CC BY
63
^ А.А. Атрушкевич, Л.А. Пучков, 2000
УДК 622.013.3:65.012.23
А.А. Атрушкевич, Л.А. Пучков
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАЗВИТИИ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИИ
С
ложные горно-геологи-ческие условия месторождений России препятствуют успешному переводу отрасли на рыночную систему хозяйствования, основным принципом которой является высокоэффективная работа угольных предприятий, а мировой уровень технологии и техники ориентирован на благоприятные горно-геологические условия, в которых обеспечивается высокая эффективность работы механизированных комплексов. Научный отраслевой потенциал продолжает совершенствовать технологию и технику применительно к благоприятным условиям, усугубляя положение угольных регионов со сложными горно-геологическими условиями, которыми характеризуются 70-80 % запасов месторождений. Чтобы уменьшить зависимость работы угольных предприятий от горных факторов необходимо создать принципиально новые технологии и средства обеспечения добычи угля, базирующиеся на новых принципах строительства шахт, совершенствования систем техники безопасности и вспомогательных технологических звеньев. Следует перейти на новый виток научно-технического прогресса в угледобыче, при котором горно-геологические условия не имеют существенного влияния на эффективность производства. Только тогда может быть обеспечено развитие новых угольных бассейнов, возрождение депрессивных
угольных районов и резкое снижение социальной напряженности в целом по угольной отрасли.
Опыт работы экспериментальных шахт Кузбасса, технологические и технические разработки ученых с радикальным подходом к решению угольных проблем убеждают в необходимости и возможности кардинального изменения концепции развития угольной отрасли. Для этого следует всемерно развивать основные традиционные технологические и технические решения угледобычи в благоприятных условиях и исключить в сложных условиях применение механизированных капиталоемких комплексов, обеспечить обогащение угля под землей, заменить в полном объеме технические средства ведения очистных и подготовительных работ.
Решение только одной из этих проблем - подземного обогащения
- обеспечивает новый научнотехнический уровень в угольной отрасли и одновременно решает следующие проблемы.
1. Снижение затрат на обогащение 1 т концентрата более чем на 100 руб.
2. Повышение уровня экологической чистоты и безопасности предприятий.
3. Повышение коэффициента извлечения и снижение потерь полезного ископаемого.
Проблему подземного обогащения в процессе добычи угля можно решить на основе применения новых технических средств и способов разрушения угольного массива,
транспортирования и отгрузки угля заданной кондиции потребителю, минуя поверхностные обогатительные фаб-рики. Ученые ВНИИГид-роуголя, МГГУ и СибГИУ разработали основы новой технологии и успешно внедрили ее на ряде шахт Кузбасса. На экспериментальной шахте «Нагорная-1» с использованием этой технологии добыто более 400 тыс. т обогащенного угля марки Ж с толщиной пластического слоя 24-30 мм при зольности 6-10 %. Поставка угля осуществлялась на коксохимические заводы Кемерова, За-ринска, Нижнего Тагила и Липецка.
Для собственников запасов угля эта тенденция становится доминирующей, они ищут пути ускоренного строительства шахт с небольшими первоначальными затратами при самоокупаемом, бездотационном способе развития горных работ. Эта проблема гораздо сложнее первой, поскольку требует коренных изменений канонических основ искусства строительства шахт, поверхностного обеспечения и способов проведения обводненных уклонов, бремсбергов, шурфов и наклонных стволов. Очевидным является возможное развитие угольной промышленности России по американской системе через сеть небольших высокоэффективных шахт. Угольную проблему Кузбасса, к примеру, можно решить введением в эксплуатацию 100 небольших шахт с годовой мощностью 600 тыс. т.
Себестоимость добычи обогащенного угля в процессе проведения эксперимента в сложных горногеологических условиях списанных запасов составила 70 руб. за 1 т, а производительность более 300 т на человека в месяц. В пересчете на горную массу эти показатели будут еще выше.
В научно-техническом и практическом плане существует выход из кризисной ситуации угольной отрасли, который заключается в переводе нерентабельных шахт на бездотационный высокоэффективный режим работы по принципу пяти экспериментальных шахт Кузбасса.
закреплением состава по всей длине.
3. Традиционная котельнокалориферная система нагрева шахтного воздуха заменена системой нагрева воздуха термальным теплом горных выработок, а пылеподавление происходит за счет контроля заданной влажности поступающего в шахту воздушного потока.
4. Традиционная система откачки воды заменена каскадной системой насосных установок, а очистка воды обеспечивается системой зумпфов, состоящих из двух выработок с механизированной очисткой или струйным гидравлическим смывом шлама и влажной пыли по выработкам.
ных регионов, параллельно решая ряд нетрадиционных проблем переработки угля, его сжигания и производства кокса. Решение сложных проблем производится на основе принципа отрицания технологических и технических звеньев угледобычи, не отвечающих уровню рыночной системы хозяйствования, и замены их нетрадиционными.
Переход угледобычи и переработки на новый научно-технический уровень по сравнению с прежним является более радикальным, поскольку затрагивает не только очистные работы, но и комплекс очистных и подготовительных работ, а также проблемы экологии и обогащения, при которых обеспечивается резкое сокращение затрат на всех технологических звеньях.
