CC BY
47
УДК 622.27.326
В.В. Чаплыгин, Д.В. Малофеев
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ГЛУБОКОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВ В УСЛОВИЯХ
«ЕРУНАКОВСКОГО ПОЛЯ» ФИЛИАЛА
УК «КУЗБАССРАЗРЕЗУГОЛЬ» «ТАЛДИНСКИЙ УГОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ»
Участок горных работ «Ерунаковское поле» «Талдинского угольного разреза» ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» распложен в 50-55 км к востоку от крупнейших промышленных центров Кузбасса, городов Кисилевска, Прокопьевска и Новокузнецка. Эксплуатация поля разреза начата в 1987 г. разрезом «Литвянский». В границах горного отвода на сегодняшний день, балансовые запасы чистого угля составляют около 7,36 млн т. Часть этих запасов угля марки «Г», которая составляет примерно 3,5 млн т, уходят в борт карьера под охранные целики реки Ерунаковка и деревни «Ерунаково». Для доработки запасов рекомендуется приобретение и использование комплекса глубокой разработки пластов на базе оборудования, изготовляемого американской фирмой SUPERIOR HIGHWALL MINERS. Выполненные технико-экономические расчеты показали, что применение этого комплекса для доработки запасов указанного участка горных работ обеспечивают срок окупаемости капиталовложений - 1,1 г; прибыль - 721 969,26 тыс. руб. в год при рентабельности производства 15,04 %.
Ключевые слова: доработка запасов, угль марки «Г», разрезы Кузбасса, комплекс глубокой разработки пластов, экономически эффективный инвестиционный проект, комбинированная разработка, снижение загазованности.
часток горных работ «Ерунаковское поле» «Талдинского
угольного разреза» ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» распложен в 50—55 км к востоку от крупнейших промышленных центров Кузбасса, городов Кисилевска, Прокопьевска и Новокузнецка. Эксплуатация поля разреза начата в 1987 г. разрезом «Литвянский», в соответствии с проектом П.О. «Кемерово-
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 360-368. © 2016. В.В. Чаплыгин, Д.В. Малофеев.
уголь» освоения участка «Ерунаковский Южный» в границах выхода пласта 78. По состоянию на 01.01.2015 г., фактическое развитие горных работ и необходимость оставления временного охранного целика с последующим переносом реки Ерунаков-ка в выработанное пространство, было произведено условное разделение поля разреза на 2 части (участка): Южный (эксплуатационные блоки 1, 2, 3, 4) и Северный (эксплуатационный блок).
Пересеченность поля разреза логами рек Малая Ерунаковка и Ерунаковка с двумя притоками определило блочный порядок отработки разреза с самостоятельной схемой вскрытия блоков. Каждый их действующих блоков расположен в междуречье рек и имеет двухфланговое вскрытие. Вскрывающие выработки формируются по логам рек, с выходом на технологические дороги, проходящие вдоль западной и южной границ разреза.
Для компенсации убывающих запасов угля, начиная с 1998 г. в отработку подключен участок «Северный» по комбинированной транспортно-бестранспортной специальной системе отработки.
На основании решений выполненного в 1992 г. проекта строительства разреза «Ерунаковский» мощностью 2,0 млн т угля в год и намечаемом развитии горных работ в пределах северной части геологического участка Ерунаковский Южный, был разработан проект горного отвода, который утвержден постановлением Кузнецкого горного округа от 27.01.94 г. № 1159. В границах горного отвода балансовые запасы чистого угля составили — 77,36 млн т.
Угольные отложения поля разреза содержат 9 пологопада-ющих угольных пластов, к отработке из них принято только 3 пласта — 78, 80, 82, средней мощностью от 2 до 12,5 м. В границах горного отвода на сегодняшний день, балансовые запасы чистого угля составляют около 7,36 млн т. Часть этих запасов угля марки «Г», которая составляет примерно 3,5 млн т, уходят в борт карьера под охранные целики реки Ерунаковка и деревни «Ерунаково».
Оценка балансовой принадлежности запасов полезных ископаемых производится на основании специальных технико-экономических обоснований, подтвержденных государственной экспертизой. В этих обоснованиях предусмотрены наиболее эффективные способы разработки месторождений, дана их стоимостная оценка и предложены параметры кондиций, обеспечивающие максимально полное и комплексное исполь-
зование запасов с учетом требований природоохранительного законодательства.
Одной из важнейших задач горной отрасли является более полное освоение недр. Использование комбинированной технологии отработки месторождения для добычи той части запасов, считающихся неприемлемыми к выемке до настоящего времени, повысит рентабельность работы и полноты выемки горнодобывающих предприятий.
