CC BY
298
© Д. Дондов, Д. Эрдэнэтунгалаг,
2008
Д. Дондов, Д. Эрдэнэтунгалаг РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ УГЛЯ НА РАЗРЕЗАХ МОНГОЛИИ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
Введение
По имеющимся данным эксплуатационные потери угля на разрезах Монголии за период 1965-2005 гг. состави-ли 6,1 млн т при добыче 112 млн т. Если оценить эти потери угля по нынешным рыночным ценам, то они составляют 300 млн ам. долларов. Отсюда возникает необходимость детально-го исследования потерь угля при добыче открытым способом разработки в нашей стране.
Угольные разрезы Монголии относятся к числу малой и средней мощности. На всех разрезах применяется автотранс-портная система разработки с внешним и внутренним отвалом. Но на разрезе Багануур и Шивээ-Овоо применяется комби-нированная система разработки с внутренним отвалообразо-ванием с при-менением шагающих экскаваторов ЭШ-25.90, ЭШ-20.15, ЭШ-15.90.
При детальном изучении трудов учёных, которые зани-мались вопросами, связанными с потерями полезных ископае-мых, обнаружено, что они уделяют особое внимание методу определения, учёта, оценки и отчетности потерь и разубожи-вания. Однако на нормирование недостаточно обращено вни-мания. Это особенно четко прослеживается на угольных разре-зах.
Уровень потерь угля на открытых горных работах в 3-4 раза меньше, чем в подземных. Поэтому проблема снижения потерь в угледобывающей промышленности решалась в ос-новном за счет увеличения добычи полезных ископаемых от-крытым способом. Открытый способ разработки месторож-дений позволяет более полно и качественно извлекать полез-ные ископаемые из недр. В связи с этим сложилось мнение, что положение дел с потерями на разрезах удовлетворительное. Такая тенденция, имеющая место в нашей стране, поставила в тень вопросы о потерях полезных ископаемых при составлении проектов горных предприятий, в том числе при планировании горных работ угольных разрезов.
Статистический анализ потерь угля на некоторых угольных разрезах Монголии
За время 40-летней эксплуатации угольного разреза Шарын-гол было добыто 52 млн т угля, и в это же время были потеряны 3021 тыс. т угля, что составляет 5,8 % всех добытых объемов угля.
Удельный вес потерь угля при селективной выемке сос-тавляет 32-37 %. Это подтверждает мысль о том, что не была постав-лена организация горных работ на должном уровне, в силу чего было нарушено соотношение вскрышных и добычных работ против проектного решения. С 1977 до 1980 гг. поте-ри угля были значительно велики и доходили до 7,9-12,3 %.
Исследование, проведенное на разрезе Багануур, подтверждает то, что причинами возникновения потерь в балансо-вых запасах являются оставление отбитого угля при очистке рабочей площади, недобор угля в почве и в нерабочем борту, нарушение технологии ведения горных работ при зачистке кровли пласта и откоса добычного уступа, недобро-совестное отношение к селективной выемке, перегрузка транс-портных средств, оползневое явление, самовозгорание угля на добыч-ных уступах и навалах, отставание понижения уровня грунто-вых вод и другие. С начала эксплуатации угольного месторож-дения Багануур (1980-2005 гг.) самые меньшие потери угля составили в 1986 г. 3,3 %, самые большие в 1987 г. - 6,1 %.
За это время из балансовых запасов было добыто 58,6 млн т угля, и в то же время были потеряны 2894,2 тыс. т угля. Из нашего исследования видно, что потери угля, связанные с оползневым явлением, в разрезе Багануур достигли 985,6 тыс. т с 1986 до 2000 гг., что составляет 44 % всех потерь с начала добычи угля.
В результате неправильного ведения горных работ на угольном разрезе Багануур с 1980 до 2000 гг. были потеряны 575,9 тыс. т, что составляет 25,6 % всех потерь угля.
