CC BY
48
УДК 622.271.3:622.013.364.2
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ УГЛЯ ПРИ ОТРАБОТКЕ ДИЗЪЮНКТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ
SOME RESULTS OF COAL LOSSES CALCULATION AT DISJUNCTIVE DISLOCATIONS MINING
Федотов Андрей Александрович
старший горный мастер, e-mail: barracudaf@mail.ru Fedotov Andrey А. 1, major foreman Гарина Екатерина Александровна 2'3, ведущий инженер, аспирант, e-mail: garina e@mail.ru Garina Ekaterina A. 2'3,leading engineer, postgraduate Кокурин Денис Анатольевич 4, начальник материального склада, e-mail: barracudaf@mail.ru Kokurin Denis A. 4, head of material warehouse
1 Виноградовский угольный разрез, ПАО «КТК», 652673, Беловский район, п. Каракан
1 PJSC КТК, Kemerovo region, Belovo district, Karakan, Vinogradovsky open-pit mine, 652673, Russian Federation
2 ООО «Сибирский институт горного дела», 650066, г. Кемерово, пр. Притомский, д. 7/2
2 LLC «MEIS», 7/2 Pritomsky Avenue, Kemerovo, 650066, Russian Federation
3 Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, Россия, 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28
3 Т. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28 street Vesennyaya, Kemerovo, 650000, Russian Federation
4 Филиал «Кедровский угольный разрез» ОАО «УК «Кузбассразрезуголь», 650903, Кемерово, п. Кедровка, ул. Советская, 5
4 Branch «Kedrovsky open pit» JSC «Coal company «Kuzbassrazrezugol'», 5 street Sovetskaya, Kemerovo, Kedrovka, 650903, Russian Federation
Аннотация. В данной статье приведены результаты расчета потерь угля при отработке обратными гидравлическими лопатами сложных участков: зон пликативных и дизъюнктивных нарушений. Установлены зависимости потерь угля от мощности пласта. Предложены технологические схемы отработки угольных пластов в зонах нарушений.
Abstract: The results of calculating the coal losses at mining by backhoes in areas plicative and disjunctive dislocations are given in this article. The dependences of coal losses from the seam thickness are determined. Technological schemes of coal seams mining in the areas of dislocations are proposed.
Ключевые слова. Открытые горные работы, потери угля, разрывные нарушения, технологические схемы.
Keywords: open-pit mining, coal losses, disjunctive dislocations, technological schemes.
Для обобщенного расчёта потерь угля в сложных условиях (зоны пликативных и дизъюнктивных нарушений) целесообразно принять за основной критерий, влияющий на количественный уровень потерь, длину породоугольного контакта [1-4]. Но и в этом случае нам представляется весьма сложным унифицировать условия разработки, поскольку параметры залегания, например, синклинальных складок могут существенно разниться. Например, может изменяться угол падения крыльев складки, ширина ее замковой части, строение самой складки (простой или сложный пласт) и т.д. В связи с этим
предпринята попытка определить потери угля в сложных условиях, опираясь на изменение только основных параметров.
Для примера изучим антиклинальную складку в карьерном поле разреза «Кедровский», осложненную разрывным нарушением, по разведочной линии Х1УЬ (рис. 1.)
Максимальная мощность пласта на этом участке составляет 17,8 метра, минимальная - около 2 метров. Технологические схемы этапов отработки этой антиклинальной складки приведены на рис. 2-6. Данная зона представляет собой породоугольную панель [5-7]. В качестве основного оборудования
Рис. 1. Фрагмент геологического разреза по разведочной линии Х1УЬ
/1 - А
Рис. 2. Отработка развала взорванной горной массы над замком антиклинали
для отработки были приняты обратные гидравлические лопаты как наиболее часто используемые экскаваторы для работы в угленасыгценных зонах [8, 9].
Логично предположить, что определение площади (и объема) угля для последующих расчетов сведется только к текущим условиям на конкретном участке. Изменение всех параметров залегания пласта может дать неограниченное количество вариантов расчета, поэтому за изменяющийся параметр была принята мощность пласта, поскольку в реальных условиях данный участок как раз
отличается невыдержанностью пласта по мощности. Отработка панели ведется слоями высотой до 5 м, согласно рекомендаций [6, 10, 11].