В нашей стране и за рубежом для доработки прибортовых запасов угля успешно применяют комплексы глубокой разработки пластов (КГРП) (рис. 1).
Доказана возможность эффективной и экономически рентабельной разработки угольных пластов с применением данной технологии. Установлено, что при мощности пласта 7,33 м, максимальная производительность КГРП достигала 200 т/ч при среднем значении 68 т/ч [1].
Эта технология обладает высокой степенью безопасности работ (пульт управления, силовые агрегаты, гидравлика, а так же весь обслуживающий персонал находится на поверхности вне зоны влияния опасных производственных факторов) и обеспечивает низкую себестоимость добываемого угля.
В условиях «Ерунаковского поле» рабочий борт поставлен в конечное положение, нарезаны уступы по почве пластов 80 и 82 и проведена разрезная траншея последней заходки (отработанной по классической бестранспортной технологии в сорокаметровой толще пород по нижележащему пласту 78). Ее ширины вполне достаточно для размещения всего комплекса оборудования КГРП. Следовательно, исключается большой
Рис. 1. Комплекс глубокой разработки пластов
Рис. 2. Система разработки угольного пласта с применением комплекса КГРП
объем подготовительных работ, предельно снижаются сроки ввода блока месторождения в эксплуатацию и окупаемость вложений.
Система разработки с применением комплекса КГРП представлена на рис. 2.
Одним из главных недостатков предлагаемой технологии являются потери угля в межкамерных целиках (рис. 3), объем которых несложно рассчитать по разработанным методикам [2, 3, 4].
Рис. 3. Схема к расчету эксплуатационных потерь в целиках
Ширина межкамерных целиков обычно приниматься в зависимости от мощности разрабатываемого пласта («1/3 извлекаемой мощности). По опыту эксплуатации комплексов КГРП в США минимальная ширина межкамерного целика должна составлять 1,0 м. Ширина межкамерного целика определяется прочностными характеристиками пород кровли, глубиной отработки и мощности пласта [3].
Комплексы глубокой разработки пластов, имеют следующие параметры: максимальная проникающая способность до 300 м; возможность отработки пластов мощностью от 2 м; годовую производительность до 1,5 млн т в год при уровне извлечения угля до 75%.
Помимо прямого экономического эффекта за счет вовлечения в отработку дополнительных запасов угля применение КГРП окажет положительное влияние на экологическую обстановку: снижение выбросов СО и СО2 а также других газов образующихся при работе двигателей внутреннего сгорания в атмосферу на одну тонну добычи.
В настоящее время выбросы газов в атмосферу для двигателей внутреннего сгорания считаются по усредненному значению на единицу потраченного топлива. При традиционном способе разработки месторождения расход дизельного топлива на одну тонну добычи слагается из расхода топлива на экскавацию вскрышных пород — 0,2 кг дизельного топлива на куб горной массы, расхода топлива на транспортировку вскрышных пород на автоотвал — 0,75 кг на кубокилометр пути, при среднем расстоянии транспортирования равном 2,5 км. При доработке запасов угля с применением КГРП расход дизельного топлива слагается из расхода топлива на выемку угля — 30 л/час, расхода топлива на транспортировку угля до угольного склада и составляет 73 руб. на кубометр перевозимого груза.
При доработке запасов угля КГРП не происходит увеличение площадей открытых горных выработок и отвалов, не происходит образование пыли сдуваемой с данных площадей, а если учесть что более 50% вмещающих пород являются силикозо-опасными применение данной технологии значительно снижает негативный экологический эффект сопровождающий добычу угля открытым способом.
Наиболее рациональным в настоящее время приобретение и использование для данных условий комплекса глубокой разработки пластов на базе оборудования, изготовляемого американской фирмой SUPERIOR HIGHWALL MINERS, обладаю-
Таблица 1
Основные технические характеристики рекомендуемого комплекса
Масса, кг 225 000
Максимальная проникающая способность, м 305
Количество секций 50
Режущий орган для тонких пластов
ширина резки, см 289,56
высота резки, см 158,5
Режущий орган для пластов средней мощности
ширина резки, см 350,52
высота резки, см 320
Гамма-лучевой детектор
Система детекции метана с возможностью корректировки до желае-
мых лимитов
Таблица 2
Технико-экономические показатели
Наименование, ед. изм. Ключевые показатели
Производительность комплекса, тыс. т/ год 1100
Списочный состав работников ППП, чел. 10
Производительность труда рабочего по добыче, т/мес. 481,86
Трудоемкость работ, чел-смен/ 1000 т годовой добычи 25,36
Фондоотдача, т/ 1000 руб. основных фондов 0,0018
Фондоемкость, руб/т 568,51
Фондовоооруженность труда рабочего, тыс. руб/чел за год 3287,33
Материальные затраты, руб/т 888,74
Затраты на оплату труда, руб/т 79,41
Амортизация основных фондов, руб/т 43,78
Производственная себестоимость, руб/т 1078,24
Полная себестоимость, руб/т 1200,31
Прибыль, тыс. руб. в год 721 969,26
Рентабельность производства, % 15,04
Срок окупаемости капиталовложений, лет 1,1
щим следующими техническими характеристиками, представленными в табл. 1 [6].
