CC BY
106
УДК 622.272; 622.277.3; 622.278 П.В. Ереметов
ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВСКРЫТИЯ И ПОДГОТОВКИ УЧАСТКА «ШУРАПСКИЙ»
ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ (ПОДЗЕМНО-ОТКРЫТОМ) СПОСОБЕ ДОБЫЧИ УГЛЯ
Посредством комбинированной (подземно — открытой) геотехнологии рассматривается освоение залежей угля, которые ранее считались не эффективными к отработке.
Ключевые слова: обоснование вскрытия, добыча угля, геотехнологии.
Участок расположен на территории муниципального образования "Кемеровский район" Кемеровской области. Ближайшие населенные пункты г. Березовский и пос. Кедровка расположены в 0,5 км юго-восточнее и в 5 км к югу от участка соответственно. В границы участка попадают автодороги, в том числе Кемерово-Анжеро-Судженск, технологические железнодорожные линии.
Все предприятия имеют развитую инфраструктуру, подъездные железнодорожные пути. Абсолютные отметки колеблются от 240 до 285 м над уровнем моря.
Лицензионный участок находится в пределах Кедровско-Крохаленского каменноугольного месторождения. По сложности геологического и тектонического строения участок прогнозно отнесён ко второй группе по классификации ГКЗ.
В структурном плане участок расположен в пределах северной половины Кедровско-Крохалевской брахисинклинали в широкой замковой, наиболее погруженной ее части. Периферийные участки Кедровско-Крохалевской брахисинклинали (выходы на поверхность угольных пластов Кемеровской свиты на крыльях и замыканиях брахисинклинали) разведаны и разрабатываются смежными угледобывающими предприятиями. Глубина залегания верхних пластов Кемеровской свиты, согласно имеющимся геологическим данным, достигает 900 м от поверхности. Однако, принимая во внимание, выявленное на разведанных участках развитие продольной складчатости второго порядка (с высотой складок до 200 м и более) и проявление дизъюнктивной тектоники, можно ожидать, 85
что погружение пластов в замковой части Кедровско-Крохалевской брахисинклинали может оказаться не столь значительным. В границах Лицензионного участка разрез свиты включает Кемеровский, Волковский и Подволковский угольные пласты. Угольные пласты мощные, со средними значениями нормальной мощности: пласт Кемеровский - 3,29 м, Волковский - 13,88 м, Подволковский -6,71 м. Пласты невыдержанные, строение - от простого до сложного. В границах участка угленосные отложения повсеместно перекрыты безугольной Кузнецкой подсерией, на которую в центральной части участка налегают низы ильинской подсерии.
Угли пластов Лицензионного участка, по аналогии с соседними разведанными участками, следует ожидать преимущественно марки СС (ГОСТ 25543-88), а также марок КС, КСН, КО. Угли низкосернистые и низкофосфористые. Добыча угля на ЗАО "Черниговец", самого близкорасположенного к проектному участку предприятия за последние годы превысила 5 млн. тонн угля в год, но существующие границы разреза, горно-геологические и горнотехнические факторы не позволят сохранять коэффициент вскрыши в пределах установленных проектом на разработку участка и рынком длительное время. Поэтому предприятию необходим переход от традиционной для предприятия, открытой технологии добычи угля к подземно-открытой технологии, которая и позволит сохранить суммарную добычу с подземных и открытых горных работ на требуемом уровне, используя уже существующую инфраструктуру горного предприятия.
На базе уже существующих транспортных, энергетических сетей и горных выработок ЗАО "Черниговец" предполагается вовлечь в разработку подземно-открытым способом участок "Шурапский", используя для сооружения устья вскрывающих выработок траншеи, оставшиеся от открытых разработок разреза.
Подобный процесс активно развивается за границей, в частности в Австралии, США и Канаде. Подобный опыт уже успешно реализован в Кузбассе на разрезе Сибиргинский, по проекту, выполненному ещё в 1999 году проектным институтом «Гипроуголь».
Рис. 1. Сводная количественная оценка энтропии Но в зависимости от числа элементов горно-технологической структуры угольных шахт
Согласно [1], шахты, спроектированные к отработке по подземно-открытой технологии как модульный шахтоучасток имеют меньшую энтропию, чем шахта в традиционном понимании. Данная зависимость показана на рис. 1.
