Перспективные направления совершенствования разработки Верхнекамского калийернр месторождения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Д. Р. КАПЛУНОВ В.И.СЕР ГЕЕВ

Перспективные направления совершенствования разработки

верхнекамского калийного месторождения

Верхнекамское месторождение калии-ных руд является одним из крупнейших в мире (около 30% мировых запасов) и единственной в стране действующей сырьевой базой по производству калийных удобрений. В связи с этим проблема повышения эффективности освоения месторождения имеет особую актуальность.

Промышленными калийными пластами месторождения являются (снизу вверх): Красный -2, АБ и В. Средняя их мощность соответственно: 6,1 м (от 4 до 10м), 2,8 и 2,2м при сильвинитовом составе.

Основное промышленное значение имеет пласт Красный -2, в котором сосредоточено более 70% балансовых дапасов калийных руд месторождения. Эффективность отработки указанного пласта определяет по существу технический уровень предприятий бассейна.

Применяемые в настоящее время технологические схемы выемки пласта имеют существенные недостатки и не отвечают современным требованиям комплексного освоения недр. Потери руды при добыче составляют 60 и более процентов. Теряется полезное ископаемое, в основном, в целиках, предохраняющих разрыв сплошности водозащитной толщи. Разубоживание руды по пласту превышает 8%. Происходит это, главным образом, из-за того, что при фиксированных габаритах режущих органов комбайнов и несоответствующей им мощности пласта, а также при сложной его гипсометрии неизбежны подрезки пустой породы и оставление в кровле и почве части пласта. В то же время оставляемые на контакте с покровной солью пачки пласта или соляные «коржи» представляют значительную опасность для забойных рабочих.

Производительность труда на очистных работах значительно ниже, чем на калийных рудниках в развитых странах.

Перспективные технологии выемки пласта «Красный-2», как указывалось выше, должны обеспечивать повышение эффективности отработки и надежное предохранение рудников от затопления. В свою очередь понятие »эффективная отработка калийных пластов" подразумевает:

1. Повышение производительности труда за счет применения поточных технологий очистных работ и высокопроизводительных добычных комплексов;

2. Минимальные объемы непроизводительных подготовительных, нарезных и вспомогательных работ;

3. Сокращение потерь полезного ископаемого в целиках и одновременное повышение их несущей способности за счет выбора рациональных параметров систем разработки и формы целиков;

4. Снижение эксплуатационных потерь и разубоживания руды;

5. Улучшение качества добываемой ру-

6. Повышение безопасности работ.

В бассейне наибольшую распространенность получил комбайновый способ отработки калийных пластов. Объясняется это лучшими показателями по производительности труда, что определяет его преобладание и в перспективе. Однако, до 30% запасов пласта на отдельных рудниках отрабатывать комбайнами нецелесообразно по следующим причинам:

• невозможность ведения комбайна строго по пласту при его опред

ды;

и

складчатости (резкий рост потерь и раз-убоживания);

• повышение опасности для работающих в забое от обрушения «коржей», «козырьков» и остающейся в кровле пачки верхнего слоя пласта «Красный-2";

• несоответствие типоразмеров режущих органов комбайнов и мощности пластов, ведущее к дополнительным потерям.

В таких условиях при достаточной устойчивости кровли пласт «Красный-2" отрабатывается буровзрывным способом. Значение последнего связано также с меньшим потреблением электроэнергии, занимающей в себестоимости добычи руды существенное место. При буровзрывной выемке на каждой тонне руды экономится около 1 квт-ч электроэнергии или 10-15% от общих энергетических затрат, связанных с очистными работами, доставкой, подъемом и дроблением руды [3]. Поэтому необходимо дальнейшее совершенствование технологии буровзрывной выемки пласта »Красный-2" на предприятиях бассейна.

Задача повышения производительности труда при комбайновой добыче на пласте «Красный-2" при нестабильных его параметрах (например, мощность на руднике БКРУ-1 колеблется от 3,5 до 11,0м) может быть решена путем использования комбайнов различных типов с разными размерами режущих органов, либо путем создания принципиально новых комбайновых комплексов, способных эффективно отрабатывать пласты с меняющимися в значительных пределах мощностями.

