CC BY
1
11. Calibrated FEM modelling of rock cutting with PDC cutter / Nina Yari [and others] // MATEC Web of Con-ferences 148, 16006 (2018). ICoEV 2017.
12. Numerical investigations on the effect of ul-tra-high cutting speed on the cutting heat and rock-breaking performance of a single cutter. / Mingyang Gao [and others] // Journal of Petroleum Science and Engineering 190. 2020. 107120.
13. Drilling Efficiently, Durably and Consistently Through Cherts and Conglomerates with PDC Bits is Possible / Sebastien Reboul [and others] // International Petroleum Exhibition & Conference November 15-18, 2021, Abu Dhabi, UAE.
14. Sysoev N. I., Grinko A. A., Grinko D. A. Modeling of the process of introducing wedges of different shapes into a rock mass with axial and screw shock loading schemes // GIAB. 2021. No. 6. pp. 120-132.
15. Impact-rotary mechanism: pat. 2020126606 RF; application 08/06/2020. Byul. No.
35.
УДК 622.271
РЕГУЛИРОВАНИЕ ДИСБАЛАНСА ОБЪЕМОВ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ ПРИ БЛОКОВОМ СПОСОБЕ ОТРАБОТКИ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ
А.В. Селюков, А.В. Герасимов
На сегодняшний день горнодобывающая промышленность оказывает воздействие на окружающую природную среду в Кемеровской области, в том числе при производстве открытой угледобычи с применением углубочной системы разработки, главным недостатком которой является внешнее отвалообразование. В проектной документации угольных разрезов на действующих и вновь проектируемых карьерных полях с целью уменьшения объемов вскрышных пород, размещаемых на внешних отвалах, предусматривается использование отдельных фрагментов блокового способа отработки с внутренним отвалообразованием. Предлагается комплексный подход для устранения недостатков внедрения блокового способа - определение пространственных параметров каждого блока, учитывающих регулирование объемов вскрыши, размещаемых на внутреннем отвале.
Ключевые слова: угольный разрез, блоковый способ, параметры, внешние и внутренние отвалы.
Введение
Кемеровская область является одним из наиболее промышленно развитых регионов Российской Федерации. Одной из ключевых в регионе является угольная промышленность. На сегодняшний день в Кузбассе учитываются 267 объектов, из которых 161 объект - действующий (78 шахт и 83 разреза), 104 являются строящимися (42 - для отработки запасов угля подземным способом и 62 - открытым) [1,2].
Большая часть месторождений, разрабатываемых в Кузнецком угольном бассейне, - это свиты пластов наклонного и крутого падения.
Длительное время главным способом разработки этих залежей остается углубочная продольная система открытой разработки с перемещением вскрышных пород по автотранспортной технологии на внешние отвалы [3,4], что влечет за собой высокую землеемкость до 55 га/млн т. Переход экономики Российской Федерации на рыночные отношения однозначно установил недостатки этой системы открытой разработки [5 -9], что в конечном итоге определяет эффективность и целесообразность применения открытого способа.
В проектной документации, к примеру по разрезам АО «УК Кузбас-сразрезуголь» филиал «Кедровский угольный разрез», ООО» Разрез «Про-копьевский» [10] закладывается технологический переход от углубочной продольной системы разработки к блоковому порядку с размещением вскрышных пород в выработанном пространстве карьерного поля. К тому же при перспективной отработке запасов в лицензионных границах горных работ других предприятий или при освоении новых участков, прирезаемых к действующему карьерному полу, предусматривается внедрение блокового способа.
Детальный анализ проектных данных зачастую выявляет несоответствие между фактически распределяемыми объемами вскрыши по отвалам, как при сооружении первоначального блока, определяющим первоначальное пространственное положение емкости под внутренний отвал, так и при разработки последующих блоков. К устранению недостатков проектирования параметров блокового способа и регулированию объемов вскрыши, отсыпаемых в отвалы, предлагается более обосновано подходить посредствам сосредоточенного управления пространственными параметрами блоков и основывающееся на техническом результате изобретения [11] и учитывающие геометрические параметры залежи. Таким образом, в проектной практике отсутствуют однозначные критерии к оценке параметров блоков.
