CC BY
29
УДК 622.06:622.272 (574.3)
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ВЫЕМКИ МАЛОМОЩНЫХ И СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ ПЛАСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШАХТНОЙ ПОРОДЫ В ПОДЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ
В.Ф. Дёмин, Т.В. Дёмина
Карагандинский государственный технический университет Ул. Б. Мира, 56, 470075 Караганда, Республика Казахстан
Создана технология эффективной выемки маломощных и сложноструктурных пластов с использованием шахтной породы.
В современных условиях, характеризующихся возрастающей интенсификацией и концентрацией горного производства с ограниченными возможностями капитальных вложений в обновление основных фондов и реконструкцию угольных предприятий, рациональное использование имеющихся на шахтах георесурсов приобретает особую важность.
Отработка запасов Карагандинского угольного бассейна с момента освоения по настоящее время велась преимущественно из мощных и средней мощности пластов, в которых залегают малозольные коксующиеся угли. На Промышленном, Майкудукском и Саранском участках — это угольные пласты к7, к10 К12, к^, К14, к18, в Шерубай-Нуринском и Тентекском угленосных районах — соответственно, пласты к7, кю К]2, к^, Дш-п, Дв, т, и т3. Дефицитные коксующиеся угли марок Ж, КЖ, К, КО и ОС могут быть также получены при разработке сложноструктурных, тонких и сближенных пластов в Карагандинском районе — К4, Кб, к9, кц, к16, кп, К]9, к2о, на отдельных участках — из пластов к^, к]4и к]8; в Шерубай-Нуринском и Тентекском районах — из пластов к1Ь к15, к)7, К18, дь д2, д4) Д5, д7, д9, дю и Дц, балансовые запасы которых только на действующих шахтах составляют 814 млн т.
В ближайшей перспективе (в течение 10-30 лет) запасы коксующихся углей марок КЖ, К, КО и КС, залегающие в пластах средней мощности и мощных, будут отработаны и возникнет необходимость в восполнении потребности в углях этих марок посредством добычи их из маломощных и сложноструктурных пластов.
К маломощным пластам нами, в отличие от известных классификаций, отнесены тонкие пласты и нижнего диапазона средней мощности (до 1,8 м). Выбор этого значения обусловлен необходимой величиной присечки боковых пород по сечению проводимых подготовительных выработок, которая в этом случае составляет более половины попутно добываемого объема горной массы.
К сложноструктурным пластам причислены пласты смешанного строения с несколькими угольными пачками, разделенные породными прослойками и по кондициям отнесенные к балансовым или забалансовым запасам при разработке их соответственно селективным либо валовым методом (рис. 1).
Рис. 1. Классификация запасов угля в маломощных, сложноструктурных пластах и технологии их выемки
Мировой опыт разработки маломощных и сложноструктурных пластов показывает, что при высокой нагрузке на лаву (до 10-15 тыс. т/сут.) порода, получаемая от проведения и поддержания горных выработок, селективной выемки сложноструктурных пластов, может выдаваться на поверхность, что обуславливает значительный экологический ущерб и затраты на ее транспортирование, отвалообразование, или складироваться в шахте.
Размещение породы в шахте с выкладкой ее в охранные бутовые и закладочные массивы обеспечит полноту выемки запасов угля, сгладит неравномерности проявления горного давления в очистном забое и на его сопряжениях.
В Карагандинском бассейне в тонких пластах сосредоточено около 20% всех запасов, в основном коксующихся углей, однако добыча из них (в среднем — 5%, максимально в 2002 г. — 10%) существенно отстает от объемов угля, добываемого из пластов средней мощности и мощных из-за отсутствия эффективных технологических схем и средств разработки.
Общие ресурсы кондиционных углей коксовых марок в бассейне составляют 4,9 млрд т, в том числе по районам: Тентекскому — 1210,5, Шерубай-Нуринс-кому — 919,2 и Карагандинскому — 2767,9 млн т. Подготовлено к освоению 1490 млн т запасов коксующихся углей бассейна. Разведанные, резервные и перспективные запасы составляют 3372 млн т. По районам распределение общих промышленных запасов, в том числе по маломощным пластам в пределах шахтных полей действующих шахт следующее: Промышленный участок — 15,0 и 14,4% запасов, Саранский участок — 15,5 и 9,6% запасов, Шерубай — Нуринский район — 20,7 и 19,0% запасов и Тентекский район — 48,7 и 46,9% запасов.