В настоящее время имеется ряд калийных комбайнов, обладающих широким диапазоном характеристик, показанных в приведенной таблице.

В результате исследований ВНИИГ совместно со специалистами АО «Уралкалий» определена рациональная область применения этих комбайнов в зависимости от мощности и других характеристик пласта.

Таблица 1

ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫРАБОТОК, СОЗДАВАЕМЫХ ПРОХОДЧЕСКО-ДОБЫЧНЫМИ КАЛИЙНЫМИ

КОМБАЙНАМИ_______________

Комбайны Сечения вы- рабо^ ток м Параметры выработок, мм

Высота Ширина общая Ширина по бермам Пло- ская часть кровли

ШЩШ 8,9 II3200 3200 3160

Урал 20 КСА 13,4 2800 5250 5250 2250

15,3 3100 5300 5100 2300

17,9 3400 5800 5100 2400

. * 20,2 3700 6100 5100 у; 2400

Урал 10 КСА 8,9 2200 4000 4000 1800

9,8 2400 4200 4000 1800

10,2 2600 4300 4000 1800'

Наиболее важное значение имеет правильный выбор схемы отработки мощного пласта при его многослоевой выемке. Снижение объема вспомогательных операций дает значительный рост производительности труда, а применение схем безотгонной работы комбайна на промежуточный конвейер — повышение производительности комбайна на 10-12%. Такая схема была испытана на БКПРУ-1 и показала хорошие результаты. Однако, безотгонная схема может быть рекомендована при небольшой складчатости с амплитудой складок до 0,8м

[7].

Для Верхнекамского месторождения выбор безопасных технологических схем осложнен геологическим разнообразием залегания пласта «Красный-2". Если в условиях большинства участков шахтных полей БКРУ-1 и Соликамских рудников при глинистых прослойках между слоями кровли 5 мм и менее устойчивый пролет камер достигает 16 м, то на Втором Березниковском руднике в связи с увеличенной мощностью глинистых прослоек в кровле (до 0,3 м) и тонкослоистым ее строением пролет не может превышать ширины комбайнового хода. При этом в ряде случаев требуется полное крепление кровли за комбайном анкерной крепью.

Для увеличения извлечения руды из недр на Верхнекамском месторождении целесообразно переходить на отдельных шахтных полях, где допускается опускание земной поверхности в значительных пределах, на технологию с податливыми целиками. Однако, согласно нормативам под городской и заводской застройками могут быть примненены только варианты камерной системы с поддержанием кровли жесткими целиками.

Повышение извлечения руды из недр в этих условиях возможно за счет применения технологических схем с закладкой выработанного пространства с использованием ее в качестве конструктивного элемента

системы разработки для повышения несущей способности целиков и возможности их последующей выемки. При этом появляется многостадийность горных работ. При выборе технологической схемы этот фактор следует учитывать, чтобы следующие друг за другом операции по выемке-кладке-выемке не мешали друг другу, а составляли поточную технологию. Это достигается за счет выбора оптимальных технологических схем ведения работ на каж-зом этапе и установления сбалансированных сроков выполнения всех операций.

С увеличением доли комбайновой до-руды из-за уменьшения ширины ка-(БКРУ-2) до ширины комбайнового хсаа возросли потери полезного ископаемого (особенно в сравнении с буровзрыв-ж:и выемкой), что обусловлено уменьшением коэффициента формы целиков (со-стзетсвенно доли объема целика, находящегося в объемном напряженном состоя-

ШХЖ). ХщЖуУ . .

В связи с этим одним из основных на-щговлений совершенствования параметров «жгтемы разработки в целях повышения ь*.:-эфициента извлечения руды из недр сьелует считать увеличения пролета ка-а соответственно, ширины междука-целиков (изменение коэффициен-формы). Это особенно важно при значи-ой мощности разрабатываемого пла-При устойчивой кровле можно пойти

и на увеличение ширины камеры путем наложения ходов комбайнов по горизонтали. При слабоустойчивой кровле более рационально использовать вариант расширения пролета камеры путем формирования между ходами комбайна технологических (межходовых) целиков, оставляемых на заданный срок службы для поддержания кровли до проведения закладочных работ.

