CC BY
43
© О.И. Савич, И.В. Акнньшин, В.В. Соколов, 2007
УДК 622.272
О.И. Савич, И.В. Акиньшин, В.В. Соколов
ТЕХНОЛОГИЯ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ СОЗДАНИИ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ШАХТНОГО ТИПА В МЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ
Семинар № 17
Обустройство крупнейших газоконденсатных месторождений Севера Тюменской области, удаленных от транспортных систем, вызывает необходимость создания парка резервуаров для хранения жидких углеводородов.
Традиционно применяемый способ хранения жидких углеводородов в наземных резервуарах для данного региона связан с большими затратами на строительство и эксплуатацию, поэтому был предложен вариант создания подземных хранилищ шахтного типа в многолетнемерзлых осадочных породах.
Следует отметить, что имеющийся опыт переоборудования под подземные хранилища отработанных золотоносных шахт в Магаданской области, не может быть полностью использован в существенно отличающихся геокриологических условиях Севера Тюменской области. Поэтому возникла необходимость разработки технических и технологических решений по созданию подземных хранилищ с учетом новых горно-геологических и криологических условий.
В «Подземгазпроме» разработаны объемно-планировочные и технические решения по созданию шахтных резервуаров, которые представляют, собой совокупность горных выработок, оборудованных для приема, хранения и выдачи продукта. Горные
выработки разделяются на вскрывающие и камерные (основные). К вскрывающим выработкам относятся: наклонный ствол и орт-заезды на горизонты, к камерным штреки и орты.
При необходимости строительства на ограниченной площади единичного хранилища большого объема для оптимизации горнопроходческих работ необходимо располагать камерные выработки-емкости в двух уровнях. В этом случае два по глубине заложения горизонты располагают с совмещением в вертикальной плоскости.
Глубину заложения кровли основных выработок в многолетнемерзлых породах следует принимать минимально возможной по отношению к земной поверхности, но ниже слоя сезонных колебаний температуры.
При использовании одной вскрывающей выработки рационально применять центральную схему вскрытия, когда камерные выработки-емкости равноудалено располагают с обеих сторон вскрывающей выработки. Это позволяет уменьшить длину транспортирования и упростить схему вентиляции (рис. 1).
Проходку выработок на месторождениях в Магаданской области вели с применением буровзрывного способа разрушения мерзлых пород. Однако к настоящему времени получен опыт проходки выработок в много-
а.
б.
Рис. 1. Схемы расположения выработок подземного резервуара (план): а - с боковым расположением вскрывающей выработки; б - с осевым расположением вскрывающей выработки; в - с центральным расположением вскрывающей выработки
летнемерзлых породах с применением проходческих комбайнов. Так на золотодобывающих шахтах Комсомольского и Полярнинского ГОКов опробована комбайновая проходка, результаты испытаний которой показали следующее:
- комбайн эффективно разрабатывает мерзлую породу до 6-й категории буримости, с ограничением количества (до 15 %) и размеров (до 50 мм) твердых включений (валуны, галька, гравий, щебень).
- при благоприятных геокриологических условиях комбайновый способ проходки позволяет существенно (в несколько раз) снизить затраты, сократить сроки работ, повысить устойчивость пород в приконтурной зоне выработок;
- отсутствие выбросов в атмосферу токсичных газов, образующихся при взрывных работах.
Результаты инженерно-геокриологических изысканий площадок перспективных для строительства подземных резервуаров показали, что в разрезе рабочей толщи (интервал
мерзлых пород, пригодных для заложения выработок-емкостей) участвуют мелкодисперсные породы (супеси, пески пылеватые, пески суглинки, реже глины), не содержащие твердые включений, что позволяет использовать комбайны при проходке выработок.
При выборе формы и параметров поперечного сечения горных выработок необходимо обеспечить:
• высокую устойчивость формы в данных горнотехнических условиях;
• надежность конструкции крепи;
• соответствующий срок службы выработки;
• максимум полезной площади сечения;
• удобство эксплуатации;
• возможность использования технологического оборудования.
