Обзор применяемых бестранспортных схем экскавации для условий разрезов южного Кузбасса Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© Т.Н. Гвоздкова, М.А. Тюленев, 2015

УДК 622.271.3

Т.Н. Гвоздкова, М.А. Тюленев

ОБЗОР ПРИМЕНЯЕМЫХ БЕСТРАНСПОРТНЫХ

СХЕМ ЭКСКАВАЦИИ ДЛЯ УСЛОВИЙ РАЗРЕЗОВ

ЮЖНОГО КУЗБАССА

Приведен краткий анализ бестранспортных технологических схем, применяемых на разрезах южного Кузбасса. Выделены признаки, позволяющие обобщить бестранспортные технологические схемы и систематизировать их по показателю, характеризующему вид строения нижней части свиты, и схемам отсыпки отвальных ярусов.

Ключевые слова: открытая разработка угольных месторождений, драглайны, бестранспортная технология, параметры залегания угольных пластов.

ВТомусинском и Мрасском геолого-экономических районах южного Кузбасса угольные месторождения характеризуются свитовым залеганием пластов в скальных породах (рис. 1). Месторождения разрабатываются современными крупными разрезами: «Красногорский», «Сибиргинский», «Между-реченский», «Ольжерасский», «Распадский».

Вскрышные породы представлены алевролитами и аргиллитами с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Про-тодьяконова 5^7, а также крупноблочными песчаниками с коэффициентом крепости f = 8^10.

Отработка карьерных полей производится смешанными углубочно-сплошными продольными однобортовыми системами разработки: верхняя часть, высотой до 30^70 м, при наличии одного или двух пластов отрабатывается по транспортной технологии с перевозкой породы на внешний и внутренний отвалы; нижняя часть, с общей мощностью породной толщи 49-52 м, и включающая также один или два угольных пласта, разрабатывается по бестранспортной технологии с перевалкой породы во внутренний отвал.

Анализ параметров залегания угольных пластов в свитах показал, что по условию залегания пластов в свитах структуры

578

Рис. 1. Характерные геологические разрезы по разведочным линиям разреза «Красногорский»

геологических участков можно распределить [1] по показателю т, который характеризует вид строения нижней части свиты на высоту двух пластов и их междупластий:

т = И2/и1, (1)

где т — показатель, характеризующий положение среднего пласта в свите; Н — высота нижнего междупластья, м; Н2 — высота верхнего междупластья (между вторым и третьим пластами), м. Для разреза Красногорский усредненное значение параметра т равно: т = 13/33,6 = 0,38 для разреза Междуреченский т = 30/25 = 1,2 (рис. 2).

Введение этого показателя позволяет рассматривать породную толщу от почвы верхнего (третьего) пласта до кровли нижнего пласта как горный массив общей высотой в пределах 49—52 м, разделяемый средним пластом на междупластья одинаковой или разной мощности. На основе этого можно осуществить единый методический подход к анализу разработки всех геологических участков.

Характеризуя в целом условия залегания пластов на геологических участках, следует отметить существенные различия между ними, на что указывает показатель т.

Схемы экскавации для разработки по бестранспортной технологии свиты пологих угольных пластов имеют ряд общих

579

Геологический участок "Сибиргинский 8". Геологический участок "Кийзакский 5-7'

Разоез Коасногооский. Разоез Междиоеченский.

Рис. 2. Среднестатистические параметры залегания угольных пластов на геологических участках

признаков [2], к которым относятся: количество отрабатываемых по бестранспортной технологии пластов и междупластий; способ разработки свиты из двух пластов; количество отсыпаемых ярусов внутреннего отвала; схема распределения поступающей в отвал породы по отвальным ярусам. Применяемое оборудование и его параметры [3] к обобщающим признакам не относится, поскольку в каждом конкретном случае его выбор базируется исключительно на параметрах залегания пластов.

Рассмотрим каждый из этих признаков.

1. Преимущественное количество отрабатываемых пластов и междупластий — два. На двух участках разрабатываются один пласт и одно междупластье (административный участок № 4 на геологическом участке «Сибиргинский 8» и геологическом участке «Кийзакский 5-7»). На геологическом участке «Сибиргинский 1-3» по бестранспортной технологии разрабатывается свита из двух пластов и двух междупластий, но верхнее высокое междупластье (42-49 м) разрабатывается одним уступом по бестранспортной технологии, а нижнее, малой мощности (4-7 м) — на автотранспорт.

2. Для разработки свиты из двух пластов применяются два способа: с одновременной (параллельной) разработкой двух междупластий и двух пластов; с последовательной, в нисходя-

580

щем порядке, отработкой междупластий и пластов. Одновременный способ применяется на тех участках, где показатель т = 0,3^1; последовательный — при т > 1.

3. Количество отсыпаемых ярусов внутреннего отвала в основном равняется трём, что определяется высотой отрабатываемой породной толщи (49^52 м), размещаемой в отвале при использовании драглайнов с длиной стрелы 85-90 м. При разработке породной толщи меньшей высоты отсыпается двухъярусный отвал.