Новый научно-
технический уровень угледобычи обеспечивается
Рис. 1. Схема выемки угля в полосе длинными очистными заходка-ми механогидравличе-ским комбайном КПА-3М
Технологии и средства обеспечения позволяют ведение ускоренного строительства шахты с годовой мощностью 600 тыс. т в течение 5-6 месяцев при первоначальных затратах около 40 млн. руб. Следует отметить, что шестая экспериментальная шахта «Анжерская» введена в рекордно короткий срок -три месяца. На ней планируется испытать безлюдную гидроструговую технологию добычи угля, которая в усложненных горно-геологи-ческих условиях депрессивных районов позволит обеспечить технико-экономи-ческие показатели мирового уровня. Строительство шахт нового техникоэкономического уровня дает определяющее стратегическое направление дальнейшего развития уголь-
следующим:
1. Поверхностный комплекс шахты с годовой мощностью 600 тыс. т и общей численностью рабочих не более 150 человек состоит из полного комплекта необходимых мобильных сооружений, включая: ламповую, отделение чистой и рабочей одежды, моечное отделение, диспетчерскую, кабинет директора
и главного инженера, нарядную, кабинет бухгалтера, отдел кадров, гараж.
2. Наклонные стволы проводятся принципиально новым опорношагающим комбайном, способным работать в затопленном призабойном пространстве с применением анкерного крепления, с распорным
Рис. 2. Технологический процесс подземного обезвоживания:
а - схема обезвоживающего аппарата АПО; б - узел обезвоживания; в - схема формирования фильтрующего слоя; г - схема фильтрации; д - схема движения воды
±30° без конвейерного
5. Система осветления шах-тной воды в подземных условиях и на поверхности осуществляется последовательным парциальным сбросом воды по всему сечению отстойника.
6. Исключены капиталоемкие
многозатратные традиционные технологии очистных и подготовительных работ, включая применение механизированных комплексов в осложненных горно-
геологических условиях и транспортных систем в виде ленточных конвейеров, перегружателей и скребковых конвейеров, при подго-
товительных работах исключается гусеничная техника, имеющая низкий коэффициент устойчивости.
В предлагаемой технологии применяется принципиально новый опорно-шагаю-щий проходческо-очистной комбайн КПА-3М (рис. 1), созданный к.т.н. О.А. Атрушкеви-чем с системой дистанционного управления. Комбайн позволяет производить в различных горногеологических условиях технологические операции:
• проведение горных выработок по углю и породе при углах
транспорта с использованием низконапорной воды от каскадных систем;
• проведение очистной выемки угля на пластах с углом падения от 3 до 90° и мощностью от 0.8 м и выше, так как обладает повышенной устойчивостью и маневренностью в трех плоскостях без линейного перемещения;
• проведение квершлагов и полевых выработок без применения взрывных работ, включая крепкие песчаники за счет использования специальных дисковых фрез.
Механогидравлический комбайн КПА-3 исключает традиционную очистную технику, при отработке пластов короткими забоями
- конвейерный транспорт, при этом обеспечивает взаимосвязь с системой обогащения угля в процессе добычи угля.
Система подземного обезвоживания угля и осветления технологической воды (рис. 2) осуществляется на основе резонансного воздействия на процесс обезвоживания и осветления воды гравитационных, физических, химических и электрических сил, обеспечивающих эффективность процесса. Основные параметры технологии представлены в таблице.
Новая технология и техника позволяют вести поэтапное вскрытие пластов, производить их подготовку и вести очистные работы обратным ходом, а профилактику отработанного пространства путем заиливания и затопления.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Наименование продукта Выход Зольность
% т/ч %
Рядовой уголь 100.0 150.0 12.4
Концентрат 92.9 139.4 8.6
Порода В том числе: 4.7 7.0 88.6
выделяемая при гидротранспорте 3.0 4.6 88.6
оставляемая в выработках 2.4 3.6 88.6
Потери 2.4 3.6 12.4
При отработке крутонаклонных и крутых пластов исключаются проведение вертикальных выработок и полевая подготовка за счет диагональных и спиральных спусков, что обеспечивается проведением наклонных выработок до 30° опорно-шагающим комбайном.
При внедрении гидроструговой безлюдной выемки с использованием в коротком очистном забое стругового агрегата с возвратно-поступа-тельной подачей и гидравлического самотечного транспорта
отбитого угля обеспечивается высокая производительность добычи угля.
Основным атрибутом снижения цены угля является прямая поставка обогащенного угля потребителю, что достигается использованием дробильно-сортировочного комплекса щелевого исполнения и дробилки избирательного действия валкового типа.
Основные концепции радикально отличаются от предшествующих, однако научно-технический уровень
угледобычи подготавливает угольную отрасль России к ускоренному бездотационному самовозрожде-нию.
Негативные факторы нынешней реструктуризации отрасли влияют на динамику перехода предприятий на новый технический уровень и смену организационной системы хозяйствования, исключая при этом влияние на производственный процесс формы собственности. Кузбасс имеет возможность ускоренного строительства малых шахт нового уровня с годовой мощностью 600 тыс. т и в течение пяти лет восстановления прежнего объема добычи 150 млн. в год с большей долей дефицитных марок угля, при этом прирост происходит за счет подземной добычи угля.
Новый научно-технический уровень угледобычи резко снижает степень влияния горно-
геологических условий на эффективность производства и обеспечивает возрождение депрессивных угольных районов.
.............................................................................У
Атрушкевич Аркадий Анисимович - профессор, доктор технических наук, директор ВНИИГидроуголь, г. Новокузнецк.
Пучков Лев Александрович - чл. корр. РАН, профессор, доктор технических наук, ректор Московского государственного горного университета.
______________________,___________________і__________________V
