CC BY
32
----------------------------------------- © В.В. Потапов, Ю.Г. Феклистов,
А.М. Вандышев, В.Я. Потапов,
2006
УДК 622.273:622.7:622.33:691
В.В. Потапов, Ю.Г. Феклистов, А.М. Вандышев,
В.Я. Потапов
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ УГЛЯ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ ПО ФРИКЦИОННЫМ
ХАРАКТЕРИСТИКАМ
~П аботы по улучшению качества уг-
-I ля и снижению его потерь, а также уменьшению количества выдаваемой на поверхность породы ведутся в направлении изыскания более совершенной подземной геотехнологии, применения процессов обогащения горной массы под землей и оставления пустых пород в шахте.
В мировой практике угледобычи накоплен определенный опыт подземного обогащения угля с оставлением пустых пород в шахте. Существующие технические решения касаются закладочных комплексов, размещаемых в околоствольных дворах или выемочных участках угольных шахт [1, 2]. Технология обогащения отбитого угля именно в подземных условиях представлена в основном дробильно - сортировочными установками ДСУ, которые имеют значительные габариты и требуют больших капитальных затрат - на шахте им. Гаевого в Донбассе ДСУ занимают по вертикали целый этаж [1]. Поэтому установки размещают в околоствольных дворах ОД, что обуславливает двойную транспортировку пустой породы: к ОД и обратно к выемочному участку.
Размещение породы в шахте с закладкой ее в погашаемые выработки и выработанные пространства обеспечит повышение эффективности выемки запасов угля и снижение концентрации опорного горного давления в очистном забое и на его сопряжениях. При этом снижаются затраты
Семинар № 15
на транспортировку и выдачу породы, а также уменьшается зольность добываемого угля. Кроме этого, закладка выработанных пространств породой позволяет ликвидировать пустоты, в которых происходит накопление вредных газов и особенно метана [3].
Комплексный подход к подземному обогащению отбитого угля с минимальными затратами возможен при наличии установок для разделения угля и пустой породы, которые легко встраиваются в любую технологическую цепочку транспорта угля в пределах выемочного участка. Отсюда основные требования к установкам подземного обогащения угля: высокая производительность, обеспечивающая отработку всей массы угля из выемочного участка; небольшие габариты и вес, обуславливающие устойчивые размеры подземных камер для размещения установок, а также малозатратные перемещения установок на новые участки; наконец, совместимость с существующими комплексами для закладки выработанных пространств пустой породой.
Решению данной проблемы могут способствовать проведенные нами исследования по разделению углей на барабаннополочном фрикционном сепараторе БПФС и сепараторе для разделения сыпучих материалов по трению и упругости СПРУТ. В данных сепараторах в основе разделения используются различия во фрикцион-
Таблица 1
Технологические показатели разделения углей
класса -50+0 мм на БПФС (лоток-сталь, барабан-сталь;
Диаметр барабана 500мм, частота вращения 102 об/мин.)
Месторождение Продукт разделения Выход продукта, % Массовая доля золы, Ас, % Извлечение золы, Ес, %
концентрат 42,54 12,53 37,4
Вахрушевуголь хвосты 57,46 58,21 86,26
итого 100,00 38,78 100,00
концентрат 48,72 23,4 24,94
ш. Коркинская хвосты 51,28 66,93 75,06
итого 100,00 45,72 100,00
концентрат 46,38 19,78 21,79
Экибастуз хвосты 53,62 61,42 78,21
итого 100,00 42,11 100,00
Таблица 2
Технологические показатели разделения углей класса -50+0 мм на СПРУТ при угле наклона разделительных элементов 25 °
Месторождение Продукт разделения Выход продукта, % Массовая доля золы, Ас, % Извлечение золы, Ес, %
концентрат 46,17 16,75 20,01
Вахрушевуголь хвосты 53,83 57,43 79,99
итого 100,00 38,65 100,00
концентрат 47,65 21,84 23,14
ш. Коркинская хвосты 52,35 66,02 76,86
итого 100,00 44,67 100,00
концентрат 49,25 22,15 26,18
Экибастуз хвосты 50,75 60,61 73,82
итого 100,00 41,67 100,00
ных и упругих свойствах углесодержащих формаций.
Принципиально работа сепараторов основана на получении "веера" материала, на противоположных сторонах которого концентрируются частицы с различными свойствами.
