CC BY
36
Конечной целью деятельности разрезов является создание и систематическое поддержание углепотоков. В свою очередь углепотоки подразделяются на внутренние (функционирующие внутри разреза) и внешние -между разрезом и потребителем (рис. 1). При наличии центральных (районных) обогатительных фабрик (ЦОФ) в качестве отдельных предприятий они и являются для разрезов потребителями, а углепотоки между разрезами и ЦОФ - внешними. Для восточных районов открытых разработок такое явление не характерно. Здешние обогатительные фабрики или входят в состав разрезов (Черемхово), или являются, как разрезы, цехами горного предприятия (Нерюнгринские разрез и ОФ в составе ГУП "Якутуголь").
Качество углепотоков, характеризуемое для энергетических углей в первую очередь их зольностью и теплотворной способностью, существенно сказывается как на техникоэкономических, так и экологических результатах работы потребителей. В целом качество угля образуется и изменяется на стадиях формирования сырьевой базы (месторождения), технологий добычи и переработки.
Считалось, а во многих случаях и сейчас считается, что для горняков геология месторождения, в частности морфология угольных пластов, их строение (структура), линейные и объемные размеры и качество, определяемые кондициями, являются заданными, результатами геологоэкономической оценки, в которой горняки принимают весьма отдаленное участие. Такое положение надо менять. Роль горняков в формирова-
нии сырьевой базы, которую они должны осваивать и которая в большой степени зависит от принимаемой техники и технологии разработки, должна быть резко усилена.
Ранее нами были определены [1] возможные структура угольных месторождений и направления ее изменения. Уменьшение кондиционной (выемочной) мощности угольного пласта и максимальной мощности внутрипластового породного прослоя, входящего в подсчет запасов, повышает качество добываемого угля, но это связано. как правило, с 4юрмированием новой технологии добычных работ.
Анализ состояния сырьевой базы открытой угледобычи и возможных направлений ее реструктуризации, результатов выполненных исследований по совершенствованию техники и технологии на разрезах Восточной Сибири и Дальнего Востока. качества добываемого при этом угля и существующих технических условий на него позволяет рекомендовать следующую методологию формирования технологий открытой разработки сложноструктурных угольных месторождений (рис. 2).
1. Устанавливаются факторы, в совокупности определяющие в конкретных условиях возможный круг технологий разработки. Эти факторы целесообразно дифференцировать по группам: сырьевой, горной, переработки, сжигания (энергетики).
Факторы сырьевой группы в совокупности можно характеризовать как основные параметры кондиций. Для энергетических углей к ним относятся в первую очередь минимальная мощность угольного пласта, максимальная мощность входящего в подсчет запасов породного прослоя, предельная
зольность угля по пластопересече-нию. Для оценки влияния этих факторов предлагается осуществить для совокупности структурных колонок детальной и эксплуатационной разведки укрупненные компьютерные расчеты указанных параметров при их изменении: выемочных мощностей от 0,1-0,2 м до 1-1,5 м, предельной зольности от 25 % до 45 % с заданным шагом.
Непосредственно с морфологией и структурой месторождения, физикотехническими свойствами угля и пород связана область возможных технологий добычных и вскрышных работ, применяемой техники. В настоящее время это механические и гидравлические лопаты, комбайны, драглайны, буровые станки, автомобильный, железнодорожный и конвейерный транспорт.
Вопросы обогащения являются актуальными для каменных углей и обязательно должны рассматриваться при разработке соответствующих месторождений.
Технологии сжигания углей, установленные зависимости влияния на них и технико-экономические показатели ТЭС качества поставляемой угольной продукции также являются важной факторной составляющей системы принятия решений по технологии разработки угольных месторождений.
2. В соответствии с установленными факторами выделяются геологоэксплуатационные (геолого-
технологические) участки месторождения (ГЭУ), отличающиеся:
• структурой угольных пластов и групп пластов - рассредоточенной, сосредоточенной или рассредоточен-но-сосредоточенной;
• степенью угленасыщенности;
• горногеологическими и горнотехническими условиями.