Рассмотрим возможность увеличения извлечения полезного ископаемого из недр за счет изменения параметров системы разработки (ширины камер и целиков) и расчета их с применением закона увеличения несущей способности целика (по Церну) с учетом изменения коэффициента формы [7].

Кц = (Ь/к)1/2 (1)

где К — коэффициент Церна

Л — высота целика, м;

Ь — ширина междукамерного целика, м.

Зависимость коэффициента извлечения руды из недр

Кизв=ЯП>Ьт)

(2)

где

п — число комбайновых ходов в камере;

Ьт — ширина межходового целика, м.

Учитывая, что межходовые целики, поддерживая лишь непосредственную кровлю, не разгружают междукамерные целики, ширина последних расчитывается по формуле Л.Д.Шевякова без учета несущей способности межходовых целиков.

Ъ = ауН(Я-уН);

(3)

а = акп+Ьт( п-1)

(4)

где а — ширина камеры, м;

ак — ширина сечения комбайнового хода, м;

у — средняя плотность покрывающих пород, кг/м3;

Н — глубина залегания пласта,

Я — удельная несущая способность целика (Па), определяемая по формуле:

Я = оКц/К3, (5)

Здесь а— прочность породы на сжатие,

Па;

Кз — коэффициент запаса.

С учетом выражений (4) и (5) формула (3) имеет вид:

_{акп + Ьт(п-\)уН

о Ь°'5/к3И°’5 - уН (6)

Коэффициент извлечения руды из недр

Кизв = акп>( ?*пак+Ьтп-Ьт) <7>

Число комбайновых ходов выразим:

оЬЬ°'5/(к3И°'5уН) - Ь + Ьт п =---------------г---------

ак + ът (8)

Подставив выражение (8) в (7), получим:

_ оар•5/(*3А»У*) -Ъ+Ът

““ Ь1,5о/к3№'5уН(ак + Ьт) (9)

Задаваясь различными значениями ширины междукамерного целика при различных значениях Ьщ в выражениях (9) и

(8), можно построить для примера график зависимости Киз&^(п) при «*=5,2 м; а= 26 МПа;у=2250 кг/м ; Я = 6,2 м. (отработка пласта «Красный-2» на 4-ой и 5-ой западных панелях БКРУ-1) при 6/71=0,7; 1,2и 1,6 (рис.1). Из графика видно, что без учета коэффициента формы целика Кизв с ростом числа комбайновых ходов падает, с учетом его — растет [7].

На участках шахтных полей с устойчивой кровлей пролет камеры отрабатывается комбайновыми ходами без оставления мжходовых целиков. При этом сохраня-

Рис.1. Зависимость коэффициента извлечения (Кизв) от числа комбайновых ходов (п) в пределах камеры 1 — без учета коэффициента формы междукамерного целика при Ьт * 1 м;

2,3,4 — с учетом коэффициента формы целика при Ьгл соответственно 0,7,1,2,6 м;

5 — при системе с целиками одной ширины (а=*ак).

ется принципиальная закономерность — с увеличением количества комбайновых ходов (ширины камер) и соответственно — ширины междукамерных целиков при учете коэффициента формы целика достигается значительный рост извлечения полезного ископаемого из недр.

Таким образом, совершенствование технологических схем комбайновой выемки пласта «Красный-2" с использованием применяющегося в настоящее время оборудования возможно. Однако достигнуть кардинального повышения эффективности выемки пластов большой мощности в перспективе можно только в результате коренного технического перевооружения рудников бассейна — применения комбайновых комплексов нового поколения и соответствующих технологических схем.

Эффективная отработка Верхнекамского месторождения требует постоянного маневрирования технологией выемки в максимально возможном соответствии с условиями каждого конкретного участка. Отсюда — необходимость гибкой технологии добычи. В связи с этим вопрос о рациональном типе и составе комбайнового комплекса, а также требования к техноло-

гии комбайновой выемки в камерах должны быть коренным образом пересмотрены.

де комбайна, направляя отбитую руду под собственным весом непосредственно в расположенный на комбайне приемный бун-

ч чч ч чч чч

Яиі5му оСш45

Рис.З. Расположение выработок и оборудования в них при применении технологии выемки с комбайновым комплексом “Темп-10".