Данное обстоятельство становится возможным благодаря оптимальному использованию уже существующей инфраструктуры горного предприятия и оптимальной длины выработок, а кроме того, высокой степени концентрации горных работ в очистном забое.
Используя накопленный в Институте Угля и углехимии СО РАН и общемировой опыт аналогичных решений [1], производим закладку стволов будущей шахты с борта разреза. На рис. 2 показан проектный участок с нанесением горизонталей поверхности и изогипс пласта Волковский, наиболее изученного, разведанного и ценного, а также планируемых горных выработок на этом участке и направления ведения горных работ, рекомендуемый порядок отработки во времени.
В геологическом отношении участок представляет собой область, состоящую из трёх участков с принципиально разными горно-геологическими условиями: I - участок недр, имеющих очень высокую нарушенность, выражающуюся в нескольких разломами и складчатых структурах, которые весьма осложняют отработку данного участка по технологии с длинными столбами по простиранию. 87
Данный участок рекомендуется отрабатывать либо открытыми горными работами, либо подземными с применением короткозабойных технологий, либо по технологии описанной в [2].
II - участок недр, имеющий относительно выдержанное строение, наиболее пригодный для отработки по технологии с длинными столбами по простиранию до глубины 450 метров. Этот участок представляется нам наиболее перспективным для экономически эффективной отработки и безопасности применяемых технологий.
III - данный участок недр имеет, кроме высокой нарушенно-сти, крутое падение угольных пластов, отработка которых возможна только при открытом способе добычи и по технологии, обозначенной в [3], [4]. Данный участок является наименее перспективным и должен отрабатываться в последнюю очередь.
В ниже приведённом рассуждении речь в основном будет идти про второй участок недр, как наиболее угленасыщенный и ненарушенный.
С северной стороны участка "Шурапский" подходит борт карьера. С этого борта целесообразнее всего закладывать вскрывающие выработки для подземных горных работ. С северо-востока участка находится угольный склад, принадлежащий ЗАО "Черниговец". В непосредственной близости от него целесообразно закладывать конвейерный наклонный ствол для выдачи угля из шахты на склад, имеющий свою инфраструктуру и подъездные пути для вывоза угля. На рисунке данная выработка обозначена цифрой 1. Учитывая особенности расположения промплощадки ЗАО "Черниговец" стволы для спуска людей и вентиляции шахты целесообразно располагать в северо-западной части месторождения, то есть там, где находится развитая инфраструктура автодорог и свободные земли для застройки объектами. Вентиляционный и путевой наклонные стволы обозначены на рисунке цифрами 2 и 3.
Помимо функционального назначения подземных горных выработок их расположение и место заложение продиктовано горногеологическими факторами. Стволы располагаются в этой части Кедрово-Крохалёвской синклинали в связи с тем,
План и границы участка ’’Шурапский’ N 1 :25000
КрохалеВская разведочная линия М 1:25000
4. Фланговый наклонный ствол
5. Комплекс выработок водоотлива
6. Водосборный штрек
Рис. 2. Границы участка "Шурапский", технологическая схема вскрытия и подготовки участка
что угольные пласты в этой части месторождения имеют наиболее пологое падение, а значит наиболее пригодны для заложения выработок транспортного и откаточного назначения под небольшим углом. Расположение конвейерного наклонного ствола в замке Кед-рово-Крохалёвской синклинали обусловлено наименьшим транспортным плечом при отработке запасов левого и правого крыла синклинали, а кроме того, расположение в самой глубокой точке месторождения позволит аккумулировать воду для её дальнейшего транспортирования на поверхность. С северо-восточной части участка пройден фланговый наклонный ствол, обозначенный на рисунке цифрой 4. С помощью него формируется выемочный блок для отработки правого крыла Кедрово-Крохалёвской синклинали. Комплекс вскрывающих выработок объединён для перетока шахтных вод с комплексом выработок водоотлива 5 водосборным штреком 6. Проведение вскрывающих выработок возможно как непосредственно в нетронутом массиве, так и после отработки граничных запасов между открытыми и подземными горными работами по технологии «Highwall mining», путём сохранения и повторного использования выемочных камер в качестве наклонных стволов [5].
