на ОФ, составляет 30,5 %.
На ОФ применяются следующие методы обогащения:
- класс 13-100 мм в тяжелосредном сепараторе;
- класс 1-13 мм в тяжелосредных гидроциклонах;
- класс 0,15-1 мм на спиральных сепараторах.
Глубина обогащения до 0,15мм.
Проектная характеристика качества добываемых углей отражена в табл. 4.
□ Авторы статьи:
Харитонов Виталий Геннадьевич
- канд.техн. наук, ген. директор ОАО «Шахта «Заречная»
Фактическая зольность добываемых углей значительно выше и достигает 30,5% при отработке пласта Полысаевского-П, что отрицательно влияет на работу обогатительной фабрики, особенно на ее конечный продукт «кек», зольность которого доходит до 30%, его теплотворная способность составляет всего 3446 ккал/кг. Его объемы за 2007 год ориентировочно составляет 225300 тыс. тонн.
Из-за высокой зольности и низкой калорийности потребитель данной продукции отсутствует, в связи с чем «кек» складируется вместе с породой в отвал.
Администрацией шахты предпринимались попытки использовать «кек» в существующей котельной при существующей технологии сжигания угля. Но из-за слабой проработки данного вопроса пришлось отказаться от сжигания «кека» в существующей котельной.
При отработке угольных пластов Надбайкаимского и Байкаимского производство «кека» сохранится в объемах 148-200 тыс. тонн в год, а калорийность увеличится до 4500 ккал/кг за счет снижения зольности отрабатываемых пластов, что позволит использовать технологический объект, построенный по предполагаемой нами схеме. Кроме того, на данном технологическом объекте можно будет использовать дешевые отходы производства в виде шламов с других шахт и обогатительных фабрик.
Авторы данной статьи предлагают технологическую схему (рис. 1) использование «кека» для получения конечного продукта в виде тепловой и электрической энергии с последующим потреблением этой продукции, как самой шахтой, так и продажу излишек сторонним потребителям.
Ремезов
Анатолий Владимирович - докт. техн. наук, проф. каф. «Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом»
