CC BY
45
СЕМИНАР 13
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001”
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© О.И. Казанин, 2001
УДК 553.9:622.03.002.2 =
О.И.Казанин
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Э
ффективность и безопасность отработки выемочных участков требуют решения целого комплекса взаимосвязанных технических задач. К таким задачам относятся:
• корректный выбор очистного оборудования и организации работ в очистном забое, обеспечивающих максимальную производительность очистного забоя и минимальную себестоимость добычи;
• определение рациональных параметров выемочных участков;
• выбор рациональных технологических схем проведения и крепления выработок, обеспечивающих своевременное воспроизводство фронта очистных работ и эксплуатационное состояние выработок в течение срока их службы;
• выбор параметров способов управления газовыделением на выемочном участке, обеспечивающих безопасные условия труда и снятие ограничений нагрузки на очистной забой по газовому фактору.
Решение вышеуказанных задач необходимо производить на основе анализа горногеологических и горнотехнических условий, оценки НДС вмещающего массива и прогноза опасности динамических явлений с учетом пространственно-временных факторов, прогноза га-зовыделения в горные выработки.
Проведенные исследования показали возможность и целесообразность применения схем подготовки и отработки выемочных участков с ис-
пользованием спаренных выработок с податливым целиком между ними на пластах со сложными горно-геологи-
ческими условиями.
Обобщение результатов исследований привело к формированию алгоритма выбора технологии отработки выемочных участков, представленного на рис. Алгоритм включает в себя 25 блоков и позволяет выбрать рациональную технологию подготовки и отработки выемочных участков для заданных горно-геологических условий.
Блок 1. Производится анализ горно-геологических и горнотехнических условий отработки выемочного участка. Данные должны включать сведения о мощности и угле падения пласта, глубине разработки, физикомеханических свойствах пласта и вмещающих пород, оценку опасности пласта и вмещающих пород по динамическим явлениям, газоносности угленосной толщи, влияния сближенных пластов, обводненности и пр., а также возможностях транспортной и вентиляционной сетей по обслуживанию рассматриваемого участка шахтного поля.
Блок 2. Осуществляется выбор средств механизации очистных работ для заданных горногеологических условий, производится проверка несущей способности механизированной крепи и ее типоразмера на соответствие условиям залегания пласта на данном выемочном участке.
Блок 3. Определяется длина лавы и длина выемочного столба с учетом максимального использования средств механизации очистных работ, сокращения числа перемонтажей оборудования, а также тектонических особенностей месторождения.
Блок 4. Для принятых длины лавы и длины столба определяются запасы угля на выемочном участке и его общая стоимость (в текущих ценах для рядового угля). На данном этапе стоимость рядового угля определяется его маркой и основными качественными показателями.
Блок 5. Производится расчет суточной нагрузки на очистной забой и его суточное подвигание
по техническим возможностям выбранного оборудования.
Блок 6. Производится расчет нагрузки на забой по условиям вентиляции при использовании прямоточной с подсвежением схемы проветривания и бесцеликовой схемы подготовки выемочного участка.
Блок 7. Осуществляется сравнение значений нагрузок на забой по техническим возможностям оборудования и по условиям вентиляции. Если нагрузка по условиям вентиляции больше или равна нагрузке по техническим возможностям оборудования, то происходит переход к блоку 19, если нет — к блоку 8.
Блок 8. Производится проверка, применяется или нет дегазация на выемочном участке. Если да - переход к блоку 10; если нет — к блоку 9.
Блок 9. Применяется дегазация для снижения газовыделения в горные выработки, рассчитывается коэффициент эффективности дегазации. Производится переход к блоку 6, где повторно рассчитывается значение нагрузки на забой по условиям вентиляции с учетом эффективности дегазации при бесцеликовых схемах подготовки выемочных участков.
Блок 10. После подтверждения невозможности снятия ограничений нагрузки на очистной забой по газовому фактору при бесцеликовых схемах подготовки с использованием возможностей управления газовыделением средствами вентиляции и дегазации производится переход на схему подготовки выемочных участков спаренными выработками с податливым целиком между ними.
Блок 11. Выполняется расчет нагрузки на очистной забой по газовому фактору с использованием средств вентиляции и дегазации при подготовке выемочного участка спаренными выработками.
Блок 12. Осуществляется сравнение значений нагрузок на забой по техническим возможностям оборудования и по условиям вентиляции. Если нагрузка по условиям вентиляции больше или равна нагрузке по техническим возможностям оборудования, то происходит переход к блоку 17, если нет — к блоку 13.
Блок 13. Предусматривается применение изолированного отвода метановоздушной смеси по специально не поддерживаемой части выработки, примыкающей к выработанному пространству.
Блок 14. Выполняется расчет нагрузки на очистной забой по газовому фактору с использованием средств вентиляции, дегазации и изолированного отвода метановоздушной смеси при подготовке выемочного участка спаренными выработками.