Результаты расчета внедрения КГРП для условий доработки запасов участка горных работ «Ерунаковское поле» «Талдин-ского угольного разреза» ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» представлены в табл. 2.
Выполненные технико-экономические расчеты использования технологии КГРП показали, что внедрение в производство комплекса оборудования для условий доработки запасов участка горных работ «Ерунаковское поле» «Талдинского угольного разреза» ОАО «УК «Кузбассразрезуголь», является рентабельным с постоянной ежегодной прибылью.
Таким образом, предлагаемый инвестиционный проект является финансово состоятельным и экономически эффективным. Кроме того, реализация проекта позволит создать рентабельное предприятие с новыми рабочими местами, продукция которого будет иметь спрос на внутреннем рынке. При завершении доработки запасов указанного участка оборудование, возможно, перемещать по предприятиям Кузбасса для доработки запасов в бортах карьеров.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нецветаев А.Г., Григорян А. А., Пружина Д.И. Расчетные и фактические параметры технологии с применением КГРП для отработки пласта Кыргайский 63 на разрезе «Купринский» // Горная промышленность. - 2014. - № 5 (117). - С. 50.
2. Нецветаев А. Г., Репин Л. Н., Соколовский А. В., Юткин А. В. Технология глубокой разработки угольных пластов: анализ опыта внедрения на разрезе «Распадский» // Уголь. — 2005. — № 2. — С. 9-10.
3. Нецветаев А.Г., Кучеренко В.В. Разрез «Распадский» - первый в России опыт добычи угля с применением комплексов глубокой разработки пластов // Горное оборудование и электромеханика. - 2005. -№ 2. - С. 36- 38.
4. Валиев Н. Г., Губанов Д. В. Опыт применения добычных комплексов при комбинированной разработке угольных пластов с использованием новых технологических схем. http://science.ursmu.ru/upload/ doc/2013/05/16/marksheyderiya_geomehanika_i_geotehnologii_chast_2.pdf
5. Зубов В. П., Осминин Д. В. Направления совершенствования технологии разработки угольных пластов с использованием комплексов глубокой разработки пластов (КГРП) // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 5. - С. 25-29.
6. Зубов В.П., Осминин Д.В. Выемка угля в бортах разрезов с использованием комплексов глубокой разработки пластов // Горный журнал. - 2008. - № 5. - С. 37-40.
7. Агафонова А. Б. Обоснование рациональных параметров структурных элементов интегрированных технологий отработки запасов угольных месторождений: дисс. ... канд. техн. наук. — М., 2013. — 156 с. http:// earthpapers.net/obosnovanie-ratsionalnyh-parametrov-strukturnyh-elemen-tov-mtegrirovannyh-tehnologiy-otrabotki-zapasov-ugolnyh-mestorozhd
8. Григорян А. А. Особенности применения комплексов глубокой разработки пластов при сформированном предельном борте карьера в условиях Кузнецкого угольного бассейна http://www.giab-online.ru/ files/Data/2014/08/07_40—44_Grigoryan.pdf
9. Осминин Д. В. Обоснование схем подземной выемки угля с использованием открытых горных выработок: дисс. ... канд. техн. наук. — СПб., 2008. - 188 с.
10. Ромашкин Ю. В. Обоснование технологии и условий выемки угля пологопадающих залежей из бортов открытых выработок: дисс. ... канд. техн. наук. — Красноярск, 2002. — С. 174, 238. fi^
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Чаплыгин Валерий Васильевич1 — кандидат технических наук,
доцент, зав. кафедрой,
e-mail: chief.v.v@yandex.ru,
Малофеев Денис Владимирович1 — инженер,
старший преподаватель,
e-mail: malofeevd.v@yandex.ru,
1 Институт горного дела и геосистем
Сибирского государственного индустриального университета.
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 5, pp. 360-368.