С учетом перечисленных требований выбрана прямоугольно-сводчатая форма сечения как вскрывающих, так и камерных выработок. Такую форму сечения обычно применяют при небольшом горном давлении со стороны боков выработки, т.е. в условиях дей-
Таблица 1
Техническая характеристика погрузо-доставочных машин (ПДМ)
Наименование/параметры ЬіеЬЬегг Са1 Аііав Сорсо Бапвуік
544 Я1300 8И020 Татгоск Того 006
Мощность двигателя, кВт (л.с.) 121 (165) 121 (165) 186(250) 131 (175)
Максимальная скорость движения, км/ч 40 26,1 26,6 26
Максимальный преодолеваемый ук- 40 6 7 6
лон, град
Объем ковша, м3 3 3,1 5 3
Высота разгрузки ковша при угле опрокидывания 450, м 2,92 2,9 1,665 1,824
Высота по крыше кабины, м 3,355 2 2,355 2,2
Радиус поворота по внешнему краю ковша, м 6,235 5,575 6,775 -
ствия вертикальной составляющей горного давления.
Размеры сечений выработок определены в соответствии с габаритами транспортных средств и проходческого оборудования принятыми на основании расчетов с учетом производительности и размещаемых в них коммуникаций, а также требованиями ЕПБ в части зазоров и, затем, приведены к унифицированным типовым сечениям. На основании расчетов длительной устойчивости, установлено, что выработки при эксплуатации в течение 50 лет будут сохранять начальное проектное сечение.
На Ямбургском месторождении проект строительства подземного хранилища под хранение жидких углеводородов который был разработан ранее, технология ведения проходческих работ осуществляется по следующей схеме: отбойка породы производится комбайном ГПКС, после разрушения порода перемещается по конвейерному ставу комбайна и сбрасывается на почву. Погрузка породы в самоходный вагон 5ВС - 15РВ. осуществляется породопогрузочной машиной 2ПНБ-2У. Самоходный ва-
гон 5ВС-15РВ не предназначен для движения по уклонам, поэтому он транспортирует породу до наклонного ствола. Перемещение породы в наклонном стволе на поверхность производят с помощью скреперной лебедки или конвейера. На поверхности породу бульдозером перемещают до места погрузки и, с помощью экскаватора, загружают в автосамосвал.
Анализ технологических решений принятых в этом проекте показывает, что принятая транспортная схема, включает ряд перегрузок, что сказывается на эффективности горных работ. В связи с этим предложена технологическая схема, которая заключается в следующем. Проходческие работы также ведут с применением комбайна, но после разрушения породу по конвейерному ставу комбайна перегружают непосредственно в ковш ПДМ или сбрасывают на почву позади комбайна. В последнем варианте ковш ПДМ загружается непосредственно с почвы выработки. После этого ПДМ транспортирует породу по горизонтальным участкам и наклонному стволу на поверхность, где, имея достаточную высоту разгрузки,
Таблица 2
Технические характеристики проходческих комбайнов
Наименование/характеристики КП-21 1ГПКС 1ГПКС- 01 1ГПКС- 02 П110
Максимальный подъем стрелы рабочего органа, мм 4500- 5000 - - - 4500
Суммарная мощность электродвигателей, кВт 186,5 110 110 110 190
Мощность привода исполнительного органа, кВт Техническая производительность: 110 55 55 55 1*55 2*55
по углю, м3/мин 1,8 1,42 1,42 1,42 1,7
по породе 5сж<100МПа, м3/мин 0,25 0,23 0,23 0,23 0,24
Диапазон проводимых сечений горных выработок, м2 7-25 6-17 6-17 6-17 7-20
Страна производитель Россия Россия Россия Россия Украина
перегружает породу непосредственно в кузов автосамосвала. Такая схема требовала применение ПДМ с соответствующими характеристиками.