Данные сепараторы в своей конструкции содержат подвижную разделительную поверхность. - вращающийся цилиндрический барабан и неподвижную разделительную поверхность - ярусно расположенные двускатные эле-менты вытянутые вдоль образующей.
Общим элементом сепараторов являются разгонный желоб (лоток), узел стратификации, по наклонной поверхности которого частицы движутся с различной скоростью и после схода с поверхности формируют предварительный "веер".
Окончательно формирование веера происходит при ударном взаимодействии частиц с разделительной поверхностью. Разделение высокозольных углей класса -50+0 мм для некоторых месторождений данными сепараторами приведены в табл. 1 и 2.
Результаты промышленных испытаний показали, что данные сепараторы
Таблица 3
Основные технические данные установок БПФС и СПРУТ
Тип установ- Производительность, Габариты (длина, высота, Вес, кг
ки т/ч ширина), мм
БПФС 65 3000x2500x1400(1500) 1400 (1500)
СПРУТ 100-150 3000x3000x2000 2500
пт ВЫЕМОЧНОГО ПОЛЯ
Рис. 1. Схема ведения работ с установкой узла предварительного обогащения (УПО)
Рис. 2. Закладка штрека
достаточно надежно позволяют разделять углесодержащие формации на высокозольные и низкозольные продукты, которые по своим качественным показателям могут удовлетворить весь спектр технологии.
Таким образом, на основе полученных результатов, можно говорить о довольно
Рис. 3. Установка сепаратора БПФС в техно- Рис. 4. Установка сепаратора СПРУТ в техно-
логическои цепочке
логической цепочке
высокой устойчивости процесса разделения углесодержащих формаций по трению и упругости.
Расположение подземных обогатительных пунктов (ОП) рассматривается в каждом случае в соответствии с конкретной технологической схемой отработки выемочного поля (панели). Размеры установок позволяют применять их в любых условиях (см. табл. 3). Очевидно, что обогатительные пункты должны быть установлены в участковых (панельных) бремсбергах, уклонах или бункерах-накопителях. В частности при этажной подготовки шахтного поля (рис. 1) обогатительный пункт располагается вблизи нижней приемной площадки участкового бремсберга. Установки (БПФС, СПРУТ)
размещается в специальных камерах между бремсбергами и штреками (рис. 3 и 4).
После процесса разделения отбитый уголь транспортируется по бремсбергу проходит прочее разделение в камере ОП и далее через скат подается на откаточный штрек. В свою очередь высокозольный уголь и порода из камеры ОП поступает в пневмозакладочную машину и далее с помощью сжатого воздуха транспортируется в погашаемые выработки.
Возможны различные схемы закладки выработанных пространств. При небольшом выходе высокозольных углей (породы) они используются для закладки тупика конвейерного штрека (рис. 2). В случае значительных объемов выхода пустых пород при обогащении, возможно, использо-
вать их для закладки выработанных пространств очистных забоев.
Использование в технологических схемах разработки угольных пластов с высокой зольностью установок предварительного обогащения позволит значительно улучшить качество добываемого угля, снизить затраты на транспортирование
1. Пацук В.Е. Обоснование параметров технологических схем шахт с подземным обогащением угля //Автореферат дис. канд. техн. наук - М.: МГГУ,1994. - 24 с.
2. Демин В.Ф. Создание технологии эффективности выемки маломощных и сложно структурных пластов с использованием шахт-
горной массы и при этом использовать пустые породы в качестве закладочного материала. В итоге предлагаемое комплексное решение позволит повысить эффективность очистных работ и улучшить экологическую обстановку на поверхности шахт.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ной породы // Автореферат дис. док. техн. наук - К.: КарГТУ, 2004 - 37 с.
3. Корнилков В.Н. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. Подземная разработка пластовых месторождений: Учебник для вузов. Екатеринбург: Изд-во Уральского государственного горного университета, 2005. - 494 с.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------------
Феклистов Ю.Г. - заведующий кафедрой, кандидат технических наук, доцент кафедры разработки пластовых месторождений,
Вандышев А.М. - кандидат технических наук, профессор кафедры разработки пластовых месторождений,
Потапов В.Я. - кандидат технических наук, доцент кафедры горной механики,
Потапов В.В. - аспирант, ассистент кафедры разработки пластовых месторождений,
Уральский государственный горный университет.
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МАКАРОВ Владимир Николаевич Обоснование параметров и создание газоотсасывающих вентиляторных установок комбинированного проветривания угольных шахт 05.05.06 д.т.н.