Основная часть
Идея разработки карьерных полей блоками была предложена Б.Т. Рутковским в 1972 г. [12]. Сущность данной технологии заключается в предварительном разделении карьерного поля на отдельные блоки, разрабатываемые последовательно. Причем отработка первоочередного блока осуществляется по продольной углубочной системе разработки с транспортной технологией и вывозкой всего объема вскрыши на внешние отвалы. Затем последующий блок отрабатывается по той же технологии, что и первый, но вскрыша вывозится в выработанное пространство от первого блока. Этому варианту блочной технологии присущи большинство недостатков углубоч-ной продольной системы разработки, включая значительную долю внешнего отвалообразования (рис. 1).
Внешний отвал вскрышных пород
Рис. 1. Блоковая технология отработки угольных месторождений (по Б. Т. Рутковскому)
В качестве методической основы позволяющей определять параметры блокового способа отработки карьерных полей предлагается нижеследующий алгоритм, отсутствующий в проектной практике.
Для сопоставления проектных параметров и фактического положения горных работ предлагается подход, состоящий из нескольких последовательных действий:
- производится предварительная оценка геометрических параметров свиты пластов;
- сопоставляются рабочие чертежи по проекту и фактическая графическая документация, в части оценки объемных параметров блоков;
- по календарному плану производства горных работ сравниваются фактические вынимаемые и размещаемые на внутреннем отвале вскрышные породы за фиксированный промежуток времени;
- устанавливается за этот же промежуток времени дальность транспортирования вскрышных пород на внутренний отвал;
- комплексно соединяются пункты 1-4 и корректируются пространственные параметры блоков и внутренних отвалов.
В отличие от более ранних авторских работ [11 - 14] в которых рассматривались только отдельные фрагменты по пунктам 1-5, в настоящей публикации впервые предлагается алгоритм проектирования параметров блокового способа.
Для устранения указанных выше недостатков необходимо привести геометрические и объемные параметры каждого блока к такому рациональному состоянию, чтобы затраты на его разработку стремились к минимальному своему значению.
Исследования по оценке параметров блоков и внутреннего отвала были выполнены применительно к угольному разрезу Краснобродского каменноугольного месторождения. Данное месторождение характеризуется крутым залеганием угольных пластов различной мощности, и, согласно проекту [15], участок отрабатывается по блоковому способу с внешним и внутренним отвалообразованием (рис. 2).
Как видно из рис. 2 положение горных работ имеет сложное строение с рядом понижений и возвышений, приуроченных к дну карьерного поля, при этом глубина достигает более 400,0 метров.
Согласно табл. 1 и рис. 2 горные работы разделены на два блока: Северный и Южный (рис. 2, а, б). Согласно техническим решениям, представленным в проекте, порядок отработки участка следующий: изначально отрабатывается Северный блок до конечных границ и, далее, предусматривается отработка Южного блока с размещением вскрышных пород в выработанном пространстве Северного блока.
а общий вид проектного б положения карьерного поля и отвалов вскрышных пород
в общий план карьерного поля
с разделением на блоки
совмещенное положение
горных работ с фактической поверхностью
г продольный профиль карьерного поля с разделением на блоки
Рис. 2. Фрагменты общего положения горных работ угольного разреза, разрабатывающего Краснобродское каменноугольного месторождение
с применением блокового способа
В связи тем, что проектный контур горных работ имеет сложную форму, повторяющую пространственное положение свиты пластов (рис. 2, в, г), линия сечения продольного профиля проведена таким образом, чтобы задействовать наиболее характерные (глубокие) участки горных работ.
Согласно табл. 1 объем внутреннего отвала составляет 1 038 000 тыс.м , для сопоставления правильности расчетов произведена проверка объемов внутреннего отвала из проекта по формулам, приведенным в работе [16].
Исходные данные для расчета были определены по сечению продольного профиля (рис. 2, г): глубина отработки - 304,0, м; ширина по дну -200,0, м; ширина по верху - 1 599,0, м; длина внутреннего отвала по дну - 3 367,0, м; результирующий устойчивый угол откоса внутреннего отвала -28,0 град; длина внутреннего отвала по верху - 2 086,0, м; высота откоса внутреннего отвала - 460,0, м; объем внутреннего отвала в блоке -1 128 143,90 тыс. м3.
