Практическая апробация методики и программы конструирования рациональных технологических схем угольных шахт Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

.у. ::v v ::••>. :•

vXv'vIvl /лч M\v! • •'•

. л ...«•••• • • • • • • • •

• 4 • •«« • « * «.'

• •«•-«««•«••••••в • •

%v. V,V.y»y.*.

Iv/ivXv! • • • ~ * *

yv.«; * *

доклад на її конфшйшіш^

переработкаЙРАзме

.V.4V/

vlv

.

• • • • • • •

, • . . - .... - - -.... ...

• * • • %*••••*••• • • * * • • •••••»»•

• • « • •

• ••••••

• •

• • • • • * 4 4 •

• ••••••••a

9*9 » Г

Н.С.БЕГЕЗА

Практическая апробация методики и программы конструирования рациональных вариантов и комплексного обоснования прогрессивных технологических схем угольныхшахт

Практическая апробация методики и программы конструирования рациональных вариантов и комплексного обоснования прогрессивных технологических схем угольных шахт осуществлена на шахте «Есаульская» АО УК «Кузнецкуголь», при этом рассматривались два альтернативных варианта. Исходными данными при выполнении расчетов на ПЭВМ служи-ли:фактическиое положение дел на шахте по состоянию на 01.01.95 г.;

• основные положения технического проекта строительства шахты, выполненного институтом «Кузбасс-гипрошахт» в 1994г.

Шахта «Есаульская» образована на базе геологического участка «Есаульского-5" в соответствии с приказом Министра угольной промышленности СССР N143 от 28.03.84г. Поле шахты расположено в северной части Байдаевского геолого-эконо-мического района Кузбасса и одноименного с районом месторождения.

Угленосные отложения шахтного поля, сложенные породами ленинской свиты ерунаковской подсерии кольчугинской серии Кузбасса мощностью 580 м содержат 7 угольных пластов, имеющих промышленное значение, из них два пласта (26а и 29а) — средней мощности соответственно 2,52 и 2,03 м, остальные (30, 31, 32, 34, 37) — тонкие соответственно 1,39; 1,3; 1,09; 0,98; 1,08 м.

Коренные породы представлены в основном переслаиванием песчаников, алевролитов, аргиллитов и пластов угля. Необходимо отметить выдержанность межпла-стовых расстояний на большей площади шахтного поля, отличающейся относи-

тельно простым тектоническим строением. Часть разреза, включающая пласты угля от 34 до 38 сложена в основном алевролитами мелко- и крупнозернистыми, прочность которых увеличивается к кровле пласта 34 и изменяется в пределах от 40 до 105,3 МПа при средних значениях 42-81,6 МПа. Далее по разрезу в кровле пласта 30 намечается уменьшение прочности пород: для алевролитов — 43,5-66,9 МПа, для песчаников — до 90 МПа.

В кровле пластов 26а и 29а наблюдаются линзы крупнозернистых алевролитов, реже песчаников, отличающихся повышенной прочностью.

Непосредственные кровли пластов угля неустойчивые, реже средней устойчивости.

Границами шахтного поля являются:

• на западе и северо-западе — параллельно границе горного отвода шахты на расстояние 1,7 км от нее (от выхода пласта 26а под наносы до нарушения «А»);

• на северо-западе — по нарушениям «А» и «Ю» по границе горного отвода шахты;

• на юго-западе — по выходу пласта под наносы от 45 р.л. до 49 р.л.

В указанных границах длина шахтного поля по падению составляет 4,2 км; по простиранию — 5,0 км; площадь проекции горного отвода — 18,4 км .

Шахта «Есаульская» была сдана в эксплуатацию в 1984 г. по временной схеме с проектной мощностью 450 тыс.т. угля в год. В 1988 г. шахте установлена

В связи с тем, что проект по шахте «Есаульская» не разработан, строительство ее осуществлялось по ранее утвержденному техническому проекту участка «Еса-ульский-5" и локальным проектом.