а — выемка пласта "Красный-2" (сечение Б-Б на рис. 2);

в — сопряжение очистных камер с блоковым выемочным штеком (узел А на рис.2)б — поперечное сечение по блоку камер (сечение В-В на рис.2);

Универсальные комбайновые комплексы должны:

• предоставлять широкие технологические возможности в части маневрирования системами разработки (камерная, камерно-столбовая), способами выемки (валовая, селективная) ;

• обеспечивать однослоевую выемку преобладающего интервала мощностей пластов без увеличения технологического времени и при минимальном количестве типоразмеров (2 вместо 8);

• сократить потери и разубоживание.

С учетом этих требований была предложена новая технология выемки мощных пластов двухслойными комбайновыми за-ходками при восходящем порядке отработ-12 слоев и челночной схеме работы комплексов, при которой не требуется подрыв-жг ложной кровли или ее крепление и пол-Е?-стью исключается необходимость присутствия людей под обнаженным про-г~занством. Это достигается тем, что в про-шссе выемки верхний — предохранитель-слой отрабатываемого пласта извлека-отступающим забоем при обратном хо-

кер (рис.З). Применительно к этой технологии разработан комбайновый комплекс нового поколения в составе комбайна Темп-10 производительностью 10-12 т/мин на напряжение 6 кВ и самоходного изгибающегося забойного конвейера КЗС-700 производительностью 12 т/мин [1,2,4,5].

Указанная технология позволит более чем в 1,2 раза повысить извлечение и на 9% — содержание полезного компонента в добываемой руде. Это достигается за счет возможности четкой выемки по пласту при практически любых изменениях мощности. Производительность труда забойных

рабочих возрастает в 2,5-3 раза. В настоящее время с разрушением связей между предприятиями и возникшими проблемами финансирования работы по созданию комплекса остановлены.

Применение нового оборудования ведет к изменению общей схемы подготовки и отработки панелей. Применение изгибающихся конвейеров вызывает необходимость уменьшения угла между сопрягающимися выработками до 45° (при применяемой технологии — 90°). технологическая схема ведения подготовительных и очистных работ приведена на рис.2, а взаимное

Рис.2. Схема ведения очистных работ на панели при применении комбайна “Темп-10" и средств непрерывной доставки руды (полевая подготовка).

I — полевой панельный транспортный штрек; 2 — панельный вентиляционный штрек;

3 — блоковый выемочный штрек; 4 — блоковый вентиляционный штрек;

5 — рудопуски; 6 — комбайн "Темп-10";

7 — самоходный изгибающийся конвейер; 8— разгрузочная станция;

9 — сбойка; 10 — гензек, уклон;

II — вентиляционная перемычка; 12 —направление движения воздуха.

расположение подготовительных И ОЧИСТ-ных камер по пластам и схема работы комплекса «Темп-10» показаны на рис.З [6].

Применение высокопроизводительных комплексов типа «Темп-10" и указанной технологии на рудниках АО »Уралкалий" предполагает достижение показателей (рудник БКЗ-4), приведенных в таблице [6].

Таблица 2

Наименование Единица измерения Показатели

Производительность комплекса тыс,т/год 985,0

Мощность горного участка млн.т/год 2,7

Число панелей в работе шт. ІЇІ Ш|||

Число комплексов в работе 7

На зарубежных калйных рудниках, где выемка пластов ведется с буровзрывной отбойкой руды (Германия, частично — Франция и США) применяется, как правило, ка-мерно-столбования система разработки с регулярным оставлением столбчатых целиков. Переход с камерной системы с традиционными ленточными целиками на новую позволило резко повысить производительность труда за счет возможности эффективного использования на очистных работах

мощного самоходного оборудования. Применение технологии выемки с регулярным оставлением столбчатых целиков дало возможность значительно увеличить число забоев в работе на той же площади, сократив при этом расстояние переездов самоходной техники из забоя в забой, полностью загрузить в течение смены производительное оборудование. Регулярно оставляемые столбчатые целики (с сечением близким к квадратному) в связи с их большей удельной несущей способностью по сравнению с ленточными обеспечили значительное повышение извлечения руды из недр.