Таблица 1
Параметры отработки участка по проектной документации
Наименование параметра Ед. изм. Значения
Объем всей карьерной выемки Тыс. м3 1 799 903,00
Площадь всей выемки Га 1333,2502
Объем блока 1 Тыс. м3 1 025 944,71
Площадь блока 1 (Северный) Га 757,87
Объем блока 2 Тыс. м3 773 958,29
Площадь блока 2 (Южный) Га 575,38
Объем внутреннего отвала Тыс. м3 1 038 000,00
Площадь внутреннего отвала Га 621,66
Объем внешних отвалов Тыс. м3 530 000,00
Площадь внешних отвалов Га 1304,60
Полученное значение объема внутреннего отвала 1 128 143,90 тыс. м3, что отличается от принятого в проекте значения -
1 038 000,0 тыс. м3 на 8,7 %, но остается в рамках допускаемой погрешности расчетов [16].
Для практической реализации изложенного алгоритма расчета параметров первоначального блока и внутреннего отвала разработана программа с использованием электронных таблиц Excel, основанная на установленных зависимостях технико-экономических параметров транспортирования вскрыши с учетом глубины отработки [11]. Фрагмент программы и результатов расчета параметров первоначального блока и возможных объемов внутреннего отвалообразования представлен на рис. 3.
Как видно из представленного на рис. 3 фрагмента программы, максимальное значение длины первоначального блока по дну составляет
2 225,0 метров, по верху - 4 292,7 м, что составляет более половины протяженности всей карьерной выемки.
Обращая внимание на тот факт, что предприятие действующее и горные работы велись по всей площади лицензионного участка, а также сечение по продольному профилю (рис. 2,б,г) по которому видно, что в Южном блоке высотные отметки значительно ниже чем в Северном.
122 Расчет по максимальным параметрам
133 12Л Порядковый номер блока 1
Глубина залегания свиты, м 304
125 Мощность наносов, м 20
126 Уклон трассы. %о 80
127 Высота предельного уступа, м 32
12В Горизонтальная площадка, м 50
12В Рациональная длина транспортирования для месторождения, м 7500
130 Расстояние до места размещения внешнего отвала, м 1000
131 Результирующий угол по борту 1. град 23
132 Результирующий угол по борту 2. град 24
133 Ширина по дну (горизонтальная ширина свиты), м 200
134 Результирующий угол в нерабочем торце блока, град 13
135 Результирующий угол в рабочем торце блока, град 26
136 Угол залегания свиты, град бО
137 Результирующий устойчивый угол откоса внутреннего отвала, град 8
13В 139 1-го 141 142 143 145 146 147 145 Высота откоса внутреннего отвала, м 320
Протяженность трассы по борту при 80%о, м 4 275,0
Глубина отработки, м 324,0
Ширина по верху, м 1 691.0
Длина блока по дну с учетом отвала, м 2 225.0
Длина блока по дну с учетом рационального расстояния транспортирования, м
Принятая длина блока, м Проверка Длина карьера по проекту
Длина блока по верху, м 4 292,7 7 255,0 7255
Геометрический объем блока (Вскрыша + уголь) 998 322.6
Объем вкрыши в блоке, тыс. м3 872 009,6
Длина внутреннего отвала по дну. м 2 175.0
149 150 Длина внутреннего отвала по верху, м 1 186.0
Объем внутреннего отвала в блоке, тыс. м3 508 452.1
151 152 Суммарное расстояние транспортирования между блоками по одноименным горизонтам. 6 192,7
Суммарная расстояние транспортирования с учетом плеча по блоку, по борту и по отвалу. 8 520,5
153
___
Рис. 3. Фрагмент программы и результатов расчета параметров блока и объемов внутреннего отвалообразования
В связи с этим рассмотрены варианты с изменением размеров первоначального блока в рамках установленной максимальной длины блока (табл. 2).