При расчетах принимались следующие значения: толщина срезаемого слоя угля в кровле пласта 0,07 м, в почве 0,07-4), 1 м, толщина угля, теряемого на породоугольном контакте, составляет 0,05-0,07 м.
Расчетные значения приведены в табл. 1.
Графическая интерпретация полученных результатов приведена на рис. 7.
Рис. 3. Отработка развала для обеспечения доступа к нарушенной части пласта
Рис. 4. Выемка угольного пласта в замковой
части антиклинали
г-г
3 м. д-д - Р • ''Л Г" // „
к \ ч
0 в""
у
/ /
х-
Таблица 1. Расчётные данные потерь угля при отработке антиклинальной складки по Х1УЬ р.л.
Общая площадь угля в породоугольной панели, м2 (%) Потери угля, м2 (%) Площадь чистых угольных пачек
при зачистке рабочей площадки при зачистке кровли пласта в почве пласта в зоне тектонических нарушений (на 1 м)
мощность пласта 17,8 м
м2 1169,89 0 23,56 13,86 2,28 1130,19
% 100 0,000 2,014 1,185 0,195 96,607
мощность пласта 16,2 м
м2 961,5 0 21,3453 12,55716 2,06568 925,5318
% 100 0,000 2,220 1,306 0,215 96,259
мощность пласта 14 м
м2 790,2 0 19,3495 11,383 1,8725 757,594
% 100 0 2,4486 1,440 0,2369 95,873
мощность пласта 4 м
м2 58,9 0 5,2824 3,107 0,5112 49,998
% 100 0 8,9684 5,276 0,8679 84,88
0 5 10 15 пл., м
Рис. 7. Зависимость потерь от мощности угольных пластов в зонах антиклинальной складчатости
Для последующего расчёта принята зона разрывного нарушения по р.л.ХУа (рис. 8).
Мощность пласта на этом участке изменяется примерно в таких же пределах - от 2 до 17,7 м. Прочие условия расчёта были приняты аналогично предыдущим.
Результаты представлены в табл. 2.
Графическая интерпретация полученных результатов приведена на рис. 9.
При общей примерно одинаковой качественной картине изменения потерь есть существенные отличия в количественном отношении. Поясняющая схема представлена на рис. 10.
Рис. 8. Фрагмент геологического разреза по разведочной линии ХУа
Таблица 2. Расчетные данные потерь угля при отработке разрывного нарушения по ХУа р.л.
Общая площадь угля в породоугольной панели, м2 (%) Потери угля, м2 (%) Площадь чистых угольных пачек
при зачистке рабочей площадки при зачистке кровли пласта в почве пласта в зоне тектонических нарушений (на 1 м)
мощность пласта 17,7 м
м2 649,65 9,118 6,58 16,34 2,85 614,762
% 100 1,404 1,013 2,515 0,439 94,630
мощность пласта 15 м
м2 462,1 7,69 5,549 13,781 2,404 432,675
% 100 1,66 1,201 2,982 0,52 93,632
мощность пласта 13м
м2 296,94 6,164 4,448 11,047 1,927 273,353
% 100 2,076 1,498 3,72 0,649 92,057
мощность пласта 8 м
м2 131,97 4,105 2,963 7,357 1,283 116,261
% 100 3,11 2,245 5,575 0,972 88,097
мощность пласта 4 м
м2 33 2,053 1,481 3,678 0,642 25,145
% 100 6,22 4,489 11,147 1,944 76,2
мощность пласта 3 м
м2 8,215 1,025 0,74 1,837 0,32 4,293
% 100 12,475 9,003 22,357 3,9 52,265
0 5 10 15
Рис. 9. Зависимость потерь от мощности угольных пластов в зоне взброса
Рис. 10. Сравнение зависимостей потерь от мощности угольных пластов в зонах антиклинальной
складчатости и в зоне взброса
Анализ рис. 10 позволяет заключить следующее:
При мощности отрабатываемого пласта 7 м и более потери в зонах пликативных и дизъюнктивных нарушений отличаются друг от друга незначительно и характер их изменения практически совпадает. При мощности пласта менее 6-7 м в зонах разрывных нарушений происходит резкий скачок уровня потерь, доходящий до 50% при мощности пласта 2 м, в то время как при отработке складок эта величина составляет чуть менее 20%.