Основными факторами, сдерживающими развитие добычи, являются: значительное отставание подготовки очистного фронта по временной схеме ведения горных работ в уклонных полях по пластам 26а и 29а, ведение подготовительных и очистных работ в условиях повышенной обводненности и отсутствия главного водоотлива, существующие площади калориферной установки не обеспечивают подачу необходимого количества теплого воздуха, проветривание сети горных выработок ведется по временной уклонной схеме с подачей в шахту свежего воздуха временными вентиляторными установками с ограниченной производительностью ВШЦ-16, неукомплектованность рабочих мест основных и вспомогательных профессий, наличие временного угольного склада и ограниченная пропускная способность технологического комплекса на поверхности по погрузке угля.

В настоящее время шахта ведет отработку запасов пологой части пластов 26а и 29а по временной схеме, разработанной ПКБ НПО «Гидроуголь» в 1987 г.

Способ подготовки пластов — панельный. Отрабатываемая в настоящее время панель является двухсторонней. Отработка пластов ведется в нисходящем порядке. Пласты отрабатываются длинными столбами по простиранию, как в прямом порядке от бремсбергов к границам шахтного поля, так и в обратном — от границ шахтного поля к центральным бремсбергам с подготовкой выемочнх столбов спаренными лавами.

Максимальная глубина разработки пластов составляет по пл. 29а — 300 м, по пл. 26а — 320 м.

В настоящее время на шахте осуществлена полная конвейеризация транспортирования угля, вся добыча из шахты выдается по конвейерной штольне на промпло-щадку лога «Плоский». Конвейерная

штольня оборудована ленточным конвейером 1ЛУ120 длиной 800 м и рельсовым путем для обслуживания конвейера. В местах перегрузки угля на конвейерную штольню с конвейерных бремсбергов пл. 26а и 29а имеются аккумулирующие буккеры объемом соответственно 57 и 60 м .

Шахта по газу метану отнесена к сверх-категорным и является опасной по взрыва-емости угольной пыли. Абсолютная газо обильность составляет 20,8 м /мин, отно сительная — 19,9 м /т.

Разрабатываемые пласты 26а и 29а яв ляются угрожаемыми по горным ударам глубины 190 м и по внезапным выброса угля и газа с глубины 300 м.

Система проветривания шахты — еди ная, способ проветривания — нагнетатель ный, схема проветривания — комбиниро ванная.

Для обеспечения стабильной рабо шахты по добыче угля и достижения годо вой производственной мощности 140 тыс.т. угля в год необходимо: проведени горно-капитальных работ по подготовк пл.26а, завершить оснащение вертикал ного клетевого ствола, построить здани главной вентиляторной установки ВОД 40, строительство железнодорожной стае ции «Курегеш-2", завершить на поверхн сти строительство недостающих объекто технологического комплекса.

Таким образом, при принятой технол гической схеме шахты и ее годовой произ водственной мощности 1400 тыс.т сро службы составит 57 лет, после чего предус матривается приступить к отработке тон ких вышележащих угольных пластов, указанный период времени можно с пол ной уверенностью прогнозировать, буд созданы новые очистные комплексы и пр ходческая техника, позволяющая высок эффективно подготавливать и отрабат вать такие пласты.

швеие-

ьсовым

». В ме-1ерную >гов пл.

ие бун-60 м .

к сверх-взрыва-ая газо-н, отно-

I 29а яв-дарам с ыбросам

,1 — еди-[етатель-(биниро-

I работы шя годо-;ти 1400 оведение •дготовке :ртикаль-гь здание

ки ВОДНОЙ стан-юверхно-объектов

[техноло ой произ-ыс.т срок го предус-ютке тон-тстов. 3 :но с подать, бу;: ксы и про-

[Я высоко отрабат

Проектом предусматривается сохранение действующей схемы вскрытия с использованием путевой и конвейерной штолен и клетевого стовола.

