CC BY
49
УДК 622.33.031
СОЗДАНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КОКСУЮЩИХСЯ УГЛЕЙ КАРАГАНДИНСКОГО БАССЕЙНА
С.Б. Алиев
Российская академия государственной службы при Президенте РФ Просп. Вернадского, 84, 119606 Москва, Россия
Н.Н. Тулепов
Карагандинский государственный технический университет Ул. Б. Мира, 56, 470075 Караганда, Республика Казахстан
Применение предлагаемых технологических решений позволит повысить эффективность горных работ и вывести Карагандинский бассейн на качественно новый уровень развития.
Шахтами Карагандинского бассейна за весь период работы было добыто около 1,8 млрд т угля. Примерно такое количество угля было оставлено в недрах в виде различных потерь, где на каждую тонну угля приходится 0,7 т временно потерянного. Среди них значительную часть занимают запасы углей, залегающие в маломощных и сложноструктурных пластах, в том числе и забалансовых. Объем угля получаемого из маломощных пластов никогда не превышал 5% общей массы добываемого товарного угля.
Эксплуатация месторождения с существующими объемами добычи может привести к дефициту коксующихся марок углей, так как имеющиеся запасы рассчитаны на период, не превышающий от 10 до 30 лет производительной работы по разным шахтам бассейна. Вовлечение в отработку запасов, залегающих в маломощных и сложно-структурных пластах могли бы значительно увеличить сроки службы действующих шахт без значительных капитальных затрат.
Коксующиеся угли марок Ж, КЖ, К, КО и ОС могут быть получены при разработке сложноструктурных, тонких и сближенных пластов долинской и тентекской свит в Тентекском районе на шахтах угольного департамента АО «МитталСтил Темиртау» «Шахтинской», «Казахстанской», шахте им. Ленина и «Тентекской»; в карагандинской свите — на шахте им. Костенко, объединенной с шахтами «Стахановская» и «Карагандинская» и на шахте «Саранская», объединенной с шахтами «Сокурская» и «Актасская». Балансовые запасы коксующихся углей в маломощных пластах на действующих шахтах составляют 641,5 млн т, при этом в забалансовых по мощности пластах находится 165,5 млн т (табл.).
Внедрению высокоэффективных технологических схем с интенсивной выемкой маломощных и сложноструктурных угольных пластов препятствует целый ряд причин, обусловленных природными и горнотехническими факторами:
- уменьшение размеров выемочных полей на действующих горизонтах из-за выборочной отработки шахтных полей и сложности планировки горных работ;
- усложнение горно-геологических и горнотехнических условий разработки горных пластов, создающих трудности для использования традиционных способов выемки угля;
- углубление горных работ ведет к увеличению затрат на проведение и поддержание горных выработок, проветривание, управление горным давлением в очистных забоях и снижению безопасности работ;
- наметившаяся тенденция роста зольности, достигшая 31 % в товарном угле и увеличивающаяся по 0,6-1,0% в год.
Таблица
Запасы коксующихся углей по шахтам УД АО «Миттал Стил Темиртау»
Угленосный район. Запасы, млн т
участок, шахты балансовые промышленные подготовленные
Промышленные участки
им. Костенко 87,8/25* 13,6/3,1 13,6/3,1
им. Кузембаева 165.6/73,3 81,7/42,2 31,1/22,2
Итого по участку 253,4/98,3 105,3/45.2 44,7/253
Саранский участок
«Саранская» 230/80,6 98,4/32,4 15,9/5,6
Итого по участку 230/80,6 98,4/32,4 15,9/5,6
Шерубай-Нуринский район
«Абайская» 251/137,7 131,2/64,5 41,1/17,7
Итого по району 251/137,7 131,2/64,5 41,1/17,7
Тентекский район
«Шахтинская» вт.ч. по пласту 84,4/46,1 ; Д„ —38 52,1/31,2 22,7/22,7
«Тентекская» 140,8/102; А —44 80,9/59,3 32,8/28,2
им. Ленина 93,8/40,7; Дд — 53 61,9/29,7 29,5/18,2
«Казахстанская» 163,3/104,3; Дг, — 48 113,3/72,6 42,8/34,1
Итого по району 482.3/293,1 308,3/192,8 127,8/103,2
Всего по шахтам УД АО «Миттал Стил Темиртау» 1217/609,7 643,2/334,9 229,5/151,8
* В знаменателе — запасы по маломощным пластам.