Следовательно, первоочередное внимание при составлении проектов необходимо уделять технологии отработки угольных пластов именно в зонах разрывных нарушений.
Изложенное выше позволяет сделать следующие выводы.
г сложность строения угольных пластов, с одной стороны, и несовершенство расчетных
методик определения потерь угля при ведении открытых горных работ обусловливают необходимость создания нового подхода [12] к расчету и нормированию потерь в зонах геологических нарушений;
г основным фактором, влияющим на уровень потерь угля в зонах нарушений, является длина породоугольного контакта в пределах отрабатываемой панели (заходки); к прочим факторам относится тип нарушения (пликативное, дизъюнктивное) и его параметры, а также параметры угольного пласта (мощность) и вид применяемого оборудования;
г потери угля при отработке разрывных нарушений выше, чем при отработке пликативных нарушений;
г при мощности пласта 6-7 м и более качественная картина уровня потерь примерно одинакова; при меньшей мощности пласта в зоне пликативных нарушений уровень потерь
возрастает монотонно, в зоне дизъюнктивных -скачкообразно;
г потери угля имеют квадратичную зависимость от мощности пласта в зоне отработки пликативных нарушений и обратную степенную зависимость от мощности пласта в зоне отработки разрывных (дизъюнктивных) нарушений; коэффициент корреляции И2 в обоих случаях
превышает 0.99, что показывает на высокую точность полученных результатов;
г необходима разработка унифицированной методики расчета потерь угля в сложных условиях при работе различных типов оборудования с последующим ее внедрением в качестве отраслевого документа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шаклеин, C.B. Особенности формирования вариантов отработки запасов угольных разрезов Кузбасса при проектировании / C.B. Шаклеин, М.В. Писаренко // Маркшейдерия и недропользование. -2009.-№1 (39).-С. 39-42.
2. Битюков, В.В. К вопросу нормирования потерь угля при открытой разработке угольных пластов в зонах тектонических нарушений / В.В. Битюков, Е.А. Гарина // Инновационные технологии и экономика в машиностроении: сборник трудов VI Международной научно-практической конференции. Юргинский технологический институт; Ответственный редактор: Д.А. Чинахов. Томск, 21-23 мая 2015. - С. 415-417.
3. Гарина, Е.А. Предпосылки к созданию методики нормирования потерь угля при отработке пластов в зонах тектонических нарушений / Е.А. Гарина, В.В. Битюков // Вестник КузГТУ. - 2015. - №4. - С. 9-14.
4. Гарина, Е.А. К расчету потерь угля при ведении добычных работ мехлопатами и обратными гидравлическими лопатами / Е.А. Гарина, С.А. Жиронкин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2015. - № S1-1. - С. 536-545.
5. Тюленев, М.А. Разработка схем забоев для послойной проходки траншей и отработки заходок обратными гидравлическими лопатами / М.А. Тюленев, В.Г. Проноза, A.B. Стрельников // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2011. — № S10. - С. 23-33.
6. Тюленев, М.А. Определение числа слоев при разработке породоугольных панелей обратными гидравлическими лопатами / М.А. Тюленев, В.Г. Проноза, A.B. Стрельников // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2012. —№ S7. - С. 112-118.
7. Тюленев, М.А. Матричный метод идентификации схем забоев обратных гидравлических лопат / М.А. Тюленев, В.Г. Проноза, A.B. Стрельников // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). -2011. -№ S10. - С. 34-41.
8. Стрельников, A.B. Применение обратных гидравлических лопат при разработке сложноструктурных угольных месторождений Кузбасса / A.B. Стрельников, М.А. Тюленев // Горное оборудование и электромеханика. - 2011. - № 1. - С. 30-34.
9. Стрельников, A.B. Опыт применения обратных гидравлических лопат на разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» / A.B. Стрельников, М.А. Тюленев // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2011. -№ 2. - С. 8-12.
