CC BY
20
УДК 622.273.3:622.031.3'117 © Д.Т. Фам, В.Г. Виткалов, В.В. Агафонов, З.Ф. Нгуен, 2018
Обоснование рациональных вариантов технологии отработки наклонных угольных пластов средней мощности с использованием камерно-столбовой системы разработки бассейна Куангнинь
Р01: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-6-27-31 -
Приведен анализ ограничений применения технологии в зависимости от сложности горно-геологических и горнотехнических условий Куангниньского угольного бассейна. Проанализирована возможность и целесообразность применения камерно-столбовой системы разработки на основе анализа российского и зарубежного опыта отработкиуголь-ны>/х пластов. Разработаны>/ рекомендации и рациональны/е варианты>/ технологических схем по отработке запасов выемочных полей с использованием камерно-столбовой системыI разработки при отработке наклонных угольных пластов средней мощности.
Ключевые слова: Куангниньский бассейн, угольный пласт, буровзрывной способ, камерно-столбовая система, вариант.
ВВЕДЕНИЕ
По данным вьетнамской компании «Винакомин», добыча угля с использованием средств комплексной механизации в бассейне Куангнинь в 2017 г. составила 3%. Однако для угольной промышленности Вьетнама остается весьма серьезной проблема добычи угля из наклонных угольных пластов средней мощности, в которых сосредоточено 24,03% от общих балансовых запасов угля [1]. Это связано с весьма сложными горногеологическими условиями залегания угольных пластов, подверженных интенсивной дизъюнктивной нарушен-ности, что затрудняет применение высокопродуктивных систем подготовки и средств комплексной механизации очистных работ. Из анализа перспектив развития угольной промышленности Вьетнама следует, что резерв повышения эффективности подземной добычи угля из наклонных угольных пластов средней мощности лежит в использовании различных технологий подготовки и отработки выемочных полей, адаптированных к конкретным горно-геологическим и горнотехническим условиям, с использованием нетрадиционных технологий для угольной промышленности Вьетнама.
ФАМ Дик Тханг
Аспирант Горного института
НИТУ «МИСиС»,
119049, г. Москва, Россия,
тел.: +7 (966) 152-83-33,
e-mail: [email protected].
ВИТКАЛОВ Виктор Григорьевич
Канд. техн. наук, доцент Горного института НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, тел.: +7 (985) 171-98-07, e-mail: [email protected]
АГАФОНОВ
Валерий Владимирович
Доктор техн. наук, профессор Горного института НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: [email protected]
НГУЕН Зуен Фонг
Канд. техн. наук, Ханойский горно-геологический университет, г. Ханой, Вьетнам,
e-mail: [email protected]
ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
ТЕХНОЛОГИИ
Для разработки новых технологических решений необходимо провести анализ состояния вопроса, достоинств и недостатков существующих технологий добычи угля, а также выделить перспективные направления. В Куанг-ниньском угольном бассейне значительные запасы угля (в пределах примерно 67%) расположены в зонах геологических нарушений и на участках шахтных полей с ограниченными размерами по простиранию, которые нецелесообразно отрабатывать традиционной столбовой системой разработки [2, 3].
В настоящее время в России, а также в других угледобывающих странах для разработки угольных пластов основным направлением является механизированный способ, характеризующийся ведением очистных работ в длинных забоях с помощью механизированных комплексов. Однако область применения механизированных комплексов с длинными забоями значительно ограничена горно-геологическими условиями и эффективна только при работе в благоприятных горно-геологических условиях. В остальных случаях, в зависимости от сложности горно-геологических условий, участки неправильной конфигурации и ограниченных размеров по простиранию и падению должны отрабатываться высокоэффек-
Рис. 1. Блок-схема алгоритма выбора системы разработки наклонных угольных пластов средней мощности
тивными нетрадиционными и камерно-столбовыми технологиями. Эффективная отработка угольных пластов в сложных горно-геологических условиях с использованием камерно-столбовой системы осуществляется в передовых угледобывающих странах: США, Австралии, России, Индии, ЮАР [4, 5].