Анализ опыта ведения очистных работ на Верхнекамском месторождении показывает, что ни один из используемых технологических вариантов ведения очистн работ с буровзрывной выемкой не позволяет достигнуть максимального использования возможностей комплекса самоходного оборудования. Малое количество очист забоев на участке (3-4) и дальние переез из забоя в забой при ленточных цели обуславливают простои и непроизводительную работу машин. При этом попь применения самоходного оборудова для выполнения только отдельных операций буровзрывной выемки не дают существенного улучшения технико-экономических показателей добычи руды.

[ри-ным воз-) за-атив

ЩОЙ

грузное мые ям к ель- ! ИЮ с

ПО- I

абот | азы- I хно- I

'НЫХ

оля-

ова-

ного

гных

езды

иках '

оди-

ытки

ания

[ера- [

1ест- [

иче-

Единственно эффективным направлением максимального использования возможностей самоходного оборудования на рудниках Верхнекамского бассейна является применение камерно-столбовой системы разработки с регулярным оставлением столбчатых целиков. При этом, как показывает практика, самоходное оборудование обеспечивает значительный эффект только при комплексной механизации всех операций технологического цикла с конструктивной и организационной взаимоувяз-кой всего набора машин.

Механический перенос опыта использования камерно-столбовой системы разработки с оставлением столбчатых целиков какого-либо зарубежного калийного рудника для Верхнекамского месторождения не возможен. Горно-геологические, геоме-ханические, организационные и прочие условия уральских рудников требуют применения своей оригинальной технологии.

В ходе исследований методом отбора предпочтительных решений рассмотрено несколько технологических схем буровзрывной отработки пласта с регулярно-оставляемыми столбчатыми целиками, отличительной особенностью которых являлось то, что в одновременной отработке находятся 7-10 рядом расположенных очистных забоев. Многозабойность позволяет организовывать последовательное проведение операций буровзрывного цикла с соответствующим переходом машин очистного комплекса в течение смены из забоя в забой. Таким образом создается поточность технологического процесса при полной загрузке средств мезанизации, увеличивается концентрация работ и нагрузка на участок, что обуславливает значительное повышение производительности труда.

Анализируя основные технико-экономические показатели вариантов технологических схем выемки пласта «Красный-2», определено, что наиболее экономичным является выемка пласта с предварительным проведением разрезных комбайновых выработок по осям камер. Этот вариант обеспечивает меньшую себестоимость добычи руды и большую производительность труда. При этом предваритель-

ное проведение разрезной комбайновой выработки при применении самоходного оборудования с дизельным приводом значительно улучшает условия проветривания (рисунок 4) [3].

Снижение потерь полезного ископаемого при технологии выемки пластов с оставлением столбчатых целиков обосновано в работах ВНИИГ, где в расчетах параметров камер используется поправочный коэффициент на форму целиков (см. уравнение 1).

Определено, что при ширине камеры, равной ширине сбойки и одинаковой ширине квадратного и ленточного целиков, прочность квадратного целика превышает аналогичный показатель ленточного целика не менее, чем на 40%.

ГР

ГР

XI

№.

и □ : г

1

Рис. 4. Технология ведения очистных работ на пласте

«Красный-2" с оставлением столбчатых целиков и применением комплекса самоходного оборудования (применительно к БКРУ-1 АО »Уралкалий").

1 — панельный транспортный штрек;

2 — выемочный штрек;

3 — направление движения свежего воздуха;

4 — исходящая струя;

5 — вентиляционная перемычка;

6 — рудоспуск на откаточный горизонт;

7 — очистная камера;

8 — столбчатый междукамерный целик;

9 — разрезной комбайновый ход;

10 — комбайн Урал-10 КСА;

11 — бункер-перегружатель БП-14 А;

12 — самоходный вагон 5ВС-15 М;

13 — каретка для бурения врубовых скважин;

14 — каретка для бурения шпуров;

15 — машина для зарядка шпуров;

16 — оборщик кровли;

17 — машина для установки анкерной крепи;

18 — погрузочно-доставочные машины;

19 — вентиляционный штрек;

20 — конвейерная дробилка;

21 — скребковый конвейер.