При статистическом анализе потери угля на угольном разрезе Багануур с 1980 до 2000 гг. 72,5 % всех потерь от-несены к потерям, связанным с системой разработки, 25,6 % - к потерями из-за неправильного ведения горных работ и 1,9 % - к другим прочим потерям.
Классификация потерь угля при добыче открытым способом
В настоящее время одними из важнейших вопросов полно-ты и качества добычи угля являются правильный выбор техно-логии разработки, учёт и планирование потерь угля, определе-ние экономического ущерба. В связи с этим необходимо разра-ботать классификацию потерь угля с целью установления науч-но обоснованных нормативов потерь угля при добыче.
Потери твёрдых полезных ископаемых в разных классификациях по тем или иным определённым признакам были сгруппированы и разработаны учёными А.М. Терпигоревым, М.И. Агошковым, профессором А.Н. Омельченко, Б.Н. Бай-ковым и другими. Эти единые классификации были разра-ботаны для эксплуатации месторождений всех видов полезных ископаемых, добываемых открытым и подземным способами.
Учитывая особенности добычи каждого полезного ископаемого, невозможно использовать эти единые классификации на всех угольных разрезах. Применение данных классифика-ций на угольных разрезах будет слишком громоздким, слож-ным, и непрактичным.
С 1976 года в Монголии были разработаны некоторые попытки обосновать классификацию потерь угля на угольных разрезах.
Впервые “Инструкция по потерям угля на угольных раз-резах” была подтверждена приказом №156 министра топлив-но-энергетической промышленности и геологии в 1975 году, что стало шагом вперед в учётной работе потерь угля при его добыче. В этой инструкции потери угля сгруппированы в 4 части, но, по нашему мнению, это слишком общие классифи-кации, поэтому они не могли раскрывать причины и виды потерь угля.
В настоящее время на разрезах учет фактических эксплуатационных потерь ведется с разделением их на два вида: по мощности и площади. Такое разделение не дает ясного предс-тавления о том, где, как и в результате каких процессов происходит образование потерь, без чего нельзя нормировать потери. В результате проведенных исследований на разрезах Шарын-гол, Багануур и других были выявлены следующие виды потерь угля: в почве и кровле пластов; при селективной разработке пластов; при зачистке площадок уступов; в целиках между заходками; при зачистке откосов угольных уступов;
при взрывных работах;
при транспортировании;
в осыпях у нижней бровки уступа.
Изучив труды ведущих учёных данной отрасли, проводя ряд исследований и наблюдений, автор придерживается новых направлений, обеспечивающих следующие основные требова-ния к классификации потерь угля при добыче:
- классификация должна быть несложной и практичной;
- показать источники потерь угля и их причины;
- выделить основные виды потерь угля, которые должны соответствовать горно-геологическим и технико-технологи-ческим особенностям;
- учитывать возможность сокращения количества видов потерь регламентированных в единой и отраслевой класси-фикации, сохраняя принципы деления потерь на виды по вышеуказанным классификациям;
- обеспечить возможности применения классификации на угольных разрезах, имеющих различные системы разработки;
С учётом вышеуказанных условий и требований была разработана рабочая классификация потери угля для угольных разрезов Монголии и внесено предложение о внедрении ее в практику угольной промышленности (рис. 1).
Исследования потерь угля в кровле и почве пласта
На размер эксплуатационных потерь угля в недрах на разрезах влияет большое число различных горно-геологических и технологических факторов: мощность угольного пласта, угол его падения, структура и гипсометрия кровли и почвы, наличие геологических нарушений, обводненность, крепость угля и вмещающих пород, тип механизмов, используемых на вскрыш-ных и добычных работах, технология выемки угля, в том числе высота уступа и ширина экскаваторной заходки.
Вёп. 1. Badi+ay ёёаЛЛёдёёадёу їгдидй ойёу ш диддиф
Ибадё а їдааюдШбаейшО
В процессе исследования проведена систематизация составляющих потерь угля, зависящих от вида технологии и типа выемочного оборудования, с учетом сложности строения отрабатываемых пластов и условий их залегания. Непосредственно на разрезах выполнены замеры толщины слоев угля, теряемого в кровле и почве пласта.