В последние годы на шахтах Вьетнама ведутся научные исследования по внедрению камерно-столбовой системы разработки в отработку наклонных угольных пластов средней мощности с отбойкой угля буровзрывным способом, которая находит все более широкое применение на шахтах бассейна Куангнинь [6]. Достоинствами данной технологии являются низкие первоначальные затраты и невысокая себестоимость угля по сравнению с длинно-лавными технологиями. Основным недостатком камерно-столбовой системы разработки с выемкой междукамерного целика БВР являются большие потери угля в целиках, которые иногда могут достигать 45-50% [7].
В соответствии с принятыми нормами технологического проектирования и правилами ведения горных работ при добыче угля и сланца на шахтах Вьетнама, согласно классификации, угольные пласты делятся на наклонные с углом залегания по падению 150 < а< 350 [1, 8].
Учитывая специфические горно-геологические условия залегания наклонных угольных пластов средней мощности Куангниньского угольного бассейна, авторами были разработаны рекомендации и варианты технологических схем по отработке запасов выемочных полей с использованием камерно-столбовой системы разработки.
Разработку угольных пластов с использованием камерно-столбовой системы и выемкой угля буровзрывным способом рекомендуется применять при угле залегания по падению от 20 до 350 в условиях устойчивой и средней устойчивости непосредственной кровли, а при угле залегания по падению от 15 до 200 - с выемкой угля проходческими комбайнами. Исходя из этого, нами была разработана блок-схема алгоритма выбора системы разработки наклонных угольных пластов средней мощности (рис. 1):
- для разработки угольных пластов средней мощности с углом залегания по падению от 20 до 35° предлагается использовать камерно-столбовую систему разработки с выемкой угля буровзрывным способом. Подготовку участка для камерно-столбовой системы начинают с проведения штреков и углеспускных скатов. Расстояние между штреками определяется высотой горизонта (или этажа) и находится в пределах 60-80 м.
Вентиляционный квершлаг
/-
Рис. 2. Технологическая схема с использованием камерно-столбовой системы разработки и выемкой угля буровзрывным способом
От конвейерного штрека у границы участка проводят восстающие параллельные выработки (скаты), в случае если угол залегания по падению пласта более 300, проводят параллельные выработки под углом от 25 до 30° (диагональные скаты) с расстоянием между ними 60-80 м, что соответствует длине будущих камер [9]. По простиранию выемочное поле ограниченной длины разделяется на блоки. Для проветривания скатов и камер, а также доставки материалов и оборудования скаты соединяются сбойками. Технологическая схема подготовки выемочного блока с применением камерно-столбовой системы и выемкой угля буровзрывным способом приведена на рис. 2;
- для отработки угольных пластов средней мощности с углом залегания по падению от 15 до 20° нами разработана камерно-столбовая система разработки с выемкой угля проходческими комбайнами. Очистные работы проводятся в две стадии. Сначала уголь извлекают в камерах шириной 3-5 м и длиной до 150 м, как в подготовительных выработках, затем отрабатывают столб между камерами (междукамерный целик) шириной 5-10 м проведением заходок шириной 3-5 м. Уголь от комбайна транспортируется конвейером, монтируемым в камере в процессе ее проведения. Камеры крепятся обычно анкерной крепью, а при погашении целиков заходка-ми последние не крепятся. Способ крепления камер и плотность установки крепи выбираются в зависимости от горно-геологических условий. Для предотвращения обрушения пород в камере и управления кровлей используются самопередвигающиеся крепи. Для предотвращения проникновения пустой породы при отработке междукамерного целика на почву камеры укладывается металлическая сетка.
При обратном ходе комбайна отдельными заходками погашаются междукамерные столбы, которые распола-
гаются под углом к оси камеры, близким к 90°, насколько позволяют размеры комбайна. Это сводит к минимуму время нахождения комбайна под обнаженной кровлей заходки и обеспечивает минимальные потери угля при максимальной защите рабочих. Между заходками оставляются подзавальные целики угля для поддержания пород непосредственной кровли в период выемки угля.
При отработке угольных пластов средней мощности с углом залегания по падению пласта от 15 до 18° целесообразно применять технологию погашения междукамерных целиков восстающими заходками с оставлением предохранительной пачки угля или подзавальных целиков и нисходящим порядком отработки полос. Технологическая схема отработки угольного пласта с использованием камерно-столбовой системы с укладкой металлической сетки на почву камеры представлена на рис. 3.