Таблица 3

ПОТЕРИ В КВАДРАТНЫХ ЦЕЛИКАХ (ШИРИНА КАМЕРЫ РАВНА ШИРИНЕ СБОЙКИ)

1,4Д Л

сж

сж

длительная прочность квадратного целика;

длительная прочность ленточного целика.

В таблице, приведенной ниже, показаны потеры, вычисленные ВНИИГом с учетом формы целиков в сравнении с потерями без этого учета для условий БКРУ-1 АО «Уралкалий» [3]. В расчете Л-^'прочность целика — принята 3800 т/м ; у — удельный вес покрывающих пород — 2,2 т/м ; Н — расстояние от земной поверхности до кровли целика — 273 м; Л принималась из условий выемки камеры в два слоя при нахлестке слоев по высоте 0,4 м; камеры одноходовые.

Из таблицы следует, что резкое снижение потерь при квадратных целиках имеет место лишь в том случае, когда ленточные и квадратные целики рассчитываются с учетом коэффициента формы. Извлечение растет с увеличением ширины камеры, в меньшей степени влияет мощность пласта.

Набор самоходного оборудования для всего технологического комплекса должен включать в себя:

• каретка для бурения шпуров;

• каретки для бурения врубовых скважин при проведении сбоек;

• машины для доставки ВВ и зарядки шпуров;

• машины для оборки кровли;

• машины для установки анкерной крепи;

• погрузочно-доставочные машины.

В настоящее время при буровзрывной отбойке используется оборудование, указанное в приведенной таблице.

Организация труда при много забойном использовании техники отличается значительной сложностью, и вскрыть все ее возможности в результате простого анализа, основанного на средних показателях длительности выполнения операций, как это обычно производится при анализе организации работ в очистном забое, не представляется возможным.

Ширина каме- ры, м Наименование показателей ~ 2 4 6 8 10 12 14 16 ч.

Ширина целика без учета формы, м !ЩЁ| шин §1111 ШШII 1:111 20,3§ ШШ

Потери (%) без учета формы 59,2 59,2 59,2 59,2 59,2 59,2 59,2 59,2 ; г

шшшшшшшшшшшшшш ■. у. :

6 4,9 5,9 7,1 8,3 9,0 9,8 10,8 11,6

111111111111Я1111111!! Ш11И1111111 5,7 6,6 7,6 I: 8‘? .1 11Ш111 |||11 12,0 12,2

8 6,5 7,1 8,2 9,3 10,3 11,3 12,2 13,3

Потери (%) при учете формы при мощности лла- 1 ста, м || Ш| . ; • V

6 50,5 35,4 29,4 26,0 22,5 20,2 18,9 17,6

11111111 щщ 54,8 38,8 31,3 27,3 24,3 21,6 21,3 18,7

8 58,6 40,8 33,5 28,0 25,7 21,9 21,6 19,1

я для лжен

овых

к;

)ЯДКИ

:рнои

ины.

ІВНОЙ

, ука-

(ЙНОМ

начи-

5 ВОЗ-

їлиза, ; дли-к это ігани-істав-

Таблица 4

СОСТАВ КОМПЛЕКСА САМОХОДНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Оборудование Импортное Отечественное

Бурильная уста- ШШ> Ш (Фран- шттШйШштщ

цйй) 5 В-2 (6. ГД Р) V.\v.\v.І.;.;.;.;.;.;.-..;.;.\

Зарядно-доста-вочная машина «Мули-Лифт-Синх-ро-7,5" (ФРГ)

Механический <ї6о|ні^»с кровлй; |1Р-8 (ФРГ) с навесной обороч*

: : НОИ стрелой ;У (б.ГДР)

Машина для установки анкерной крепи РЕ С-24,1ВР (Франция) АВ-1 (б.ГДР) УБШ-506

Погрузочно-транс-портная машина 1 Р-8 (ФРГ) Б-10000 (б.ГДР) ПД-8В ПД-8РВ

Комбайн для проходки разрезной выработки Урал-ЮКСА

Самоходный вагон . 5ВС-15М

Скребковый конвейер СП-301

Конвейерная дробилка ДК38х9 или ДКВ-200

Поэтому процессы очистной выемки рассматриваются как вероятностные процессы с изменяющейся длительностью выполнения одних и тех же работ с применением методов статистического моделирования.

