CC BY
25
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА • 97»
МОСКВА. МГГУ, 3.02.97 • 7.02.97 СЕМИНАР 2«РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ»
В.П.Смагин, горный инженер,
АО «Востсибуголь»
ОПЫТ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БЕСТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ НА РАЗРЕЗАХ АО “ВОСТСИБУГОЛЬ”
Бестранспортные технологические схемы применяются на 9 из 10 действующих разрезах АО “Востсибуголь". Объемы вскрышных работ по этим схемам в 1995 г. составили 74,7 млн.м3 или 67.5% общей вскрыши. Поэтому вопросам совершенствования бестранспортных технологических схем должно уделяться соответствующее внимание.
Параметры и показатели бестранспортных схем зависят от параметров шагающих экскаваторов, мощности вскрышных пород, прочностных свойств отвальных пород и пород основания отвалов, а также его обводненности. Перемещение пород в выработанное пространство на разрезах производится по усложненным технологическим схемам. Внутренние отвалы отсыпают с подвалкой и без подвалки откоса угольного уступа, а также с оставлением транспортной полосы между нижней бровкой отвала и угольным пластом. Нижнюю часть отвала отсыпают в отдельных случаях с подрезкой отвала. Поверхность внутренних отвалов формируют в виде конусногребневых или веерных отвалов.
Подвалка откоса угольного уступа связана с эксплуатационными потерями угля в межзаходковых целиках. Тем не менее, такая технология укладки пород в отвал используется в целях уменьшения объемов переэкскавации вскрышных пород. Целесообразность ее применения устанавливается на основании сравнения техникоэкономической оценки вариантов.
Потерн угля в межзаходковых целиках по разрезам составляют (в процентах): Харанорскин - 1,7; Восточный - 0,8; Хол-больджинский - 1,5; Черемховскнй - 0,2; Сафроновскип - 0,6.
На разрезе “Харанорскин” вскрышные породы во внутренний отвал складируются на наклонную поду гол ьную почву пласта из углистых сланцев и аргиллитов с углом падения 3-И20. у которых, по данным института ВНИМИ. угол внутреннего трения 26° и сцепление 0,01 МПа. При таких физико-механических свойствах отвальных пород и пород основания отвала внутренний отвал высотой до 60 м может отсыпаться в два-три яруса с результирующим углом откоса до 20° и межъярусными бермами шириной до 45 м. Поэтому формирование внутреннего отвала с указанными параметрами сопровождается высоким коэффициентом переэкскавации, величина которого достигает 3 и более. Отваюобразование с оставлением межзаходкового целика уменьшает коэффициент переэкскавации почти в два раза. При отступлении от указанных параметров происходят оползни отвала.
Татауровское буроугольное месторождение, разрабатываемое разрезом “Восточный", поражено многолетней мерзлотой. Взорванные вскрышные породы смерзаются и после повторного рыхления мехлопатой размещаются драглайном ЭШ-10/70 на обводненной почве угольного пласта с углом падения 4-6°, представленной
аргиллитами и алевролитами. В зимний период почва угольного пласта промерзает е образованием на отдельных участках наледей. Внутренние отвалы отсыпают в однн-два яруса с межъярусной бермой шириной 25-27 м для размещения на ней драглайна ЭШ-10/70. Высота отвала - до 40 м при результирующем угле откоса отвала 25°. Меж-заходковый целик позволяет уменьшить коэффициент переэкскавации на 30% (до 0,21). Однако, практика ведения вскрышных работ на разрезе “Восточный” показывает* что межзаходковые целики не всегда являются надежным упором в основании отвала и разрушаются с образованием оползней в теплый период года.
На участке Баин-Зурхен разреза “Холбольджинский” оставляли межзаход-ковый целик высотой 3 м при мощности угольного пласта 5-6 м и угле его падения 7-8°. Коэффициент переэкскавации уменьшился с 0,63 до 0,36 (на 43%).
На разрезе “Сафроновский" вскрышные породы размещаются на прочной слабонаклонной почве угольного пласта. При выемке двух-трех сближенных пластов мощностью 1,5-2,0 м оставляют межзаход-ковый целик, его высота достигает суммарной мощности двух нижних угольных пластов и междупластья. Коэффициент пере-экскавации при этом уменьшается на 30-40%.