Таблица 2
Параметры первоначального блока
Параметры Значения по параметрам блоков
Принятая длина блока, м 2 225,0 2 000,0 1 750,0 1 500,0 1 250,0 1 000,0
Длина блока по верху, м 4 292,7 4 067,7 3 817,7 3 567,7 3 317,7 3 067,7
Геометрический объем блока (вскрыша + уголь) 998 322,6 929 395,7 852 810,2 776 224,7 699 639,2 623 053,7
Объем вскрыши в блоке, тыс. м3 872 009,6 811 803,7 744 908,2 678 012,7 611 117,2 544 221,7
Длина внутреннего отвала по дну, м 2 175,0 1 950,0 1 700,0 1 450,0 1 200,0 950,0
Длина внутреннего отвала по верху, м 1 273,0 1 048,0 798,0 548,0 298,0 48,0
Объем внутреннего отвала в блоке, тыс. м3 521 613,4 453 537,4 377 897,4 302 257,4 226 617,4 150 977,4
Соотношение объема блока к объему внутреннего отвала 1,9 2 2,3 2,6 3,1 4,1
Учитывая, что максимальная длина блока составляет 2 225,0 метров, а соотношение объема блока к объему внутреннего отвала 1,9 - минималь-
ное, можно сделать вывод, что при данных параметрах первоначального блока во внутренний отвал можно разместить максимальное количество пустой породы. При этом значение соотношения - 2 при длине первоначального 2 000,0 не значительно отличается от установленного. Разница составляет - 5,3 %, что в рамках допустимой погрешности расчетов. Графическое представление полученных расчетов представлено на рис. 4.
150.1
250, 200. 150,
Рис. 4. Изменение проектируемых параметров внутреннего отвала в зависимости от геометрических размеров первоначального блока
Как видно из расчетов (табл. 2 и рис. 4), при снижении геометрического объема блока происходит аналогичное снижение и геометрической вместимости возможного внутреннего отвала, при этом соотношение объема блока к его вместимости возрастает, что говорит о неполном использовании параметров первоначального блока.
При определении размеров второго и последующих блоков основным критерием является возможность размещения всей вскрышной породы в выработанном пространстве первоначального блока. Данное условие позволяет сделать вывод, что объем второго блока (V бл) не должен превышать
максимальную вместимость внутреннего отвала (Квнугротвала).
К, < V , (1)
2 бл внутр.отвала V /
При этом ширина блока определится аналогично ширине первоначального блока - по ширине свиты для дна блока (Вдн2 бл) и по устойчивым
параметрам для верха блока (Вверх 2 бл). Торцевая часть блока определится
также устойчивыми параметрами и будет аналогична торцевой части первоначального блока. С учетом вышесказанного определены равенства
В 2 бл = /(Всвиты, Втр ), (2)
В Верх 2 бл = / (Вдн 2 бл ), (3)
где Всвиты - горизонтальная ширина свиты пластов в блоке, м; Втр - ширина
разрезной траншеи, м.
Основным отличием в определении параметров второго и последующих блоков является длина второго блока по дну. В связи это с тем, что для первоначального блока правомерно логическое утверждение: объем первоначального блока - объем внешнего отвала, то для второго блока и последующих блоков: объем блока - объем внутреннего отвала.
В связи с этим, при равной ширине блоков, основным критерием определения длины блока будет являться возможность размещения вскрыши второго блока во внутреннем отвале, расположенного в выработанном пространстве первоначального блока. Соответственно объем второго блока должен быть равен объему внутреннего отвала.
Учитывая тот факт, что объем внутреннего отвала известен, длина блока при этом определится по формуле
т _ тт V2бл ( Л\
2 бл _ 2 бл п ¿- ( „дн о верх ч' (4)
0,5 Х (В 2бл + В 2бл)
где Н2 бл- глубина горных работ при разработке второго блока, м.
В данном случае объем блока включает в себя только вскрышные породы, так как в отвал размещается только вскрыша, но так как объем полезного ископаемого также будет влиять на объем и длину блока, то соответственно объем всего блока с учетом полезного ископаемого составит
V = V + V во 2бл (5)
2 бл внутр.отвала пи ' V /
где VШlB0 2 бл- объем полезного ископаемого во втором блоке, м3.
При этом для дальнейших расчетов необходимо в формуле 4 делать корректировку с учетом формулы 5, в связи с чем применяется скорректи-
скорр
2 бл
рованный параметр длины блока Ь
Принимаемый параметр длины блока выбирают с учетом минимального значения по двум факторам: по максимальной сумме Ьдно; Ьборт;
Ьдоотвала - то есть из самой верхней точки второго блока в самую нижнюю
точку первого блока; максимальных суммарных расстояний транспортиро-
вания из эксплуатируемого блока до внутреннего отвала по одноименным горизонтам (Аблверх, Ь2блск°рр).
Расчет параметров блоков для третьего и последующих блоков по критерию вместимости внутреннего отвала идентичен расчету параметров для второго блока. Изменения длин блоков и вместимости внутреннего отвала при очередности отработки представлен на рис. 5.