Продолжительность цикла определяется по формуле:

Т,-ты + т6+Г„+г*

где Тб с — продолжительность бре-

ния врубовых скважин;

Тб — продолжительность бурения комплекта шпуров;

Тзв — время заряжения, взрывания и проветривания забоя;

Т б — время уборки горной массы.

Выведенная зависимость производительности труда рабочих от площади поперечного сечения забоя показывает, что в одиночном забое или группе сближенных забоев увеличение их общего сечения с 40 до 160 кв.м позволяют поднять производительность труда на 4 7 %.

Статистическое моделирование процессов очистной выемки при одновремен-

ном ведении работ в нескольких камерах осуществлено с использованием теории массового обслуживания. Этот метод дал возможность построить зависимости производительности труда от числа забоев в работе, определить оптимальные численность сменного звена и состав забойного оборудования. При этом установлено, что при ведении работ в трех забоях производительность труда растет на 60 % по сравнению с работой в одной камере, при этом численность сменного звена должна быть увеличена до трех человек, а в состав комплекса введена дополнительная погрузочно-транспортная машина. Дальнейшее увеличение числа забоев до 8-ми дает увеличение производительности только на 20% и достигает максимального значения при 9 забоях. При этом число забоев должно быть в 1,5 раза больше численности сменного звена (рис.5).

Двойная линия — рациональный состав комплекса забойного оборудования.

Рис.5. Зависимость производительности труда (Ат) рабочих очистного забоя от числа камер (пк) в работе. Одинарные линии — минимальное число машин в комплексе при специализации рабочих по отдельным типам машин.

Цифрами указана численность сменного звена, чел.

Одним из главных показателей, характеризующих эффективность разработки, является производственная мощность горного участка. В результате статистического моделирования технологии многозабойного использования самоходного оборудования и технико-экономических расчетов получены зависимости производительности труда рабочих очистных забоев и себестоимости руды от мощности горного участка (рис. 6). Анализ результатов показывает, что лучшие показатели производительности труда и себестоимости добычи руды обеспечиваются при мощности горного участка около 1,5 млн.т [3].

Таким образом, применение технологии разработки пласта «Красный-2" с регулярно оставляемыми целиками по сравнению с существующей буровзрывной выемкой с использованием в обоих случаях комплексов самоходного оборудования позволяет значительно повысить производительность, улучшить условия и безопасность труда, а также снизить потери руды на 20-25% по блоку. При этом значительно снижаются эксплуатационные потери и разубоживание руды при сложной гипсометрии пласта, свойственные комбайновой добыче.

Рис.6. Зависимость производительности труда (Ат) рабочих очистного забоя и себестоимости (С) добычи руды от мощности (Ау) участка

1 — производительность труда рабочих учистно-го забоя;

2 — себестоимость добычи 1 тонны руды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Каплунов Д.Р., Сергеев В.И., Ковалев 0.В. и др. Основные направления техноло-

гического перевооружения калийных рудников при комплексном освоении Верхнекамского месторождения, Горный журнал, 1989, N2, с.18-21. -]

2. Каплунов Д.Р., Сергеев В.И., Ковалев О.В. Комплексное освоение недр при разработке калийных месторождений СССР. Калий инд. Штайнзальц, 1988, N10, с.50-53.

3. Сергеев В.И. Разработка технологии выемки мощных калийных пластов с регулярно оставляемыми целиками. Автореферат, 1985.

4. Каплунов Д.Р., Сергеев В.И., Помельников И.И. и др. Методические положения комплексного освоения калийных месторождений. М., ИПКОН РАН, 1991, 55 с.

5. Каплунов Д.Р., Левин В.И., Болотов Б.В., Блюм Е.А., Сергеев В.И. Развитие подземной добычи при комплексном освоении месторождений. Наука, 1992, 253 с. I

6. Соловьев В.А. Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках Верхнекамского калийного месторождения. М., Недра, 1992, 467 с.

7. Степанов П.Б., Папулов Л.М., Березин Е.П. и др. Моделирование технологических

схем выемки калийных руд с закладкой. М., Недра, 1994, 157 с. ]

© Д.Р.Каплунов, В.И.Сергееа