Внутреннее отвапообразование без подвалки откоса угольного пласта применяется на разрезах “Тугнуйский”, “Черемховский" и “Восточный”. Такие бестранспортные отвалы формируются при использовании автотранспорта на добычных работах. При этом вскрышные породы размещают вплотную к нижней бровке откоса угольного уступа или с оставлением бермы шириной 3-г5 м.
На разрезе “Тугнуйский” породы внутренних отвалов состоят из песчаников, алевролитов и рыхлых песчано-глинистых разностей четвертичных отложений. В на-
чальный период вскрытия угольных пластов преобладали четвертичные отложения. С понижением горных работ возрастает доля мезозойских (коренных) пород. Основание внутренних отвалов составят наклонные слои гравелитов, конгломератов и крепких песчаников, их прочность достаточно высокая. Угол падения пласта составляет 3-4'. увеличиваясь на отдельных участках до 20-25° при мощности пласта 25-40 м, вскрыши до 60-70 м. Обводненность глубоких угольных горизонтов обусловливает ухудшение показателей внутреннего отвалообразова-ния по сравнению с начальным периодом разработки месторождения, увеличивает долю транспортной вскрыши в комбинированной схеме вскрытия угольного пласта.
Внутреннее отвалообразован не с оставлением полосы между угольным пластом и отвалом применяют на разрезах “Азейский”, “Тулунский”, “Мугунский" и “Харанорекий” при использовании на добычных работах железнодорожного транспорта. Между внутренним отвалом и угольным пластом размещают железнодорожный путь и водосточную канаву. Ширину транспортной полосы принимают в пределах 15-19м.
Подрезка внутренних отвалов на разрезах используется в ограниченных объемах, так как это возможно при высоких прочностных характеристиках отватьных пород и пород основания отвала, а также низкой его обводненности. На высоту до 10-22 м с углом 40-55° отвалы подрезались на Черемховских разрезах, что позволило существенно снизить коэффициент переэкскавации. Подрезка под углом 50-55° на высоту 10-15 м производится на разрезе “Восточный” в зимний период, когда промерзание откоса внутреннего отвала, отсыпанного из оттаявших многолетнемерзлых пород, позволяет обеспечить его устойчивость. К середине лета подрезанный откос отвала подсыпается. При отсутствии подсыпки происходили оползни. Подрезку
верхнего яруса внутреннего отвала под углом 50-55° на высоту 8-10 м производят на отдельных участках разреза “Харанорский '.
Опыт показывает, что необходимо дальнейшее совершенствование бестранспортных технологических схем разработки.
Для снижения коэффициента перс-экскавации планируется приобретение драглайна ЭШ-40/100 с увеличенной длиной стрелы. Использование такого экскаватора на разрезе “Тугнуйский" вместо предусмотренного проектом драглайна ЭИ 1-40/85 позволит уменьшить коэффициент иереэкс-кавации на 20-30%, за счет этого увеличить высоту вскрышного уступа, отрабатываемого с перевалкой, уменьшить долю транспортной вскрыши в комбинации бестранспортной и транспортной разработки месторождения.
Возможность снижения коэффициента переэкскавации за счет такого эффективного приема, как подрезка отвала, в настоящее время на разрезах практически исчерпана. Это связано со снижением прочностных свойств отвальных пород и пород почвы угольных пластов, увеличением их угла наклона и обводненностью. Естественно, что в таких условиях величина коэффициента переэкскавации непосредственно связана с устойчивостью внутреннего отвала, при снижении которой уменьшается результирующий угол откоса отвала и увеличивается дальность перемещения вскрышных пород драглайном в выработанное пространство.
Одним из приемов повышения устойчивости отвала является селективное отвалообразование. Объемы использования этого способа на разрезах пока незначительны. Целесообразно расширить область применения технологичесих схем с селе-тивным отвалообразованием на таких разрезах как Мугунский, Тулунский и других.
Разработан принципиальный вариант технологической схемы, включающий иод-резку отвала с последующей его подсыпкой.
которая направлена не только на снижение коэффициента переэкскавации, но и на повышение устойчивости отвала. Схема предусматривает также возможность выемки межзаходкового целика при использовании для перевозки угля автомобильного транспорта.