В Карагандинском бассейне сложность проблемы развития горных работ на более глубоких горизонтах связана с тем, что основные запасы угля находятся на глубинах 400-600 м и свыше 600 м, а средняя глубина шахт составляет 500 м.
Ключевыми задачами по внедрению прогрессивных систем разработки в условиях глубоких горизонтов, являются;
- разработка способов охраны подготовительных выработок, обеспечивающих их устойчивое состояние за лавой в течение времени отработки столба, при залегании в почве пласта пород, склонных к интенсивному пучению;
- создание способов управления горным давлением, нейтрализующих отрицательное влияния глубины на состояние непосредственной кровли и исключающих ее обрушение в призабойное пространство, особенно при крепях поддерживающего типа, применяемых на маломощных пластах.
Совершенствование технологии разработки угольных пластов является одним из главных направлений повышения технико-экономического уровня шахт.
Выбор технологии, помимо конкретных горно-геологических и горнотехниче-
ских условий, зависит на действующих шахтах также от их производственной мощности, схем вскрытия и подготовки рабочего горизонта, которые зачастую ограничивают эффективность системы разработки и не позволяют реализовать технические возможности средств механизации.
Решение горнотехнической проблемы повышения технико-экономической эффективности работы очистных забоев только за счет оснащения их лучшими зарубежными образцами невозможно. Оно должно основываться на соответствии внедренному высокопроизводительному, надежно функционирующему оборудованию способов подготовки и систем разработки, схем планировки и раскройки шахтных полей. Только такая увязка всех технических и технологических решений позволит полностью реализовать потенциальные возможности внедряемого очистного оборудования нового технического уровня.
проблемы разработки маломощных и сложно-структурных пластов
отсутствие необходи повышен
методики мость ная
формирования разработки зольность
оптимальных рациональ добывав
гехнологичес ных ЙОГО угля
ких схем элементов
очистнои подсистемы
выемки и "очистные
параметров работы"
выемочных для
полей вы со ко про изводитель ных лав
необходо
мость
применения
ресурсо
сберегающих
технологий
X
Большие объемы порода, выдава емые из шахт
т
Значитель ные затраты на
поддержа
ние
выемочных
выработок
Большая протяженность поме ржи в а екЫХ горных выработок и затраты на перемонтаж оборудования
Задачи исследовании.
Установление закономер н остей влияния факторов на эффектив ность очистных работ
Выявить закономер ности геомеханичес ких процессов с охранными и закладочн ыми массивами
Разработка адаптивных техналогичес ких схем высокопроиз Водительной очистной выемки с использовани ем шахтной порода
Сфор миров атъ методические положения по декомпозиции схем на элементы и метод синтеза опгимальн ых технологичес ких схем
Определить огтгимал ьн ые параметры отработки выемочных полей и охранных Сзакладоч ных) массивов
3 и и и со
Определение рациональных элементов подсистемы “очистные работы’* по локальным критериям
Продолжение рис.
товарная продукция
Рядовой уголь | Шахтная порода |
выемка в длинных очистных забоях
| ИСТОЧНИКИ [ получения І УГЛЯ И I породы"!