В исключительных случаях отсыпаются четырехъярусные отвалы. Это возможно при отработке породной толщи высотой более 52 м в условиях конкретно сложившегося профиля отвального слоя. Кроме того, при отсыпке трехъярусных отвалов в случае превышения поступающего объема породы их проектной вместимости производится подготовка дополнительной емкости для третьего яруса. Вынимаемая при этом порода размещается в четвертом ярусе.

Распределение поступающей в отвал породы по отвальным ярусам производится по двум известным схемам.

Первая схема. Вся поступающая в отвал порода размещается в первом и втором ярусах, причем для увеличения вместимости второго яруса в ранее отсыпанном отвальном слое подготавливается дополнительная емкость для второго яруса, а вынимаемая при этом порода отсыпается в третий ярус. Такая схема применяется при одновременном способе разработки двух пластов и двух междупластий.

Вторая схема. Вся поступающая в отвал порода распределяется по трем ярусам без подготовки какой-либо дополнительной емкости. Схема применяется как при одновременном, так и при последовательном способах: при выполнении первого и второго рабочих ходов драглайна экскавируемая порода отсыпается в первый и второй ярусы отвала, причем часть породы размещается вне проектного контура второго яруса, являясь промежуточным навалом и требующим переэкскавации. Специальным рабочим ходом драглайн, при установке его на верхней площадке второго яруса, переваливает промежуточный навал в третий ярус.

581

ось I хода ЭШ

Рис. 3. Применяемые бестранспортные схемы экскавации в условиях разработки карьерных полей разрезов южного Кузбасса: а — разработка одного междупластья (т = 0); б — одновременная разработка двух междупластий (т = 0,3*1,2)

Рис. 4. Применяемые бестранспортные схемы экскавации в условиях разработки карьерных полей разрезов южного Кузбасса с последовательной разработкой двух междупластий (т > 1,2): а — схема с подготовкой первоначальной емкости в третьем ярусе; б — без подготовки

Перечисленные схемы различаются организацией перемещения драглайна по фронту работ при разработке породных уступов.

Проведенный анализ позволил обобщить бестранспортные технологические схемы и систематизировать их по показателю т и схемам отсыпки отвальных ярусов (рис. 3, рис. 4).

Анализ применяемых на разрезах бестранспортных технологических схем показал, что разрабатываются в основном два пологих пласта, реже один пласт. На основе выделенных обобщающих признаков: порядка разработки вскрышных уступов на забойной стороне (одновременный или последовательный) и схемы отсыпки внутреннего трехъярусного отвала (с подготовкой дополнительной емкости во втором ярусе или без подготовки) выделено четыре типовых схемы экскавации, применяемых в настоящее время.

1. Гвоздкова Т.Н. Обоснование структуры бестранспортных схем разработки свит из трех пологих пластов / Т.Н. Гвоздкова // Дис. ... канд. техн. наук. КузГТУ, Кемерово, 2006.

2. Проноза В.Г. Границы применения одновременного и последовательного способов бестранспортной разработки свиты из двух пологих пластов / В.Г. Проноза, Т.Н. Гвоздкова, М.А. Тюленев // Вестник КузГТУ. - 2008. - № 3. - C. 15-21.

3. Злобина Е.В. К вопросу выбора модели драглайна для разработки перспективных угольных месторождений Кузбасса / Е.В. Злобина, В.Г. Проноза, М.А. Тюленев // Вестник КузГТУ. — 2013. — № 6. — C. 41-45.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Гвоздкова Татьяна Николаевна — канд. техн. наук, доцент, директор филиала ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева», Междуреченск

Тюленев Максим Анатольевич — канд. техн. наук, доцент кафедры «Открытые горные работы», ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева», e-mail: maxim-t@mail.ru

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

583

UDC 622.271.3

REVIEW OF TRANSPORTLESS MINING SYSTEMS FOR OPEN PIT MINES OF SOUTHERN KUZBASS

Gvozdkova Tatyana N., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, Director of Mezhdurechensk Division, Gorbachev Kuzbass State Technical University, Mezhdurechensk

Tyulenev Maksim A., Сandidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, Open Pit Mining Department, Gorbachev Kuzbass State Technical University, e-mail: tma.geolog@kuzstu.ru

This article provides a brief analysis of the transportless technological schemes used in open-pit mines of southern Kuzbass. Signs that allow to generalize transportless technological schemes, and organize them by indicator that characterize the structure of the bottom part of series and internal dump schemes, are highlighted.

Key words: surface mining, draglines, transportless mining systems, mode of coal seams occurrence.

References

1. Gvozdkova T.N. Justification of structure of flow charts of mining with direct dumping for series of three flat-lying coal seams, Synopsis of Candidate of Engineering Sciences Thesis, Kemerovo, KGTU, 2006.

2. Pronoza V.G., Gvozdkova T.N., Tyulenev M.A. Kuzbass State Technical University Bulletin, 2008, no. 3, pp. 15-21.

3. Zlobina E.V., Pronoza V.G., Tyulenev M.A. Kuzbass State Technical University Bulletin, 2013, no. 6, pp. 41-45.

584