Одним из способов повышения устойчивости отвала является уменьшение обводненности его основания. Существующая схема и очередность расположения водоотливных канав в эксплуатационной за-ходке не всегда предотвращают обводненность основания отвала при отработке пологих угольных пластов. Предусматривается внести изменения в эти схемы, которые обеспечат сбор воды с угольного и вскрышного уступов с опережением по отношению к внутреннему отвалу.
Перемещение вскрышных пород во внутренний отвал при снижении объемов переэкскавации возможно в результате создания вскрышного агрегата, состоящего из вскрышной и отвальной платформ, соединенных между собой системой канатов, и ковша драглайна традиционной конструкции (билайна оригинальной конструкции). Лабораторные исследования на моделирующей установке подтвердили расширение технических и технологических возможностей вскрышного агрегата - билайна. Такой агрегат может быть использован на разрезах “Харанорский", “Восточный". “Тугнуйский” и “Мугунский”.
Совершенствование технологических схем будет производиться и за счет расширения эксплуатационных возможностей драглайна. Речь идет о создании съемных устройств к ковшу драглайна, устанавливаемых и снимаемых без привлечения дополнительных технических средств. В настоящее время одно из таких устройств используется для очистки думпкаров при работе драглайна на железнодорожном отвале разреза “Харанорский”. Навеска съемного рыхлителя на ковш драглайна позво-
лит улучшить показатели вскрышных работ при выемке пород междупластья мощностью 1,5-2,5 м при отработке сближенных угольных пластов, а также экскавации откосов отвалов в условиях многолетней мерзлоты и при планировке отвалов. Кроме того, использование рыхлителя повысит производительность драглайна при экскавации вторично смерзающихся многолетнемерз-лых пород после их взрывания, некачественной проработке взрывом подошвы уступа. формировании зимой приямков на железнодорожных отвалах и т.д., то есть в труднодоступных местах, где рыхление пород традиционными техническим средствами затруднено.
Весьма важным показателем технологической бестранспортной схемы являются экскавационные потери угля. Это потери в кровле и почве угольного пласта, межзаходковых целиках, осыпях, откосах угольных уступов, которые имеют место в производственных и вспомогательных процессах: взрывных работах по углю непосредственно при выемке, зачистке, прокладке транспортных коммуникаций, перевозках угля автосамосвалами. Эксплуатационные потери на разрезах АО “Востсибуголь" находятся в пределах 4,5-11,0%. При увеличении мощности угольного пласта относительная величина этих потерь уменьшается и наоборот. Снижение величины эксплуатационных потерь угля является одним из резервов увеличения добычи угля.
Основной объем угля теряется, как правило, в кровле и почве угольного пласта. Это связано с использованием на вскрыш-
ных и добычных работах экскаваторов большой единичной мощности, в конструкции ковшей которых не предусмотрена возможность работы на контактах породы с угольным пластов при наименьших потерях угля. Например, зубья ковша драглайна находятся ниже его днища на 0,35-г0,5 м. На такую глубину зубья ковша внедряются в угольный пласт при экскавации надуголь-ной породной толщи. Установлено, что если потери в кровле пласта при работе драглайна ЭШ-10/70 не превышают 0,18-0,20 м, то при работе драглайна ЭШ-40/85 они достигают 0,25 м, а ЭШ-100/100 - 0,33 м.
Опытные работы по снижению потерь угля в кровле пласта при использовании на вскрыше драглайнов ЭШ-25/100 и ЭШ-40/85 показали, что при оставлении перед зачисткой бульдозером слоя породы толщиной 0,2-0,3 м над кровлей пласта потери снижались с 0,25 м до 0,04-0,05 м (в 5-6 раз). Однако, такую технологию зачистки угольного пласта реализовать затруднительно из-за недостаточного парка бульдозеров на разрезах. Снизить потери угля можно и при использовании съемного устройства к ковшу драглайна, зачищающего кровлю пласта без значительного ее нарушения по сравнению с зубьями ковша драглайна.
С целью реализации изложенных направлений совершенствования бестранспортных технологических схем в настоящее время осуществляется ряд научно-исследовательских и опытно-конструк-торских работ.
©В.П.Смагнн