Выемка в коротких очистных забоях
Проведение
горных
выработок
Присечка боковых пород в лавах
Прове
Дение
горных
вырабо
ток
смешан
ным
забоем
Ремонт Селек
и гивная
поддер зыемка
жание в
горных вырабо ток лавах
выва
Лооб
Разов
ание
в
лавах
обогащение рядового угля
обезвожива ние и грану лирование закладочного материала
дробление
шахтной
породы
шихтовка
шахтной
породы
Создание технологических схем очистнои выемки с возведением охранных породных и закладочных массивов
Улучшение
эксплуата
Ционного
состояния
выемочных
горных
выработок
Повышение устойчи вости сопряже ний лав
Уменьшения проявлений горного дав ления в очистных забоях (трудно управляемые кровли)
Уменьше
ние
зольное
ти
добывав
мого
угля
снижение
затрат
на
выдачу
породы
Экологи Размеще возмож Уменьше Уменьшение
ческии ние ность ние объемов
эффект породы отработ пожаро горно-
в пога ки опасности проходческих
Шаемых запасов пластов работ
выработ угля в
к ах целиках
Рис. Методический подход к исследованию технологии выемки маломощных и сложноструктурных пластов с использованием шахтной породы
Создание механизированных комплексов для выемки тонких некондиционных пластов мощностью менее 0,7 м с присечкой породы и оставлением ее позади лавы в выработанном пространстве позволит перевести эти пласты в кондиционные.
Исследования показывают, что затраты на разработку маломощных пластов традиционными способами при равных условиях всегда больше, чем при разработке мощных и средней мощности пластов.
В связи с этим при переходе шахт Карагандинского бассейна на разработку маломощных пластов в условиях рыночных отношений необходимо создать и внедрить новые, более эффективные технологические способы и параметры, обеспечивающие выпуск конкурентоспособной угольной продукции.
Высокая технолого-экономическая эффективность при разработке маломощных и сложных по структуре пластов может быть достигнута при внедрении лав по принципу «шахта — лава» с высокопроизводительным технологическим оборудованием.
Основные методические принципы совершенствования технологии разработки маломощных и сложных по структуре пластов заключаются в следующем:
- вовлечение в разработку некондиционных по мощности пластов со сложной структурой, имеющих высокое технологическое качество отдельных угольных пачек, разделенных породной пачкой, вынимаемой селективно;
- создание технологических схем разработки по принципу «шахта — лава» с высокой производительностью (5000-10000 т/сут.) и с параметрами: длина лавы — 250-300 м, длина выемочного столба — 3,5-5,0 км;
- закладка породы от проходки, селективной выемки и других источников в выработанное пространство в виде бутовых полос, обеспечивающих надежную изоляцию выработанного пространства и смягчающих геомеханические процессы.
Целью исследований является создание технологии эффективной выемки маломощных и сложных по структуре пластов, оптимизации параметров их отработки с использованием шахтной породы для охраны выработок и закладки выработанного пространства очистных забоев (см, рис.).
Реализация методических принципов совершенствования технологии разработки маломощных и некондиционных сложных по структуре пластов позволит обеспечить высокую эффективность разработки и конкурентоспособность угольной продукции в рыночных условиях, в результате чего выемка таких запасов станет экономически выгодной.
CREATION RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES OF DEVELOPMENT OF COAL LAYERS OF COKED COALS OF THE KARAGANDA BASIN
S.B. Aliev
Academy of Public Service at the President of the Russian Federation Vernadsky’s pr. 84, 119606 Moscow, Russia
N.N. Tulepov
State Technical University of Karaganda B. Mira’s st. 56, 470075 Karaganda, Republic Kazakhstan
In general the realization of the offered technological developments will allow to rise the underground fund of the Karaganda basin onto the qualitatively new level of development.
Алиев Самат Бикитаевич, доктор технических наук, профессор Российской академии государственной службы при Президенте РФ, руководитель проекта ООО Техносинтез, Москва.
Тулепов Нурлан Нарманбекович, соискатель кафедры РМПИ КарГТУ, аким г. Шахтинска, Карагагандинской области, Казахстан.