Как видно из графика, представленного на рис. 5, по результатам расчета при равной отрабатываемой глубине переход от первого блока ко второму сопровождается явным изменением объемов блоков и внутреннего отвала в этих блоках, описываемая экспоненциальной функцией. При этом отработка последующих блоков также сопровождается колебаниями рассматриваемых параметров.
в
и
н
Е (и на ю о
1 ООО 000,0 800 000,0 600 000,0 400 000,0 200 000,0 0,0
5 793 712,5
____________ \ 667 047.5 560 592.5\ ■
(X) (X) ОС ОС чш; \ о' о о о 395 9/75.0 й 667®56;3
271*^4 Ь 165998,8 197500 Г п
4 5 6 7 порядковый номер блока
10
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
в
и 0
о ЕС н
5 а
о 8
о 3 и 0
В о В ° а в
о
и
-Объем внутреннего отвала в блоке, тыс. мЗ •Объем блока, тыс. мЗ
Соотношение объема блока к объему внутреннего отвала
Рис. 5. Изменения длин блоков и вместимости внутреннего отвала
Данные изменения объема между первоначальным и вторым блоками возникает в основном за счет разности углов в торце выемки и откоса внутреннего отвала, по причине образования фигуры - призмы, которая непосредственно отображает влияние углов на вместимость внутреннего отвала (рис. 6).
Еще одной причиной изменения параметров блоков и внутреннего отвала является объем угля, заключенный в каждом из блоков, который в объеме блока учитывается, но во внутренний отвал не складируется, соответственно с каждым последующим блоком объем угля, вынимаемый из блока, а также сам блок увеличиваются.
Рис. 6. Иллюстрация, поясняющая причины возникновения дисбаланса объемов внутреннего отвалообразования при переходе горных работ между первым и вторым блоками
Аналогично первоначальному блоку в программном комплексе для ПК в среде MS Excel разработан расчет параметров второго и последующих блоков, основанный на установленных зависимостях технико-экономических параметров транспортирования вскрыши с учетом глубины отработки [11], а также возможной вместимости внутреннего отвала, расположенного в предыдущем блоке. Фрагмент программы и результатов расчета параметров первоначального блока и возможного внутреннего отвалооб-разования представлен на рис. 7.
Расчет по максимальным параметрам
Порядковый номер блока 1 2 J 4 5
Глубина залегания свиты, м 304 240 200
Мощность наносов, м 20 0 0
Уклон 1рассы, %о 80 Данный расчет не рационален в
Высота предельного уступа, м 32
Горизонтальная площадка, м 50 связи с тем, что суммарное
Рациональная длина транспортирования для месторождения, м 7500 количество предыдущих блоков соответствует длине карьера
Расстояние до места размещения внешнего отвала, м 1000
Результирующий угол по борту 1. град 23
Резульшрующий угол по боргу 2, град 24 ^^ |
Ширина по дну ¡'горшонтальная ширина свиты}, м 200 | 195 | 173 0 | 0
Результирующий угол в нерабочем торце блока, град 13
Результирующий угол в рабочем торце блока, град 26
Угол залегания свиты, град 60
Результирующий устойчивый угол откоса внутреннего отвала, град S
Высота откоса внутреннего отвала, м 400 400 320
Протяженность трассы по борту при 80%о, м 4275,0 3 375,0 2 813,0 0,0 0,0
Глубина отработки, м 324.0 240.0 200.0 0.0 0.0
Ширина по верху, м 1691,0 1299,0 1093,0 0,0 0,0
Длина блока по дну с учетом отвала, м 2225,0 3 636,9 4 484,4
Длина блока по дну с учетом рационального расстояния транспортирования, м 1900.0 2 787,0
Принятая длина блока, м 1900.0 2 787.0 0.0 0.0 Суммарная длина блоков Длина карьера по проекту
Длина блока по верху, м 4 292,7 1900,0 1062,3 7255,0 7 255,0
Геометрический объем блока (Вскрыша + уголь) 998 322,6 496 327,7 351 106,1
Объем в крыши в блоке, тыс. м3 872 009.6 414 104,7 291 617,7
Диша внутреннего отвала по дну. м 2 175,0 1900,0 1062,3
Длина внутреннего отвала по верху, м 1273,0 1900,0 1062,3
652 016.8 567 720.0 215 179.5
Суммарное расстояние транспортирования между блоками по одноименным горизонтам. 6192,7
9 2364»
2 962 j
Проверка по расстоянию 9 197,4
блоками
Рис. 7. Фрагмент программы и результатов расчета параметров
второго и последующих блоков
Как видно из фрагмента программы, расположенного на рис. 7, значение длины второго блока рассчитывается на основании ряда факторов в сравнении с рациональной дальностью транспортирования. Факторы определения длины второго и последующих блоков: длина блока с учетом воз-
можного размещения вскрыши в предыдущем блоке и длина блока по дну с учетом рационального расстояния транспортирования вскрышных пород.