На основании результатов систематизации установлено, что нормированию подлежат потери угля при зачистке кровли пласта, связанные с траекторией движения ковша экскаватора типа прямой лопаты, в призмах непрочерпывания в почве пласта, потери при создании горизонтальной площадки для пе-редвижения экскаватора, потери при зачистке рабочей пло-щадки и откоса добычного уступа.
В качестве одного из основных методов при разработке нормативов эксплуатационных потерь угля в недрах реко-мендуется опытно-производственный метод, который основы-вается на результатах соответствующих наблюдений и опытных замеров, выполненных в производственных условиях.
Непосредственно на разрезах можно произвести замеры толщины слоя угля, теряемого при зачистке кровли пласта, откоса добычного уступа, рабочей площадки и слоя в почве пласта, так как определение их путем аналитических расчетов весьма трудоемко.
Необходимость в таких замерах объясняется отсутствием опытных данных, отражающих специфику разрезов Монголии.
Для обоснования нормативных значений указанных составляющих потерь с учетом многообразия условий залегания плас-тов, крепости угля и вмещающих пород, видов технологии в добычных забоях разрезов были произведены замеры толщины теряемого слоя угля.
Толщина этого слоя угля в кровле пологих пластов определялась путем нивелирной съемки, что является результа-том расчета разности отметок в одних и тех же точках кровли пласта до и после зачистки.
В почве пласта толщина теряемого слоя угля замерялась по определенной сетке (чаще всего 10х10 м) рулеткой или линейкой.
Всего за период наблюдений было обследовано 17 добыч-ных забоев, в том числе на пологих пластах - 15 забоев (9 с бестранспортной и 6 с транспортной системами разработки), на наклонных
- соответственно два. В девяти забоях заме-рялась толщина слоя
угля, теряемого при зачистке кровли пласта, в остальных забоях определялись потери в почве пласта. Общее число замеров составило более 375.
Величины математического ожидания толщины теряемого слоя по результатам ряда наблюдений (средние значения по 25-30 замерам) определены во всех обследуемых забоях. Ха-рактерным для представленных данных о толщине слоя угля, теряемого в почве и кровле пласта, является их заметное различие. Так, на пологих пластах толщина слоя угля, теряе-мого при зачистке кровли, почти в 1,5 раза больше толщины слоя, оставляемого в почве. Это объясняется тем, что на вскрышных работах и при частичной зачистке кровли пласта используется драглайн. В это же время зачистку почвы пласта после прохода добычного экскаватора можно производить бульдозером. Потери угля при зачистке кровли пологих плас-тов, сложенных слабыми углями ( ), в 1,5 раза выше, чем при разработке таких пластов, содержаших крепкие угли (с ).
Результаты маркшейдерского замера толщины теряемого слоя в кровле пласта и его математико-статистической обра-ботки свидетельствуют о том, что толщина теряемого слоя угля для пласта с горизонтальным и наклонным падением при зачистке кровли шагающим экскаватором составляет 20 см, при зачистке кровля бульдозером по транспортной системе раз-работки 15 см, толщина теряемого слоя угля на почве 13 см.
В результате обработки экспериментальных данных были получены гистограммы и функции распределения толщины слоя угля, теряемого в кровле и почве пластов, которые подчиняются нормальному закону (рис. 2, 3, 4).
Получены параметры этого закона распределения (математическое ожидание М(^) и среднеквадратическое отклонение □). Около 70-80 % всех измеренных значений сосредоточено в диапазоне . Таким образом, полученные путем заме-ров значения толщины слоя, теряемого при зачистке кровли и в почве пласта, достаточно достоверны и могут быть приняты для нормирования эксплуатационных потерь угля в этих разрезах.