10. Литвин, О.И. Обоснование рациональных технологических параметров производства вскрышных работ обратными гидравлическими лопатами на разрезах Кузбасса: автореф. дис. ... канд. техн. наук. -Кемерово, 2012. - 22 с.
11. «Корректировка горно-транспортной части проекта филиала ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Кедровский угольный разрез». Проектная документация. ОАО «Кузбассгипрошахт», 2013.
12. Жиронкин, С.А. Структурно-отраслевые проблемы развития экономики Кузбасса / Уголь. - 2009. -№ 5 (997).-С. 18.
REFERENCES
1. Shaklein, S.V. Osobennosti formirovaniya variantov otrabotki zapasov ugol'nykh razrezov Kuzbassa pri proektirovanii / S.V. Shaklein, M.V. Pisarenko // Marksheyderiya i nedropol'zovanie. - 2009. - №1 (39). - S. 39-42.
2. Bityukov, V.V. К voprosu normirovaniya poter' uglya pri otkrytoy razrabotke ugol'nykh plastov v zonakh tektonicheskikh narusheniy / V.V. Bityukov, E.A. Garina // Innovatsionnye tekhnologii i ekonomika v mashinostroenii: sbornik trudov VI Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Yurginskiy tekhnologicheskiy institut; Otvetstvennyy redaktor: D.A. Chinakhov. Tomsk, 21-23 maya 2015. - S. 415-417.
3. Garina, E.A. Predposylki k sozdaniyu metodiki normirovaniya poter' uglya pri otrabotke plastov v zonakh tektonicheskikh narusheniy / E.A. Garina, V.V. Bityukov // Vestnik KuzGTU. - 2015. - №4. - C. 9-14.
4. Garina, E.A. К raschetu poter' uglya pri vedenii dobychnykh rabot mekhlopatami i obratnymi gidravlicheskimi lopatami / E.A. Garina, S.A. Zhironkin // Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'
(nauchno-tekhnicheskiy zhurnal). - 2015. - № Sl-1. - S. 536-545.
5. Tyulenev, M.A. Razrabotka skhem zaboev dlya posloynoy prokhodki transhey i otrabotki zakhodok obratnymi gidravlicheskimi lopatami / M.A. Tyulenev, V.G. Pronoza, A.V. Strel'nikov // Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal). - 2011. -№ S10. - S. 23-33.
6. Tyulenev, M.A. Opredelenie chisla sloev pri razrabotke porodougol'nykh paneley obratnymi gidravlicheskimi lopatami / M.A. Tyulenev, V.G. Pronoza, A.V. Strel'nikov // Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal). - 2012. - № S7. - S. 112-118.
7. Tyulenev, M.A. Matrichnyy metod identifikatsii skhem zaboev obratnykh gidravlicheskikh lopat / M.A. Tyulenev, V.G. Pronoza, A.V. Strel'nikov // Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal). -2011. -№ S10. - S. 34-41.
8. Strel'nikov, A.V. Primenenie obratnykh gidravlicheskikh lopat pri razrabotke slozhnostrukturnykh ugol'nykh mestorozhdeniy Kuzbassa / A.V. Strel'nikov, M.A. Tyulenev // Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. - 2011. - № 1. - S. 30-34.
9. Strel'nikov, A.V. Opyt primeneniya obratnykh gidravlicheskikh lopat na razrezakh OAO «UK «Kuzbassrazrezugol'» / A.V. Strel'nikov, M.A. Tyulenev // Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. - 2011. - № 2. - S. 8-12.
10. Litvin, O.I. Obosnovanie ratsional'nykh tekhnologicheskikh parametrov proizvodstva vskryshnykh rabot obratnymi gidravlicheskimi lopatami na razrezakh Kuzbassa: avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk. - Kemerovo, 2012.-22 s.
11. «Korrektirovka gorno-transportnoy chasti proekta filiala OAO «UK «Kuzbassrazrezugol'» «Kedrovskiy ugol'nyy razrez». Proektnaya dokumentatsiya. OAO «Kuzbassgiproshakht», 2013.
12. Zhironkin, S.A. Strukturno-otraslevye problemy razvitiya ekonomiki Kuzbassa / Ugol'. - 2009. - № 5 (997). -S. 18.
Поступило в редакцию 11.11.2016 Received 11 Noveber 2016