Левая сторона синклинали представляется более выгодной для отработки, поскольку там сосредоточены угольные пласты с углом падения 10-20 градусов, да и запасы здесь сосредоточены в большем количестве. Правая сторона синклинали менее выгодна, поскольку угол падения пластов достигает 35 градусов.
Для дальнейшей отработки участка необходимо большое количество капитальных затрат, в частности закладка вертикального ствола в южной части участка на глубину 500 - 600 метров для эффективного водоотлива с большой глубины и подъёма добытого угля, а дальнейшее вскрытие и подготовку вести с этого вертикального ствола квершлагами в разные части месторождения. При проходке наклонных стволов порода может непосредственно складироваться в траншею и тем самым отпадает необходимость транспортирования горной массы до места складирования.
В статье показан один из возможных вариантов вскрытия и подготовки участка "Шурапский" на первом этапе отработки запасов. Участок исходя из горно-технических характеристик поделен на три подъучастка, предложены варианты экономически эффективной технологии отработки каждого из участков.
Подробно рассмотрена возможность отработки по подземно-
открытой технологии одного из них, с использованием для складирования угля существующего угольного склада. Применение новых научных принципов [1], накопленного опыта отработки запасов по подземно-открытой технологии, позволяет, с технологической точки зрения, достичь целый ряд положительных результатов:
• использовать методические положения и технологические принципы проектирования комбинированной разработки при освоения угольных месторождений Кузбасса, в том числе и по без-взрывной технологии ведения горных работ для ускоренного ввода в действие производственных мощностей с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами,;
• синтезировать подземные модульные шахтоучастки с пространственно-временной и структурной увязкой элементов открытой и подземной технологий ведения горных работ для снижения потерь угля в недрах и сокращения сроков перехода от открытых к подземным горным работам;
• установить рациональные параметры технологических звеньев подземных модульных шахтоучастков для угольных разрезов для снижения себестоимости и экологической нагрузки на природную среду;
• обеспечить поточность технологических процессов угледобычи подземных модульных шахтоучастков для повышения производительности и их адаптацию к горно-геологическим условиям ведения горных работ на угольных разрезах;
• увеличить коэффициент извлечение запасов угля по эффективным технологиям и продлить срок эксплуатации угледобывающих предприятий.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комбинированная геотехнология освоения недр Кузбасса/В.А. Федорин, А.Ю. Михайлов, П.В. Ереметов//Уголь Кузбасса. - 2008. - №1. - С. 70-73.
2. Первый российский опыт применения технологии глубокой разработки угольных пластов: устойчивость массива и потери угля в недрах/А.Г.Нецветаев, Л.Н.Репин, А.В. Соколовский, А.В. Юткин// Уголь. - 2004. - №12. - С. 10-11.
3. Егошин В.В. Новый способ отработки крутых и крутонаклонных пла-стов//Тез. докл. межд. науч.- практич. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири»,11-14 ноября 1997г. - Кемерово, 1997. - С.166 - 168.
4. Ремезов А.В., Ереметов П.В. Технология разработки крутых угольных пластов для Прокопьевско-Киселёвского района на глубину 150-200м//Матер. X межд.науч.-практич. конф.«Безопасность жизнедеятельности предприятий ТЭК
России»,13-16 июня 2006г. - Кемерово-Санкт-Петербург,2006. - С.188 - 191.
5. Ереметов П.В., Ремезов А.В. Изучение возможной интеграции традиционных подземных горных работ и добычи по технологии Highwall mining// Матер. XI межд. науч.-практич. конф.«Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2006г», 23-24 ноября 2006 г. - Кемерово, 2006г. - С. 71-73. ШШ
Eremetov P. V.
BASING OF OPENING AND DEVELOPMENT SCHEME FOR COMBINING (UNDERGROUND - OPEN-CAST) MINING BY SHURAPSKIY FIELD
By combined (underground - open-cast) geotechnologies of coal mining it is consider development coal fields are not effective to extraction in the past.
Key words: basing of opening, coal mining, geotechnologies.
Коротко об авторе ____________________________________________
Ереметов Павел Викторович - аспирант, Учреждение Российской академии наук Институт угля и углехимии СО РЛН,
E-mail: dreyzn@rambler.ru