Сопоставляя результаты проведенного расчета параметров блоков и показателей, представленных в проектной документации выявлены недостатки существующего способа отработки месторождения по сравнению с предлагаемым (рис. 8, а). Согласно расчету относительно целесообразнее разделить карьерное поле на 3 эксплуатационных блока, что позволит большую часть пустой породы разместить в выработанном пространстве (рис. 8, б).
б
53 с*!
К £ К
о и
& а
К. «
л
¡в И
* о
ю °
О
1 200 000,00 1 000 000,00 800 000,00 600 000,00 400 000,00 200 000,00 0.00
038 000.00
652 016.80 567 720.00
215 179.50
ЛШ
Порядковый номер блоков
■ Объем внутреннего отвала по проекту, тыс. мЗ
■ Объем внутреннего отвала по предлагаемому способу, тыс. мЗ
Рис. 8. Сопоставление объемов блока и внутреннего отвала по проектным данным и согласно предлагаемому варианту
Как видно из представленных графиков (рис. 8, а, б) суммарный геометрический объем блоков по предлагаемому способу составляет 1 845 756,4 тыс. м3, что является больше объема указанного в проекте на 2,5 %. Объем внутреннего отвала по проекту составлял 1 038 000,0 тыс. м3, по предложенному способу во внутренний отвал возможно разместить вскрышную породу в объеме 1 219 736,8 тыс. м3, что на 17,5 % больше. В связи с этим можно сделать вывод о том, что, размещая больше вскрышных
пород во внутреннем отвале за счет перераспределения, и, как следствие, снизится воздействие внешних отвалов на изъятие земельных ресурсов. а
Положение блоков и отдала при Ьблок=2225
б
По прн при прн прн при при при при
проекту длине длине длине длине длине длине длине длине
блока блока блока блока блока блока блока 750 блока 500
2225 2000 1750 1500 1250 1000
Вариант формирования отвалов
■ Площадь внешних отвалов, га ■Объем внешних отвалов, тыс. мЗ
• Объем внутреннего отвала, тыс. мЗ
Рис. 9. Результаты расчета объемов внутреннего отвала при различных параметрах блоков: а - геометрические параметры блоков и внутреннего отвала; б - объемные и площадные параметры отвалов
Результаты проведенного расчета позволяют утверждать, что расчет параметров блоков при максимальных данных расстояния транспортирования [11] отражает наиболее рациональное решение в части размеров блоков и объема внутреннего отвала.
При этом следует отметить, что при изменении параметров блоков общий объем вскрышных пород, подлежащих к размещению в выработанном пространстве отработанных блоков, также снижается, при снижении параметров блоков (рис. 9, а, б). Из рис. 9 видно, что при длине первоначального блока по дну равной 750,0 м заметно увеличивается вместимость отвала. По результатам выполненных расчетов разработаны схемы деления карьерного поля на блоки согласно указанных длин первоначального блока (рис. 9), которые и подтверждают выполненные расчеты. При этом следует обратить внимание на тот факт, что длины последующих блоков также изменяется в зависимости от глубины отработки. Учитывая все выполненные расчеты, а так-же выявленные закономерности следует отметить снижение объемов пород, перемещаемых во внешние отвалы, и, как следствие, снижение занимаемых площадей под внешними отвалами.
При этом снижение объемов во внешних отвалах сопровождается снижением негативного воздействия на окружающую среду путем исключения площадей под внешние отвалы, а также снижения воздействия пыле-ния с поверхности отвалов.