При отработке угольных пластов средней мощности с углом залегания по падению 18-20° рекомендуется применять восходящий порядок отработки с погашением междукамерных целиков заходками с закладкой выработанного пространства отходами от работы тепловых электростанций, пустой породы при добыче угля в разрезах, а также пустой породы при обогащении угля. Технологическая схема представлена на рис. 4.
ВЫВОДЫ
Обоснованы альтернативные варианты систем разработки, адаптивные к горно-геологическим условиям при отработке наклонных угольных пластов средней мощности.
Разработана блок-схема алгоритма выбора системы разработки наклонных угольных пластов средней мощности с использованием камерно-столбовой системы разработки, соответствующей классификации угольных пластов по углу залегания по падению согласно нормам технологического проектирования.
Рис. 3. Технологическая схема отработки угольного пласта с использованием камерно-столбовой системы разработки при углах залегания пласта по падению от 15-18°
Рис. 4. Технологическая схема отработки угольного пласта с использованием камерно-столбовой системы разработки при углах залегания пласта по падению от 18-20°
Предложены технологические схемы отработки наклонных угольных пластов средней мощности с использованием камерно-столбовой системы разработки, с управлением горным давлением самопередвигающимися крепями и укладкой металлической сетки на почву пласта, а также предохранительными целиками и закладкой выработанного пространства.
Список литературы
1. Отчет о результатах работы угольной компании «Ви-накомин» за 2010-2017 гг. Ханой, 2017.
2. Фам Ч.Н. Обоснование проектных решений по интенсивной отработке запасов мощных наклонных угольных пластов бассейна Куангнинь СРВ: дис. ... канд. техн. наук. М.: МГГУ, 2012. 150 с.
3. Виткалов В.Г, Фам Д.Т. Обоснование технологических решений по отработке наклонных угольных пластов на шахтах Куангниньского угольного бассейна // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 10. С. 113-121.
4. Агудалин Б.П. Обоснование параметров технологических схем разработки мощных пологих пластов камерно-столбовой системой в сложных горно-геологических условиях: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Кемерово: КГТУ, 2003.
5. Технология отработки пологих и наклонных угольных пластов по камерно-столбовой системе в сложных горно-геологических условиях / А.В. Ремезов, П.В. Егоров, С.И. Калинин и др. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. 223 с.
6. Нгуен А.Т., Чыонг Д.З. Исследование выбора рациональной технологии разработки в сложных горногеологических условиях шахты Уонгби. Ханой, 2013. 204 с.
7. Мельник В.В., Виткалов В.Г. Технология горного производства. Ч. I. М.: Издательство «Горное дело», ООО «Киммерийский центр», 2015. 304 с.
8. Фам Н.Х., Нгуен В.В., Фам Д.Т. Вскрытие и разработка угольных пластов подземным способом. Куангнинь, 2013. 157 с.
9. Виткалов В.Г, Фам Д.Т. Обоснование пространственно-планированных и технологических решений по интенсивной отработке наклонных угольных пластов средней мощности с использованием шарнирно-оградительных крепей на шахтах бассейна Куангнинь // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 12. С. 5-13.
UNDERGROUND MINING
UDC 622.273.3:622.031.3'117 © D.T. Pham, V.G. Vitcalov, V.V. Agafonov, D.Ph. Nguyen, 2018 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 7, pp. 27-31
Title
substantiation of rational variants technology in the working of the medium thick inclined coal seams
WITH THE ROOM AND PILLAR SYSTEMS IN THE QUANG NINH COAL BASIN
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-6-27-31 Authors
Pham Duc Thang1, Vitcalov V.G.1, Agafonov V.V.1, Nguyen Duyen Phong2
' National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation 2 Hanoi University of Mining and Geology, Hanoi, Vietnam
Authors' Information
Pham Duc Thang, Postgraduate of Mining Institute,
tel.: +7 (966) 152-83-33, e-mail: [email protected]
Vitcalov V.G., PhD (Engineering), Assistant Professor of Mining Institute,
tel.: +7 (985) 171-98-07, e-mail: [email protected]
Agafonov V.V., Doctor of Engineering Science, Professor of Mining Institute,
e-mail: [email protected]
Nguyen Duyen Phong, PhD (Engineering),
e-mail: [email protected]
Abstract
An analysis of the constraints applying technology and the complexity of the mining and geological conditions of the Quang Ninh coal basin is given. The possibility and expediency of using the room and pillar system on the basis of the analysis of the foreign experience of working out coal seams are analyzed. Recommendations and rational variants of technological schemes for working out of stocks of excavation fields with use of a room and pillar system of development at working of the medium thick inclined coal seams of the Quang Ninh basin are developed.