^ см
Рис. 2. Гистограмма и функция распределения толщины слоя угля, теряемого в кровле пластов (транспортная система разработки)
^ см
Рис. 3. Гистограмма и функция распределения толщины слоя угля, теряемого в почве пластов
^ см
Рис. 4. Гистограмма и функция распределения толщины слоя угля, теряемого в кровле пластов (бестранспортная система разработки)
Определение потерь угля при зачистке кровли и в почве пласта Величины составляющих эксплуатационных потерь угля можно определить аналитическим методом (рис. 5, 6).
Толщина слоя, теряемого в кровле и почве пласта, зависит от крепости угля и вмещающих пород, а также от условий залегания разрабатываемых пластов.
При нормировании потерь угля в кровле и почве пласта относительная величина их определяется по формулам
П = -И- -100% (1)
т
и
П = -^ -100%, (2)
т
где И1, И2 - толщина слоя угля, теряемого соответственно в кровле и почве пласта, м; тн - нормальная мощность пласта, м.
В условиях многообразия технологических схем отработки угольного пласта, влияющих на величину потерь угля в кровле пласта в зависимости от угла падения, проведено исследование по выделению влияния каждого фактора в отдельности, в результате чего получены следующие уравнения регресса, по которым можно подсчитать размер потерь, установить рацио-нальную отработку пласта и создать горизонтальную площадку.
При создании горизонтальной площадки по всей ширине заход-ки П (%) = 0,09 + 0,9а ± 0,05.
При создании горизонтальной площадки по ширине гусеничного хода экскаватора
П(%) = 1,54 + 0,32а ± 0,02.
При отработке пласта со стороны висячего бока П (%) = 27,64 - 0,03а ± 1,85.
При отработке пласта со стороны лежачего бока П (%) = 65,67 - 0,59а ± 2,45.
Выводы
Выполненные исследования дают основания сделать следующие выводы:
Рис. 5. Составляющие потерь угля при отработке пологих () пластов по бестранспортной системе: а - пласты простого строения; б - пласты сложного строения; 1, 2, 4, 5, 6 - потери угля соответственно при зачистке кровли пласта, в почве пласта, при зачистке откоса добычного уступа, в призмах непро-черпывания, при создании горизонтальных площадок для передвижения экска-
вато-
Рис. 6. Составляющие потерь угля при отработке пологих () пластов по транспортной системе: а - пласты простого строения; б - пласты сложного строения; 1, 2, 5 - потери угля соответственно при зачистке кровли пласта, в почве пласта, в призмах непрочерпывания
1. Разработанная “Рабочая классификация потерь угля на угольных разрезах” приемлема при различных системах разработки угольных разрезов Монголии и учитывает все виды по-терь угля и горно-геологические, технико-технологические и организационные особенности, раскрывает возможности эко-номически оценить потери угля и установить нормативы по потерям и вести учеты.
2. Установлены нормативные данные толщины теряемых слоев угля в кровле и почве пласта в следующих размерах: при
зачистке кровли шагающим экскаватором 20 см, при зачистке кровли бульдозером по транспортной системе разработки 15 см, толщина теряемого угля почвы 13 см при крепости угля 2,5 > / > 1.
Полученные данные в результате исследова-ния имеют как теоретическое, так и практическое значение, которые могут быть использованы для составления отраслевых инструкций по определению, учету и нормированию потерь угля, что даёт возможность повысить эффективность в угледобывающей промышленности и решить некоторые вопро-сы полноты и качества добычи угля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дондов Д. Способы подсчета потерь угля на разрезах. -Улан-Батор, 1999.
2. Дондов Д. Исследование и разработка обоснования нормативов потерь угля при открытом способе добычи: Дис. канд. техн. наук. - Улан-Батор, 2002.
3. Дондов Д. Исследование потерь угля при открытом способе добычи. - Китай,. 2004.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------
Дондов Д. - Монгольский государственный университет науки и технологии,
Эрдэнэтунгалаг Д. - Управление делами полезных ископаемых и не-фьтю в Монголии.