Заключение
По результатам проведенных исследований выявлены закономерности, обуславливающие главные параметры первоначального, второго и последующих блоков. При этом разработан алгоритм расчета рациональных параметров блоков, обеспечивающая максимальную вместимость внутреннего отвала, учитывающая максимальную возможную вместимость внутреннего отвала в блоке и ограничивающаяся рациональной дальностью транспортирования и опробованный на примере действующего разреза с блоковым порядком отработки карьерного поля. По мере продвижения отработки участка возможно изменение параметров блоков в зависимости от рельефа поверхности, чем меньше значение глубины отработки в блоке, тем больше значение длины блока и наоборот.
Предлагаемая методика расчета параметров блоков показывает свою эффективность, результат применения которой позволил разместить в выработанном пространстве вскрышное породы на 17,5 % больше, чем предложено в проекте. При этом выявленные закономерности позволили предложить эмпирические расчетные формулы главных параметров блоков, таких как длину, ширину блоков по верху и низу, вместимость внутреннего отвала в каждом из блоков.
Список литературы
1. Государственный баланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации // Уголь. Т. VII. Сибирский Федеральный Округ. М.: ФБГУ «Росгеолфонд», 2021. Вып. 91. 484 с.
2.Распоряжение Правительства РФ от 13.06.2020 г. N 1582-р «Об утверждении Программы развития угольной промышленности России на период до 2035 года».
3. Селюков А.В. Оценивание землеемкости угольных разрезов видоизменением системы открытой разработки // Известия Уральского государственного горного университета. 2016. №3(43). С.82-86.
4. Селюков А.В. Контурное развитие карьерного поля и внешнего отвала в задачах сокращения избыточного выработанного пространства разрезов с автотранспортной технологией // Вестник КузГТУ. 2016. №4. С. 7-14.
5. Саканцев Г.Г., Ческидов В.И. Установление области применения внутреннего отвалообразования при открытой разработке крутопадающих месторождений полезных ископаемых // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 3. С. 87-96.
6. Томаков П.И., Коваленко В.С. Природоохранные технологии открытой разработки крутых и наклонных угольных месторождений Кузбасса // Уголь. 1992. №1. С.16-20.
7.Трубецкой К.Н., Пешков A.A., Мацко H.A. Определение области применения способов разработки крутопадающих залежей с использованием заранее сформированного выработанного пространства карьера // Горный журнал. 1994. № 1. С. 51-59.
8. Корякин А.И. Пути создания малоземлеемких технологий открытой угледобычи в Кузбассе // Вестник КузГТУ. 1991. № 1. С. 60-62.
9. Пути повышения эффективности и экологической безопасности открытой добычи твердых полезных ископаемых / В.И. Ческидов [и др.]. Новосибирск: ИГД СО РАН, 2010. 254 с.
10. Проектная документация расширения производства ЗАО «Про-копьевский угольный разрез» (13-2010/П-Г) // ООО «Сибгеопроект», Кемерово.
11. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых: пат. 2800752 РФ, МПК E21C 41/26 (2006.01) E21C 1/28 (2006.01) СПК E21C 41/26 (2023.01) E21C 41/28 (2023.02).
12. Рутковский Б.Т. Блоковый способ отработки карьерных полей с большим простиранием // Разработка угольных месторождений открытым способом: межвуз. сб. научн. тр. Кузбас. политехн. ин-та. Кемерово, 1972. С.81-87.
13. Герасимов А.В., Жмакина А.А., Бырдин К.А. Определение последовательности разработки карьерных полей угольных разрезов при их делении на блоки // Сб. науч. тр. Х Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых «Россия молодая». Кемерово. КузГТУ, 2018. С.1-5.
14. Герасимов А.В., Бырдин К.А., Селюков А.В. Объемы внутреннего отвалообразования при отработке карьерного поля блоками // Сб. науч. тр. «Экологические проблемы промышленно развитых и ресурсодобывающих регионов: пути решения» III Всерос. молодежной науч.-практ. конф. Кемерово: КузГТУ, 2018. С.1-5.
15. Технико-экономическое обоснование постоянных разведочных кондиций для подсчета запасов каменного угля на участке Краснобродский Глубокий ОАО «УК «Кузбассразрезуголь». НАО «НЦ ПБ», Кемерово. 2017.
16. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. М.: Высш. школа, 1973. 287с.