При выделении ГЭУ необходимо использовать ценный опыт геологоразведочных организаций, который целесообразно дополнить рассмотрением возможных технологий разработки участков в различной последовательности, в том числе и при отказе от разработки с изменением конечного контура разреза.
Геолого-эксплуатационные уча-
стки могут выделяться как в плане (привычный случай), так и по глубине месторождения, что характерно именно для брахисинклиналей и связано с принимаемым порядком их разработки. Так, например, на Туг-нуйском разрезе с учетом приведенных положений целесообразно, помимо ГЭУ № 1 и ГЭУ № 2, в пределах первого участка выделить дополнительно участок, охватывающий комплекс пластов 6-8, отработка которого может осуществляться как совместно, так и независимо от участка вышележащих пластов.
Аналогичная картина характерна для Бикинского, Эльгинского и Та-ванталгойского и многих других угольных месторождений, рассредоточенной и рассредоточенно-сосредоточенной структуры.
Рис. 1. Схемы внутренних и
внешних углепотоков:
а, б, в - соответственно при отсутствии обогащения угля, его обогащении на горном предприятии и поставках угля на ЦОФ; РУ - рядовой уголь; УК - угольный концентрат
3. Рассматриваются возможные результаты структуризации и реструктуризации угольных пластов и отдельных геолого-эксплуатационных участков, а также требуемые при этом технологии разработки. При этом различаются три характерных случая:
• месторождение не структуирова-лось, угольные пласты не отстраивались, представлена только первоначальная геологическая информация (в основном колонки разведочных скважин);
• месторождение структурировано, но не разрабатывалось (находится в резерве), выделены и отстроены промышленные угольные пласты в соответствии с принятыми в ТЭО кондициями, подсчитаны запасы;
• месторождение разрабатывается, действующий разрез оснащен парком горного и транспортного оборудования, в большей или меньшей степени соответствующего принятым кондициям на уголь.
Первый случай является наиболее общим. Во втором случае принятый вариант кондиций и отстроенные для него геологические разрезы целесообразно считать базовыми. В третьем случае базовыми являются существующее положение горных работ, применяемые техника и технология.
На этом этапе укрупненные расчеты изменения показателей кондиций на уголь по данным структурных колонок рекомендуется выполнять при использовании в качестве критерия максимума суммарного влияния рассматриваемого кондиционного показателя на изменение структуры разведочной выработки. Алгоритм и программа этой процедуры с применением метода динамического программирования разработаны проф. С.Д. Коробовым [2]. Сравнительные результаты проведенных расчетов, в первую очередь по средним показателям мощностей угольных пластов, зольности и запасов угля, позволяют судить о целесообразности дальнейшего рассмотрения различных вариантов
кондиций на уголь и структуры месторождения или отдельных его участков.
Выполненные компьютерные
расчеты показали актуальность рассмотрения вопросов реструктуризации Черемховского и участка комплекса пластов 6-8 Олонь-
Шибирского месторождений и, наоборот, неактуальность этих вопросов при разработке Бикинского месторождения.
4. При положительной предварительной оценке выполняется структуризация (в первом случае) или реструктуризация (во втором и третьем случаях) угольных пластов и геологоэксплуатационного участка. При этом целесообразно использовать компьютерные методы стратификации угольных пластов, разработанные в Германии и России.
5. Уточняются параметры геоло-го-эксплуатационных участков при одном или нескольких вариантах кондиций на уголь, выделяются на каждом участке добычные и вскрышные технологические зоны. Вскрышные зоны в свою очередь разделяются на бестранспортные и транспортные в соответствии с применяемыми комплексами оборудо-
вания. При разработке сближенных угольных пластов пологого месторождения на ГЭУ выделяются обычно одна добычная зона и бестранспортная вскрышная зона (основной вскрышной уступ). При разработке свиты рассредоточенных пологих угольных пластов число технологических зон (как добычных, так и вскрышных) увеличивается. Особенно это характерно для месторождений сосредоточенно-рассредоточен-ной структуры, представленных несколькими группами промышленных угольных пластов. Две вскрышные зоны (бес-транс-портная и транспортная) обычно выделяются по породам нижнего междупластья, а транспортные вскрышные зоны - над каждым вышележащим угольным пластом. Не исключается выделение бестранспортных вскрышных зон и над вышележащими угольными пластами. Специфическими чертами характеризуется сочетание бестранспортной вскрышной и добычной зон при использовании в последней тонкослоевой выемки
[I].
