CC BY
48
СЕМИНАР 16
ДОКЛАД : НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ : ГОРНЯК МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 года
^.Г.О. Киприянов, В.С. Сорокин, :
2000
УДК 622.272
Г.О. Киприянов, В.С. Сорокин ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ ОТКРЫТОЙ УГЛЕДОБЫЧЕ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ
Н
а обширной территории Республики Саха (Якутия) расположены три крупных угольных бассейна: Ленский, Колымо-Индигирский и Южно-Якутский, где сосредоточены огромные запасы бурых, каменных и коксующихся углей.
В настоящее время на многочисленных месторождениях этих бассейнов открытую добычу угля ведут более десяти угольных разрезов, среди которых наиболее мощным является разрез «Нерюнгринский» в Южной Якутии. Проектная мощность этого разреза была принята равной 15 млн т в год, однако с началом рыночной экономики снизился спрос на твердое топливо у потребителей, что привело к сокращению объема добычи угля почти в 2 раза.
Угольные разрезы «Канага-ласский» в Центральной Якутии и «Зырянский» в восточной части республики, имеющие годовую производительность в пределах 1 млн т, работают в довольно длительное время (почти 40 лет). Остальные угольные разрезы были введены в эксплуатации в последние годы для удовлетворения местных нужд в топливе. Производственная мощность их не превышает 200 - 300 тыс. т в год, но в то же время существование таких маломощных мелких предприятий вполне оправдано ввиду резкого увеличения транспортных издержек при перевозке угля на большие расстояния и уничтожения лесных массивов вокруг улусных поселков.
Большинство разрабатываемых угольных месторождений отличается благоприятными горно-
геологическими условиями: - коэф-
м3/т при горизонтальном залегании пластов; - горный массив сложен некрепкими разновидностями осадочных пород; - водопритоки в рабочую зону разрезов почти отсутствуют; -борта разрезов имеют достаточную устойчивость ввиду многолетнемерзлого состояния пород.
Способ вскрытия и система разработки выбираются с учетом мощности покрывающих пород и угла залегания угольных пластов, а также применяемого горно-транспортного оборудования.
Нерюнгринское каменноугольное месторождение относится к нагорноглубинному типу с углом падения пласта «Мощного» в периферической части мульды 20-25 градусов.
В этих условиях вскрытие рабочих горизонтов осуществляется полу-траншеями с перемещением основной части вскрыши сверху вниз, а в глубинной части проходятся временные внутренние траншеи с фланговым расположением въездов.
Горные работы ведутся по углу-бочной продольной однобортовой
(транспортной) системе разработки с использованием мощных мехлопат с ковшом вместимостью от 8 до 40 м3 и автосамосвалов грузоподъемностью 120; 160; 220 т.
Угольные месторождения Ленского бассейна в большинстве случаев имеют горизонтальное залегание.
Мощность покрывающих пород на угольных разрезах Кангаласский, Кировский и Харбалахский колеблется от 8 до 40 м, поэтому здесь угольные пласты вскрываются наклонными
траншеями внешнего заложения, служащими для вывоза угля и небольшой части вскрышных пород.
На вскрыше широко применяется комбинированная система разработки с удалением основного объема вскрышных пород по бестранспортной схеме в выработанное пространство шагающими экскаваторами, бульдозерами и одноковшовыми погрузчиками.
На каменноугольных месторождениях в северо-восточной части Якутии (Зырянское, Краснореченское и Тихо-нское) разрабатываются пласты с наклонным залеганием (<х= 16^350).
Вскрытие рабочих горизонтов производится наклонными траншеями как внешнего, так и внутреннего заложения. Применяемая транспортная система разработки предусматривает перевозку вскрышных пород автосамосвалами во внешние отвалы.
Суровые климатические условия и многолетняя мерзлота оказывают существенное влияние на производство открытых работ, в связи с этим вкратце остановимся на особенностях выполнения основных производственных процессов.
При бурении взрывных скважин значительные осложнения возникают в верхней части уступов, где залегают песчано-глинистые породы с содержанием гравийно-галечного материала до 10^15 %. При воздействии бурового инструмента на забой скважины с подачей сжатого воздуха, имеющего положительную температуру, происходит оттаивание льда - цемента, которое вызывает налипание и намерзание удаляемого шлама на буровой став и стенки скважины.