Поскольку ПДМ отечественного производства имеют небольшую производительность, максимальный пре-
г-0
одолеваемый уклон составляет 5 и не предназначены для работы при низких отрицательных температурах, то для использования в данных условиях рассматривались ПДМ зарубежного производства (табл. 1).
Из табл. 1 видно, что только ПДМ фирмы Ь1ЕВНЕЕН может преодолевать уклоны более 100, имеет скорость движения до 40 км/час. С экономической точки зрения стоимость ПДМ фирмы ПЕВНЕЕН ниже анало-
гов других фирм. В связи с этим для транспортирования отбитой горной породы нами принята погрузо-дос-тавочная машина ПЕВНЕЕН Ь544.
При выборе типа оборудования для проведения подземных выработок рассматривались комбайны отечественного производства (табл. 2).
В результате был принят комбайн КП-21 со стреловидным рабочим органом, который имеет ряд преимуществ по сравнению с остальными комбайнами:
• большее сечение выработки при проходке за один ход (максимальные размеры выработки по высоте 5 м; по ширине 6,5 м);
• более высокая производительность;
Рис. 2. Горнопроходческий комплекс: 1 - комбайн КП-21; 2 - ПДМ ЫЕВНЕЕЯ Ь544; 3 - отбитая порода
Расстояние транспортирования породы, м
Рис. 3. Производительность ПДМ и комбайна
• возможность работы по уклону до 120.
Таким образом, предлагаемый проходческий комплекс, состоит из проходческого комбайна КП-21 и ПДМ ЬІЕБИЕЕН Ь544 (рис. 2).
Использование проходческого комбайна КП-21 позволяет проходить как горизонтальные (штреки и орты) так и наклонные выработки (наклонный ствол) и вести проходческие работы с высокой производительно-
стью, что видно из графиков представленных на рис. 3.
Использование ПДМ LIEBHEER L544 позволяет вести независимую работу по отбойке и транспортированию, т.е. имеет существенные преимущества по сравнению с использованием других транспортных или дос-тавочных средств. Таким образом, применение ПДМ позволяет исключить из транспортной схемы скреперные лебедки или конвейеры в на-
Рис. 4. Зависимость объема хранилища от длины транспортирования
274
клонном стволе и осуществлять работы по планировке поверхности, а при разгрузке породы непосредственно в автотранспорт дополнительных средств планировки и погрузки (бульдозер и экскаватор).
Выполненные расчеты показывают, что с высокой эффективностью можно применять комплекс для проходческих работ состоящий из одного комбайна (КП - 21) и ПДМ
(Ь1ЕВНЕЕН Ь544). При производительности комбайна 100-150 м3/смену и средней скорости движения ПДМ 510 км/час, это позволяет создавать хранилища шахтного типа с единичным объемом от 20 тыс. м3 до 120 тыс. м3 (рис. 4) без использования дополнительного оборудования. Следу-
ет отметить, что в части транспортирования отбитой породы имеются существенные резервы, поскольку, как показывает практика работы на зарубежных рудниках, скорость движения груженых ПДМ достигает 20 ^ 25 км/час.
Таким образом, разработанные объемно-планировочные и технические решения по ведению горных работ в многолетнемерзлых породах позволили в два раза снизить затраты на создание подземного хранилища шахтного типа по сравнению с ранее применявшейся технологией и сократить сроки строительства, хранилищ объемом 120 тыс. м3, до одного года.
— Коротко об авторах-----------------------------------------------------------
Савич Олег Игоревич - кандидат технических наук, заведующий лабораторией, Соколов Владимир Витальевич - ведущий инженер лаборатории,
Акиньшин Иван Валерьевич - младший научный сотрудник лаборатории,
лаборатория «Технология строительства и эксплуатации подземных хранилищ в мерзлых осадочных породах», ООО «Подземгазпром», г. Москва.
А
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИНСТИТУТ ГОР НОГО ДЕЛА СО РАН
БЕЛОУСОВ
Евгений
Александрович
Разработка способов проведения и крепления капитальных выработок в удароопасных зонах месторождений Горной Шории