Для выдачи исходящей струи воздуха из очистных и подготовительных забоев юго-западного и северо-западного крыльев шахтного поля необходимо проведение дополнительных вскрывающих выработок. Заложение дополнительных вскрывающих выработок для выдачи исходящей лруи на флангах крыльев шахтного поля у нижней границы шахты влечет за собой [необходимость проходки полевых фланговых штреков на обоих крыльях длиной 2500 и 2300 м для изоляции исходящей уи от выработанного пространства по-ароопасных пластов. Кроме того, глуби-залегания нижнего пласта 26а достигает з этом районе на юго-западном крыле порядка 600 м и потребуется строительство ыработок значительных объемов. Проек-м предусматривается проведение одной ыработки в центральной части шахтного оля по линии центральных уклонов для ыдачи исходящих струй воздуха с обоих рыльев шахтного поля. В этом случае двигается движение свежей и исходящей уй воздуха на массив угля на пожароосных пластах и возможна пластовая под-товка выемочных панелей. В связи с ог-ниченностью производственных мощно-ей шахтостроительных организаций и инансовых средство шахты строительст-вертикального ствола для выдачи исхо-щей струи вызовет значительные труд-ости, поэтом проектом предусматривает-проведение наклонного ствола.

Для монтажа очистного оборудования лавах проектируемой панели пл. 29а по рутой части этого пласта диагонально ^усматривается пройти с поверхности центральных штреков путевой фланго-й наклонный ствол. Ствол проходится аренными выработками под углом 20 д., имеет длину 950 м, сечение вырабо-к 12,5 м в свету, крепь — металлические ки. Путевой ствол оборудуется рельсо-м путем на колею 900 мм и напочвенной

дорогой типа ДКН и служит для доставки очистного оборудования для монтажа в лавах и запасным выходом. Спаренная выработка используется для дренирования газа при газоотсосе вентиляторами ВМПГ-7.

Промышленные запасы шахтною поля по горной массе составляют 133 млн.т. К отработке вышележащих пластов шахтного поля 37,34, 32, 31,30 предусматривается приступить после доработки запасов пл.29а и 26а. Междупластовое расстояние между группой пластов с 37 по 30 и пластами 29а и 26а, составляющее 50-60 м, позволяет вести их независимую отработку. Для вскрытия пластов с 37 по 30 предусматривается использовать клетевой ствол и пройти конвейерную и путевую штольни до пласта 32. Пласты 34 и 37 могут быть вскрыты наклонным конвейерным квершлагом с основных выработок пласта 32. Всю добычу при отработке вышележащих пластов предусматривается выдавать по конвейерной штольне на основную про-мплощадку шахты. Раздельная выдача по маркам не предусматривается, так как пласты с 34 по 30 имеют марку Г. Пласт 37 может быть отработан разновременно с другими пластами или добыча с этого пласта может выдаваться совместно с добычей из других пластов.

Промышленные запасы верхней группы пластов с 37 по 30 составляют 60 млн.т. по горной массе. При сохранении проектной мощности шахты 2,0 млн.т угля в год срок службы шахты на этих пластах составит порядка 30 лет. Полный срок службы шахты составит 70 лет.

Таким образом, проектом пласты шахтного поля разделены на две группы:

первая группа — пласты 29а и 26а;

вторая группа — пласты с 37 по 30.

Порядок отработки групп пластов принят восходящий.

Пласты первоочередной отработки 29а и 26а имеют индивидуальную подготовку. Пласты предусматривается подготавливать конвейерными, путевыми и людскими бремсбергами, пройденными со штольне-вого горизонта по пластам. Бремсберги при этом делят шахтное поле на два неравных по размерам крыла: юго-западное большей площади и северо-западное — меньшей площади.

Исходя из горно-геологических условий, а также опыта работы шахты проектом сохраняется применяемая на шахте система разработки — длинные столбы по простиранию с полным обрушением кровли для отработки пластов 29а и 26а. Выемка угля предусматривается новыми перспективными высокопроизводительными комплексами: пл.29а — КМ-144, пл.26а — КМ-138.

В соответствии с календарным планом развития добычи и графиком проведения подготовительных выработок для воссоздания очистного фронта необходимо ежегодно проходить 10000-12000 м подготовительных выработок и 2000-5000 м по разделке камер, сопряжений, кроссингов и заездов. Количество подготовительных выработок на 1000 т составит в среднем 6,0 м. Выполнение такого объема подготовительных работ обеспечивается одновременной работой 6 подготовительных забоев. Увеличение количества подготовительных забоев в сравнении с фактическими вызвано значительным увеличением скорости подвигания очистных забоев, принятой проектом, и объема нарезных работ по подготовке очередных панелей.