Keywords
Quang Ninh basin, Coal seam, Drilling and blasting method, Room and pillar system, Option.
References
1. Otchet o rezul'tatakh raboty ugol'noy kompanii «Vinakomin» za 2010-2017 gg. [Report on the results of the work of the coal company "Vinakomin" for 2010-2017]. Hanoi, 2017.
2. Pham Chung Nguyen. Obosnovaniye proyektnykh resheniy po intensivnoy otrabotke zapasov moshchnykh naklonnykh ugol'nykh plastov basseyna Kuangnin'SRV. Diss. kand. techn. nauk [Substantiation of design solutions for intensive development of reserves of powerful inclined coal seams in the basin of Quang Ninh SRV. PhD (Engineering) diss.]. Moscow, MGGU Publ., 2012, 150 p.
3. Vitkalov V.G. & Pham Duc Thang Obosnovaniye tekhnologicheskikh resheniy po otrabotke naklonnykh ugol'nykh plastov na shakhtakh kuangnin-skogo ugol'nogo basseyna [Substantiation of technological solutions for mining inclined coal seams in the mines of the Quang Ninh coal basin]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, 2017, No. 10, pp. 113-121.
4. Agudalin B.P. Obosnovaniye parametrov tekhnologicheskikh skhem razrabotki moshchnykh pologikh plastov kamerno-stolbovoy sistemoy v slozhnykh gorno-geologicheskikh usloviyakh. Diss. kand. techn. Nauk [Substantiation of the parameters of technological schemes for the development of powerful shallow seams by a room and pillar system in complex mining and geological conditions. PhD (Engineering) diss.]. Kemerovo, KSTU Publ., 2003.
5. Remezov A.V, Egorov P.V, Kalinin S.I, Brynko A.F. et al. Tekhnologiya otrabot-ki pologikh i naklonnykh ugol'nykh plastov po kamerno-stolbovoy sisteme v slozhnykh gorno-geologicheskikh usloviyakh [Technology of development of shallow and inclined coal seams in the chamber-pillar system in difficult mining-geological conditions]. Kemerovo, Kuzbassvuzizdat Publ., 2005, 223 p.
6. Nguyen An Tuan & Chyong Dyk Zy Issledovaniye vybora ratsional'noy tekhnologii razrabotki v slozhnykh gorno-geologicheskikh usloviyakh shakhty Uongbi [Investigation of the choice of rational mining technology in the complex mining and geological conditions of the Uong Bi mine]. Hanoi, 2013, 204 p.
7. Melnik V.V. & Vitkalov V.G. Tekhnologiyagornogoproizvodstva [Technology of mining]. Part I. Moscow, "Gornoye delo" Publ. "Kimmeriyskiy tsentr" LLC, 2015, 304 p.
8. Fam Ngok Khyun, Nguyen Van Vo & Pham Duc Thang. Vskrytiye i razrabotka ugol'nykh plastovpodzemnym sposobom [Opening and development of coal seams by underground method]. Quang Ninh Publ., 2013, 157 p.
9. Vitkalov V.G. & Pham Duc Thang. Obosnovaniye prostranstvenno-planirov-annykh i tekhnologicheskikh resheniy po intensivnoy otrabotke naklon-nykh ugol'nykh plastov sredney moshchnosti s ispol'zovaniyem sharnirno-ograditel'nykh krepey na shakhtakh basseyna Kuangnin' [substantiation of spatial-planned and technological solutions for intensive mining of medium-thick inclined coal seams using articulated fencing support in the mines of Quang Ninh coal basin]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, 2017, No. 12, pp. 5-13.