В маломощных пластах сосредоточено 695,9 млн т, или 46,7% всех балансовых запасов коксующихся углей. В бассейне на действующих шахтах 16 пластов сложного строения с промышленными запасами 118 млн т. Общая величина забалансовых запасов составляет 275,5 млн т (18,5% от балансовых запасов), которые на 91,8% сосредоточены на маломощных пластах.
При нынешних темпах развития шахтного фонда коксующихся углей без маломощных пластов хватит на шахтах Промышленного участка на 10-30 лет, в том числе в пределах действующих горизонтов — 10-15 лет; на Саранском участке — на 43 года и 10 лет; на Шерубай-Нуринском районе — 83 года и 30 лет и на Тентекском районе — на 6-29 и 4-9 лет.
На основе выявленных рациональных элементов синтезированы технологические схемы очистных работ [1, 2], адаптированные к условиям высокопроизводительной разработки маломощных и сложноструктурных пластов (рис. 2), сгруппированные по следующим отличительным признакам: с предварительным проведением и охраной парных выемочных выработок бутовыми полосами (А, И) или целиками угля (Б), с одиночными выработками (В) и без предварительной их проходки: с опережением (Д) или отставанием (Г) от фронта очистных работ; с комбинированной отработкой выемочных столбов (Е); с короткими лавами (Ж), в том числе с тупиковыми забоями (3); с газодренажными выработками (К) и с сооружением выработок (Л) в выработанном пространстве.
Экономико-математическое моделирование технологических схем очистных работ позволило установить их оптимальные параметры и область целесообразного применения отработки маломощных и сложноструктурных пластов в зависимости от влияющих горно-геологических и горнотехнических факторов (рис. 3).
При вынимаемой мощности пласта 0,8-1,75 м, нагрузке на очистной забой — 3500-4500 т/сут., длине лавы 345-275 м и протяженности выемочного столба 2,5-3,3 км, оптимальными являются схемы с оформлением создаваемых и поддержанием пройденных выемочных выработок за лавой (рис. 4).
2,5-3,0 км
2,5-3,0 км
24-3,0 км
1 I
для смежного столба
ш:
зф. ж
ввШ
тй
□ааоп
1
Рис. 2. Технологические схемы выемки маломощных и сложно-структурных пластов
т, м
Рис. 3. Определение оптимальных параметров технологических схем Ку — коэффициент устойчивости боковых пород;
Н, — длина выемочного столба и лавы, км; м;
Асуу — суточная нагрузка на лаву, т
— оптимальная и возможная область применения
Рис. 4. Область эффективного применения технологических схем выемки маломощных и сложноструктурных пластов
Применение предлагаемых технологических решений позволит повысить эффективность горных работ и вывести Карагандинский бассейн на качественно новый уровень его развития.
ЛИТЕРАТУРА
1.Дёмин В.Ф. Механизм создания математической модели установления оптимальной схемы технологии выемки маломощных пластов // Вестник КазНТУ им. К.И. Сат-паева. — Алматы, 2003. — № 1. — С. 75-80.
2. Квон С.С., Дёмин В.Ф., Сон Д.В. и др. Методические положения по анализу и синтезу технологических схем очистных работ // Труды университета. — Караганда, Кар-ГТУ, 2003. — № 3. — С. 42-45.
3. Воробьёв А.Е., Лоцев Г.В. Подземная разработка угольных месторождений. — Ош., 2006.
THE METHODOLOGICAL APPROACH TO CREATION OF TECHNOLOGY OF DREDGING OF THIN BED SEAM AND COMPLEX-STRUCTURED LAYERS WITH USE OF MINING BREED IN UNDERGROUND CONDITIONS
V.F. Demin, T.V. Demina
State Technical University of Karaganda B.Mira's st. 56, 470075 Karaganda, Republic Kazakhstan
Development of technology of efficient getting of weak and complicated structure seams with mine rock use.
Дёмин Владимир Федорович, доктор технических наук, заведующий кафедрой разработки месторождений полезных ископаемых Карагандинского государственного технического университета.
Дёмина Татьяна Владимировна, ассистент кафедры к, рудничной аэрологии и охраны труда Карагандинского щ государственного технического университета.