V.V. Chaplygin, D.V. Malofeev
THE USE OF A HIGHWALL MINING SYSTEM ON «ERUNAKOVSKOE FIELD» BRANCH «TALDINSKY COAL MINE» OF UK «KUZBASRAZREZUGOL»
Area of surface mining of «Erunakovskoe the field» of «Taldinskogo coal mine» of UK «Kuzbassrazrezugol» is situated in 50-55 km to the east of the largest industrial center of Kuzbass, cities Kisilevsk, Prokopievsk and Novokuznetsk. Exploitation of the field is begun in 1987 the pit of «Litsvyanskiy». Within bounds of the mountain taking to date, the balance mineral resources of coal are made by about 7,36 million tons. Part of these mineral resources of coal of brand of «G», which makes approximately 3,5 million tons, go away to the side of quarry under the guard spurns of the river of Erunakovka and the village of «Erunakovo».
For the revision of supplies acquisition and drawing on the use Highwall Mining System is recommended on the base of equipment, made the American firm SUPERIOR HIGHWALL MINERS. The executed feasibility study calculations rotined that application of this complex for the revision of supplies of the indicated area of mining is provided term of recoupment of capital investments - 1,1 years; an income is 721 969,26 thousands of rub in a year at profitability of production 15,04 %.
UDC 622.27.326
Key words: revision of mineral resources, coal of brand of «G», surface mining of Kuzbass, Highwall Mining System, economic effective of investment project, combined mining technology, gas pollution reduction.
AUTHORS
Chaplygin V.V}, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Head of Chair, e-mail: chief.v.v@yandex.ru, Malofeev D.V.1, Engineer, Senior Lecturer, e-mail: malofeevd.v@yandex.ru, 1 Siberian State Industrial University, Institute of Mining and Geosystems, 654007, Novokuznetsk, Russia.
REFERENCES
1. Netsvetaev A. G., Grigoryan A. A., Pruzhina D. I. Gornaya promyshlennost'. 2014, no 5 (117), pp. 50.
2. Netsvetaev A. G., Repin L. N., Sokolovskiy A. V., Yutkin A. V. Ugol'. 2005, no 2, pp. 9-10.
3. Netsvetaev A. G., Kucherenko V. V. Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. 2005, no 2, pp. 36- 38.
4. Valiev N. G., Gubanov D. V. Opyt primeneniya dobychnykh kompleksov pri kom-binirovannoy razrabotke ugol'nykh plastov s ispol'zovaniem novykh tekhnologicheskikh skhem (Experience of application of booty complexes at the combined development of coal layers with the use of new flowsheets), available at: http://science.ursmu.ru/upload/ doc/2013/05/16/marksheyderiya_geomehanika_i_geotehnologii_chast_2.pdf
5. Zubov V. P., Osminin D. V. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2008, no 5, pp. 25-29.
6. Zubov V. P., Osminin D. V. Gornyy zhurnal. 2008, no 5, pp. 37-40.
7. Agafonova A. B. Obosnovanie ratsional'nykh parametrov strukturnykh elementov in-tegrirovannykh tekhnologiy otrabotki zapasov ugol'nykh mestorozhdeniy (Ground of rational parameters of structural elements of computer-integrated technologies of working off the supplies of coal deposits), Candidate's thesis, Moscow, 2013, 156 p., available at: http:// earthpapers.net/obosnovanie-ratsionalnyh-parametrov-strukturnyh-elementov-integri-rovannyh-tehnologiy-otrabotki-zapasov-ugolnyh-mestorozhd
8. Grigoryan A. A. Osobennosti primeneniya kompleksov glubokoy razrabotki plastov pri sformirovannom predel'nom borte kar'era v usloviyakh Kuznetskogo ugol'nogo basseyna (Features of application of complexes of deep development of layers at the formed maximum side of quarry in the conditions of the Blacksmith coal pool), available at: http://www. giab-online.ru/files/Data/2014/08/07_40-44_Grigoryan.pdf
9. Osminin D. V. Obosnovanie skhem podzemnoy vyemki uglya s ispol'zovaniem otkry-tykh gornykh vyrabotok (Evaluation of schemes of underground coal mining using open pit mines), Candidate's thesis, Saint-Petersburg, 2008, 188 p.
10. Romashkin Yu. V. Obosnovanie tekhnologii i usloviy vyemki uglya pologopadayush-chikh zalezhey iz bortov otkrytykh vyrabotok (Evaluation of technology and conditions of gently dipping coal mining from pitwalls), Candidate's thesis, Krasnoyarsk, 2002, pp. 174, 238.