Селюков Алексей Владимирович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Кемерово, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева,
Герасимов Андрей Викторович, аспирант, [email protected], Россия, Кемерово, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева
REGULATION OF THE IMBALANCE IN THE VOLUME OF DUMPING IN THE BLOCK METHOD OF MINING QUARRY FIELDS OF COAL MINESNAZVANIE STATI
A.V. Gerasimov, A.V. Selyukov
To date, the mining industry has an impact on the environment in the Kemerovo region, including in the production of open-pit coal mining using an in-depth development system, the main disadvantage of which is external dumping. In the design documentation of coal mines on existing and newly designed quarry fields, in order to reduce the volume of overburden deposited on external dumps, it is envisaged to use separate fragments of a block mining method with internal dumping. A comprehensive approach is proposed to eliminate the disadvantages of the implementation of the block method - the determination of the spatial parameters of each block, taking into account the regulation of the volumes of stripping placed on the internal dump.
Key words: coal mine, block method, parameters, external and internal dumps.
Selyukov Alexei Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Kemerovo, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University,
Gerasimov Andrey Victorovich, postgraduate, [email protected], Russia, Kemerovo, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University
Reference
1. The state balance of mineral reserves of the Russian Federation // Coal. Volume VII. Siberian Federal District. Moscow: FSUE "Rosgeolfond", 2021. Issue 91. -484 p.
2. Decree of the Government of the Russian Federation dated 06/13/2020 No. 1582-r "On approval of the Program for the development of the Russian coal industry for the period up to 2035".
3. Selyukov, A.V. Assessment of the land capacity of coal mines by modification of the open-pit mining system // Izvestia of the Ural State Mining University. 2016. No.3(43). pp.82-86.
4. Selyukov A.V. Contour development of a quarry field and an external dump in the tasks of reducing the excess worked-out space of sections with motor transport technology / Bulletin of KuzSTU. 2016. No.4. pp. 7-14.
5. Sakantsev G. G., Cheskidov V. I. Establishment of the field of application of internal dumping in open-pit mining of steep-yielding mineral deposits // Physico-technical problems of mineral development. 2014. No. 3. pp. 87-96.
6. Tomakov P. I., Kovalenko V. S. Environmental protection technologies of open-pit mining of steep and inclined coal deposits in Kuzbass // Ugol. 1992. No. 1. pp.16-20.
7.Trubetskoy K. N., Peshkov A. A., Matsko H. A. Definition of the scope of application of methods for developing steep-falling deposits using a pre-formed developed quarry space // Mining Journal. 1994. No. 1. pp. 51-59.
8. Koryakin A. I. Ways of creating low-earth-intensive technologies of open-pit coal mining in Kuzbass // Bulletin of KuzSTU. 1991. No. 1. pp. 60-62.
9. Ways to improve the efficiency and environmental safety of open-pit mining of solid minerals / V. I. Cheskidov [et al.]. Novosibirsk: IGD SB RAS, 2010. 254 p.
10. Project documentation for the expansion of production of CJSC Prokopyevsky Coal mine (13-2010/P-G) // Sibgeoproekt LLC, Kemerovo.
11. Method of open-pit mining of mineral deposits: pat. 2800752 RF, IPC E21C 41/26 (2006.01) E21C 1/28 (2006.01) SEC E21C 41/26 (2023.01) E21C 41/28 (2023.02).
12. Rutkovsky B.T. Block method of mining quarry fields with a large strike // Development of coal deposits by an open method: Mezhvuz. sb. nauchn. tr. Kuzbass. Polytechnic University. in-T. Kemerovo, 1972. pp.81-87.
13. Gerasimov A.V., Zhmakina A.A., Byrdin K.A. Determination of the sequence of development of quarry fields of coal mines when they are divided into blocks // Collection of scientific tr. X All-Russian scientific and practical conference of young scientists "Russia young", Kemerovo. KuzSTU, 2018. pp.1-5.
14. Gerasimov A.V., Byrdin K.A., Selyukov A.V. Volumes of internal dumping during mining of a quarry field with blocks // Collection of scientific tr. Ecological problems of industrially developed and resource-producing regions: solutions: III all-Russian. youth scientific and practical conference. Kemerovo. KuzGTU. 2018. pp.1-5.
15. Feasibility study of permanent exploration conditions for calculating coal reserves at the Krasnobrodsky Glubokiy site of JSC Kuzbassrazrezugol Management Company // NAO NC PB, Kemerovo. 2017.
16. Ryzhov P.A. Mathematical statistics in mining. M.: Higher School, 1973. 287s.