Блок 15. Осуществляется сравнение значений нагрузок на забой по техническим возможностям оборудования и по условиям вентиляции. Если нагрузка по условиям вентиляции больше или равна нагрузке по техническим возможностям оборудования, то происходит переход к блоку 17, если нет — к блоку 16.
Блок 16. Поскольку применение спаренных выработок с податливым целиком между ними и использование всего комплекса средств управления газовыделением, включающего вентиляцию, дегазацию и изолированный отвод метановоздушной смеси не позволили снять ограничения нагрузки на забой по газовому фактору, для эффективной и безопасной отработки пласта на данном участке необходима его предварительная дегазация одним из региональных методов (скважинами с поверхности или из выработок другого пласта), либо применение технологии его отработки с использованием инертных сред. После этого — переход к блоку 1.
Блок 17. Производится предварительный выбор технологии проведения и поддержания спаренных выработок с учетом необходимости своевременного воспроизводства фронта очистных работ при заданных параметрах выемочного столба и расчетной скорости подвигания очистного забоя.
Блок 18. Определяются геометрические параметры целика и спаренных выработок на основе оценки НДС массива и его изменений по мере развития выработанного пространства.
Блок 20. Производится расчет параметров паспорта проведения и крепления выработок с учетом необходимости обеспечения требуемых с точки зрения управления газовыделением сечений в течение всего срока службы.
Блок 21. Определяются затраты на подготовку и отработку выемочного столба при выбранных технологиях очистных работ, проведения и крепления выработок, управления газовыделением.
Блок 22. Определяется разность между стоимостью добываемого на выемочном участке угля и затратами на подготовку и отработку этого выемочного участка. В том случае, если эта раз-
ность больше нуля, то отработку участка можно считать целесообразной, производится переход к блоку 25; в противном случае переход к блоку 23.
Блок 23. Отдельно решается вопрос о целесообразности отработки данного выемочного участка по предлагаемой технологии в данный момент времени с учетом общей ситуации на шахте. В случае положительного решения производится переход к блоку 25; в другом случае — к блоку 24.
Блок 24. Производится пересмотр стратегии развития горных работ на шахте с целью обеспечения ее устойчивой бездотационной работы. Далее — возврат к блоку 1.
Блок 25. Производится переход к следующему выемочному столбу согласно принятой стратегии развития горных работ на шахте.
Далее работы по предлагаемому алгоритму могут быть либо продолжены для условий нового выемочного участка, либо прекращены (блок 26).
Предлагаемый алгоритм позволяет на стадии проектирования определить экономические пер-
Макиналли П. Как сделать российские шахты
спективы отработки отдельных участков пластов, выбрать рациональную технологию, определить необходимость и целесообразность перехода от бесцеликовых схем подготовки выемочных участков к использованию спаренных выработок.
Как показывают расчеты, экономический эффект от внедрения технологии подготовки и отработки выемочных участков спаренными выработками с податливым целиком между ними по пласту "Четвертый" в поле шахты "Комсомольс-кая" составит по сравнению с бесцеликовой технологией более 5,75 млрд. рублей (в ценах 1996 г.) на один выемочный столб. Кроме того, увеличение скорости подви-гания очистных забоев по пласту "Четвертый" создает условия для повышения нагрузки на очистные забои вышележащего пласта "Тройной", для которого пласт "Четвертый" является защитным.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
// Уголь. - 1999. - № 9. - с. 46-50.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ =
^7
Казанин Олег Иванович - кандидат технических наук, доцент, декан горного факультета Воркутинского горного института, филиала Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета).
1
Анализ горно геологических условий
Выбор средств механизации очистных работ
Определение 1 и Ь, с учетом возможностей средств механизации 3 очистных работ и горно геологических условий (наличие нарушений)
Определение стоимости рядового угля на выемочном участке, Ц
5
Расчет А, У_ по техническим возможностям оборудования
6
Расчет А , (схема бесцеликовая)
Да
Применение дегазации
1 Г <>>ц|дегазация|*11^
10 Переход на схему: с целиками + дегазация
1
.11
ехнологии проведения и поддержания 1 ночной выработки и вент. сбойки
Применение региональных' способов дегазации
16
13
Применение изолированного отвода МВС
14
Выбор технологии проведения и поддержания I7 спаренных выработок с учетом V ,
Определение геометрических параметров целика и18 выработок на основе оценки НДС массива с учетом пространственно-временных факторов
20
Расчет параметров паспорта проведения и крепления выработок
Расчет затрат на подготовку и отработку выемочного участка, З
> З.у Да ^»^елесообразн^. Нет
г > ^Хчотработка11І.іі*,,,',,г 1
Переход к следующему выемочному участку согласно принятой 25 стратегии развития горных работ на шахте
Пересмотр стратегии развития 2 горных работ на шахте
Конец 2^
Рис. Выбор технологии отработки выемочных участков в сложных горно-геологических условиях
4