6. Определяются возможные участко-варианты механизации
вскрышных и добычных работ. Варианты отличаются видами и типоразмерами средств выемки и транспорта, зависят в первую очередь от структуры угольных пластов на участке, размеров последнего и технологических зон, физико-технических свойств пород. При этом возможные участко-варианты механизации зависят от
взаимосвязи смежных ГЭУ, особенно по глубине месторождения. Бестранспортные вскрышные зоны и соответствующие комплексы оборудования над всеми или отдельными вышележащими угольными пластами пологого залегания могут назначаться только при отсыпке временных внутренних отвалов или отказе от вовлечения в отработку нижележащих пластов.
Для отработки буроугольных пластов мощностью 1-2м и более могут приниматься роторные экскаваторы ЭР-1250, ЭРП-800Г, каменноугольных - мехлопаты с ковшом 5-10м3; для выемки маломощных пластов рас-
сматриваются также шнеко-
фрезерные машины, гидравлические лопаты, погрузчики [I]. Число участко-вариантов механизации для одного ГЭУ, как показывает накопленный опыт, изменяется от двух-трех до десяти.
7. Выполняется предварительный
геометрический компьютерный анализ поля разреза, предполагающий использование математических моделей месторождения и самих горных работ по технологическим зонам. При этом осуществляются вариантные расчеты по геолого-
эксплуатационным участкам и технологическим зонам. Исходная для расчетов геологическая информация представлена структурными колонками разведочных сква-жин, планом их расположения, геологическими разрезами с построенными угольными пластами по вариантам кондиций. Компьютерные подсчеты объемов вскрышных пород и угля, его качества по блокам, этапам под-вигания фронта, технологическим зонам и геолого-эксплуатационным участкам позволяют быстро рассмотреть достаточное число вариантов порядка развития горных работ, отобрать группу предпочтительных вариантов для детального анализа, подготовить материалы для обоснования календарных объемов вскрышных и добычных работ, качества добываемого угля.
8. На основании выделенных технологических зон, участко-вариантов механизации и полученных результатов развития фронта
осуществляются расчеты комплексов оборудования и технологических схем вскрышных и добычных работ по известным и вновь разработанным методикам [I]. Расчеты выполняются для характерных этапов горных работ. Техникоэкономические показатели работы отдельных видов карьерного транспорта определяются с использованием моделей, разработанных в ИГД им. А.А. Скочинского. При тонкослоевой выемке реструктурированных угольных пластов малой мощности забоями-площадками, когда используются шнеко-фрезерные
Рис. 2. Общий алгоритм формирования технологии открытой разработки сложноструктурного угольного месторождения
машины, гидравлические лопаты или погрузчики, а вскрышные работы осуществляются с перевалкой породы в выработанное пространство, особое внимание при расчетах технологических схем должно быть уделено организации работ в экскаваторном блоке. Как показывают исследования, от этого существенно зависит эффективность разработки.
9. С использованием установленных параметров технологических схем выполняются вариантные или оптимизационные расчеты развития горных работ и производительности разреза по горной массе. Основными требованиями к принимаемому порядку развития горных работ являются интенсивная отработка мощных малозольных угольных пластов, повышение качества добываемого угля, обеспечение возможности применения бестранспортных технологий вскрышных работ и отсыпки внутренних отвалов.