В этом случае сжатый воздух, подаваемый на продувку скважин, целесообразно охладить с помощью специального устройства. Кроме того, рекомендуется вместо шарошечного долота использовать буровой инструмент режущего типа или комбинированное режуще-шарошечное долото.
На угольных разрезах небольшой производственной мощности (100-300 тыс. т) отсутствие станков шарошечного бурения, способных бурить скважины малого диаметра (до 160 мм) создает определенные трудности и вынуждает при бурении пород средней крепости использовать станки пневмоударного бурения.
Рыхлые осадочные породы в многолетнемерзлом состоянии обладают значительными силами сцепления и повышенными вязко-пластическими свойствами, что обуславливает большую со-
противляемость их разрушающему действию взрыва.
Для качественного дробления таких пород требуется увеличение продолжительности воздействия взрывной нагрузки при большем запасе потенциальной энергии ВВ. К тому же при высокоамплитудном импульсе взрыва резко возрастают потери энергии в ближней зоне, что связано с большой сжимаемостью и интенсивными пластическими деформациями кристаллов льда и минеральных частиц мерзлых пород при взрыве. В этих условиях целесообразно применять ВВ с низкой скоростью детонации, к которым относятся игданит, гранулиты и граммонит 79/21. Хорошие результаты взрывной подготовки многолетнемерзлых пород обеспечиваются при применении комбинированных зарядов из двух различных ВВ, например, увеличение удельной энергии взрыва можно достигнуть при использовании металлизированного ВВ в количестве не более 1/4 от общего веса заряда.
При установлении оптимального значения удельного расхода ВВ необходимо учитывать такие геокриологические факторы, как температура породного массива, криотекстура, количество ледяных включений и глинистых частиц, а также тип цемента в полускальных породах. В настоящее время, на угольных разрезах Якутии,
несмотря на невысокие показатели прочностных свойств вскрышных пород, удельный расход ВВ составляет не менее 0,5-0,6 кг/м3.
Эксплуатация выемочно-
погрузочного оборудования в зимних условиях сопровождается большой аварийностью и низкой надежностью вследствие недостаточного уровня хладостойкости его металлоконструкций для низких температур наружного воздуха особенно значительное число поломок и отказов происходит при применении маломощных экскаваторов строительного типа, которые не выдерживают динамические нагрузки даже при удовлетворительном дроблении мерзлых пород. В связи с этим на небольших угольных разрезах стремятся форсировать вскрышные работы в теплое время, притом наилучшими показателями работают шагающие экскаваторы с вместимостью ковша 10 м3 и одноковшовые погрузчики, производящие складирование пустых пород во внутренних отвалах.
Эффективность использования одноковшовых погрузчиков на мелких разрезах обусловлена наличием ряда их существенных преимуществ перед карьерными мехлопатами, из которых следует выделить такие, как универсальность и мобильность. Они могут выполнить несколько производственных процессов (выемка, погрузка, транспортирование и укладка пород в
отвалы), что приводит к значительному снижению затрат на производство вскрышных работ.
В настоящее время на этих разрезах для транспортирования горной массы часто применяются морально устаревшие и неприспособленные к работе в суровых климатических условиях Крайнего Севера автосамосвалы Кременчугского автозавода, а тогда как появились более совершенные в конструктивном исполнении машины (например, Могилевского автозавода), имеющие большую грузоподъемность и повышенную скорость движения.
Надежная и производительная работа автомашин небольшой грузоподъемности во многом зависит от природно-климатических факторов, из которых наибольшее значение имеют низкая температура воздуха, туманы, атмосферные осадки и снежные заносы. Для снижения их отрицательного влияния рекомендуется изготавливать узлы машин из хладостойкого металла и использовать морозостойкие шины, а также специальные смазочные и электротехнические материалы.
Таким образом, для повышения эффективности открытых горных работ на мелких угольных разрезах Якутии возникла необходимость решения некоторых проблем горного производства, затронутых в представленном докладе.