Проектируемый способ проветривания шахты — нагнетательный. По газу метану шахта является сверхкатегорной, опасной по горным ударам, внезапным выбросам и взрываемости угольной пыли.

Таблица 1

Сравнительная характеристика совокупных коэффициен тов эффективности альтернативных вариантов техно гической схемы шахты «Есаульская» АО УК «Кузнецкуго

N уровня технологической схемы

Номер 1-го элемента технологической схемы

Совокупный коэффициент эффекти ности 1-го элеме та технологической схемы

действующий ва риант, рекомендуемый к реали-эации

14),563

3-0,0122

проектный вариант, разработанный институтом Кузбассгипроша

-

1-0,563

3-0,0122

III

6-0,0511

IV

13-0,0396

13-0,0396

VI

14-0,0514

24-0,0622

14-0,0514

24-0,0622

VII

28-0,0967

28-0,0967

VIII

30-0,1180

30-0,1180

IX

33-0,1870

30-0,1870

39-0,0540

39-0,0540

..........У"

XI

41-0,0719

XII

42-0,0543

42-0,0543

XIII

46-0,3214

46-0,3214

XIV

49-0,17

49-0,17

• • «

• • • • * • •

56-0,3527

XVI

57-0,1179

57-0,1179

63-0,0973

63-0,0973

XVIII

65-0,0044

65-0,0044

66-0,0828

66-0,0828

XX

80-0,0864

80-0,0864

XX XXIИ

93-0,1779

97-0,2279

XXIII

127-0,0587

130-0,0546

XXIV

151-0,0397

153-0,0703

XXV

179-0,1115

179-0,1115

XXVI

204-0,0727

203-0,0933

XXVII

239-0,1082

239-0,1082

XXVIII

296-0,1680

270-0,682

XXIX

323-0,1031

323-0,1031

Комплексный кри терий эффективности технологической схемы

3,4228

3,5994

Критерий эффективности ТС по технологическим элементам

265943

0,1297

)

2,5943

0,1297

тивности ТС по техническим элементам :

0,8285

0,0920

1,

0,1117

7 &

Используя вышеизложенные горно-геологические материалы по шахте «Есаульская» АО УК «Кузнецкуголь», технологические проработки, технические характеристики основного горно-шахтнгого оборудования и результаты исследований настоящей работы, изложенных в разделах 2 и 3, была выполнена на ПЭВМ 1ВМ РБ-486

юмплексная оценка обоснованности степени прогрессивности двух рассматриваемых вариантов. Результаты расчетов представлены в табл. 1.

Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что реализуемый в настоящее время проект дальнейшего развития шахты «Есаульская» с годовой производственной мощностью 1400 тыс.т угля является более рациональным, чем технический проект, разработанный институтом «Куз-бассгипрошахт», несмотря на то, что им предусматривается увеличение мощности шахты до 2000 тыс.т угля в год.

© Н.С.Бегеза

тти штщтмщ тшттъсттм московском Щ

росуїмрсшмшоїго ттот тш $рситтл

Цена в ШО (оплата в рублях по курсу ММВБ на день оплаты)

А.А.Форсюк

С.А.Гончаров и др

С. Г. Баженова

Ю.Н. Кузнецов и др

Л.Х.Гитис

С. В. Ржевская и др.

А. А. А шихмин

Б. И.Лактионов Я.М.Радкевич

Охрана труда. - 323 с.

ям

Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород на карьерах. - 234 с.

ям

Практическая статистика. - 458 с.

Технология многофронталыюй отработки запасов угля выемочных блоков. -168 с.

ям

Краткий словарь информационных терминов и сокращений. - 134 с.

ям

Материаловедение: Практикум. - 282 с.

ян

Разработка и принятие управленческих решений - 80с.

ям

Метрология и взаимозаменяемость - 216 с.

ям

СП РА ВО ИНАЯ ЛИТЕРА ТУРА:

С. А.Ильин

Нагорные карьеры мира. - 224 с.

ям

Машины и оборудование для шахт и рудников (под редакцией С. X. Клорикьяна). - 471 с.

2,5

2,5

3,0

3,0

3,0

3,0

1,0

2,5

2,0

4,0