Переборные компьютерные расчеты производятся с определением объемов горной массы и качества угля по этапам подвигания фронта для рассматриваемых вариантов реструктуризации участка (месторождения) и развития горных работ. Далее осуществляется анализ сравниваемых вариантов порядка развития горных работ по итоговым объемным, линейным и относительным показателям (длина фронта, качество добываемого угля, коэффициент вскрыши и др.), при заданной или рассчитываемой производительности разреза по углю определяются сроки отработки этапов, требуемая скорость подвигания фронта и возможность ее реализации. Календарные объемы вскрышных работ и в
целом горной массы, добычи угля и его качества (зольности, спекаемо-сти и др.) в этом случае определяются на основании средних объемов и качества угля, транспортной и бестранспортной вскрыши по этапам с учетом сроков их отработки и требования наиболее полного размещения пород в выработанном пространстве для варианта развития горных работ, обеспечивающего это требование и наилучшие объемные показатели.
Оптимизационные расчеты развития горных работ с применением моделей линейного и нелинейного программирования, технологических и экономических критериев позволяют за рассматриваемый период времени однозначно определить положение горных работ, их объемные, качественные, линейные и относительные показатели. Наиболее целесообразно использование оптимизационных методов в сложных горногеологических условиях разработки брахисинклинальных месторождений (Нерюн-гринский, Лучегор-ский, Экибастузский разрезы).
10. С учетом выполненных расчетов по развитию и календарному распределению горных работ уточняются количественные и качественные показатели углепотоков. расстановка основного горного оборудования и параметры технологических схем, осуществляется их окончательная оценка и выбор по принятому экономическому критерию или с использованием системы многокритериальных оценок.
Предлагаемая методология предусматривает комплексное обоснование технологии открытой разработки сложноструктурных уголь-
ных месторождений, включающее структуризацию или реструктуризацию месторождения (участка), выделение геолого-
эксплуатационных участков и технологических зон, геометрический анализ данных зон, установление рациональных порядка развития горных работ и их технологических схем, углепотоков и их качества.
Методология применена в горногеологических условиях Олонь-Шибирского, Черемховского, Не-рюнгринского и Бикинского угольных месторождений.
Новые технологические решения характеризуются:
• одновременной разработкой отдельных рассредоточенных пластов и их групп, позволяющей повысить производительность разреза по углю, приблизить сроки и увеличить объемы внутреннего отвалообразо-вания, улучшить условия вскрытия рабочих горизонтов;
• дифференцированным формированием технологий разработки по геолого-эксплуатационным участкам поля разреза с учетом возможностей их отдельной реструктуризации;
• многократной оценкой (укрупненной и детализированной) возможных результатов применения комплексов горного и транспортного оборудования и технологических схем;
• рациональными параметрами технологических схем разработки сложно-структур-ных угольных пластов тонкими выемочными слоями при использовании гидравлических экскаваторов, погрузчиков и фрезерных комбайнов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Щадов В.М.. Открытая разработка сложноструктурных геометрического анализа при освоении рудных месторождений от-
угольных месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока - крытым способом. Дисс. на соиск. уч. степ. д.т.н. - М.: МГГУ, 1994.
М.: Изд. МГГУ, 1998. -298с. -324с.
2. Коробов С.Д.. Разработка оптимизационных методов горно-
Щадов, Владимир Михаилович кандидщ юхнических наук, замесшю.и. руководи-ю.1н комиюш по ую.п.ной промыт.юнносш при Мишошнсрю РФ.
Файл: ЩАДОВ
Каталог: 0:\С диска по работе в универе\01АВ_20\01АВ4_00\ВСЕ
Шаблон: С:\и8ег8\Таня\АррБа1а\Яоат^\Мюго80Й\Шаблоны\Когта1^о1т
Заголовок: Методология формирования технологии открытой разработки
сложноструктурных угольных месторождений Содержание:
Автор: Гитис Л.Х.
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 12.04.2000 10:56:00
Число сохранений: 9
Дата сохранения: 04.12.2008 16:30:00
Сохранил: Таня
Полное время правки: 62 мин.
Дата печати: 04.12.2008 16:41:00
При последней печати страниц: 4
слов: 2 452 (прибл.)
знаков: 13 983 (прибл.)
