CC BY
72
УДК 622: 622.23.05
Красильников Антон Евгеньевич Anton Krasilnikov
ТЕНДЕНЦИИ ФОРМИРОВАНИЯ СТАБИЛЬНОГО КАЧЕСТВА УГЛЯ ПРИ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧЕ
FORMATION OF STABLE QUALITY COAL IN OPEN PIT
Рассмотрены основные показатели качества углей. Дана характеристика углей и технологий разработки в условиях Харанорского буроугольно-го месторождения. Рассмотрена целесообразность сортировки угля по гранулометрическому составу для получения сортового угля. Приведен перечень основных методов планирования открытых горных работ на отечественных угольных разрезах. разработана методика оперативного планирования и оптимизации суточной добычи угля с учетом требований качества, экономической эффективности и технологических возможностей в условиях ОАО «Разрез Харанорский». Предложено применение сортировочных установок на перегрузочных пунктах Харанорского разреза
Ключевые слова: показатели качества, усреднение, разрез, месторождения угля, добыча, сортировка, зольность, влажность, сортность, крупность, гранулометрический состав, забой
The main indicators of quality of coal are observed in the article. The characteristics of coal and technology development in Kharanorskaya lignite deposits are presented. The expediency of grading coal particles on size is described. A list of the main methods of planning for open pit mining of domestic coal mines and the method of operational planning and optimization of the daily production of coal meeting the requirements of quality, efficiency and technological capabilities in OAO «Cut Kharanorskaya» are given. The use of screening facilities at the transfer points Kharanor-skaya cut is proposed
Key words: quality indicators, average, cut, deposits of coal, mining, ash, moisture, grade, size, grading, slaughter
Угольная отрасль является важной частью топливно-энергетического комплекса России. Ее развитие на современном этапе связано с повышением качества угольной продукции, обеспечением ее конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках и уменьшением вредного воздействия на окружающую среду. Основная масса энергетических углей сжигается в мощных пылеугольных котлах, которые рассчитываются на средние значения показателей качества угля определенного угольного разреза и чувствительны к отклонениям этих показателей от заявленных средних значений. Сжигание топлива нестабильного качества приводит к загрязнению окру-
жающей среды и применению штрафных санкций к потребителям угля. Поэтому для потребителей одним из важнейших требований является стабильность качества угля.
Требования к качеству добытого угля выражаются в виде государственных стандартов (ГОСТ), технических условий (ТУ) и технических норм.
Основными показателями качества углей являются зольность, влажность, размер кусков (сортность), содержание серы, выход летучих веществ, теплота сгорания, содержание минеральных примесей.
Зольность является косвенным показателем содержания минеральных частиц и пород в угле. Наличие этих примесей сни-
жает теплоту сгорания угля и КПД котло-агрегатов, а также увеличивает затраты на приготовление и транспортирование топлива. Повышение содержания влаги увеличивает продолжительность процесса коксования углей, их смерзаемость при транспортировании в холодный период года, а также расход тепла на испарение влаги при сжигании. Крупность добываемого угля нормируется по величине максимального куска и влияет на получение сортового топлива крупных и средних классов.
Основы управления качеством продукции угольного разреза закладываются на стадии его проектирования, когда устанавливаются кондиции на уголь, выбирается система разработки, система вскрытия рабочих горизонтов и структура комплексной механизации добычных работ. В эксплуатационный период управление качеством угля осуществляется за счет определенной последовательности и порядка отработки добычных блоков, выбора технологии разработки сложных забоев, выполнения основных производственных процессов.
Стабилизация качества угля достигается путем его усреднения на различных стадиях добычи, а также в процессе первичной переработки. Мероприятия по стабилизации обеспечивают постоянство химического и гранулометрического состава, однородность и другие технологические свойства угля в определенном объеме (часовая, сменная, суточная добыча, объем автосамосвала, вагона, состава и др.).
Вместе с тем, угли разных пластов даже одного месторождения могут значительно отличаться по своим характеристикам, что приводит к нестабильности качества отгружаемого разрезом угля. Так, например, статистическая обработка данных по скважинам на угольных разрезах Забайкальского края показала, что значения зольности колеблются в весьма широком диапазоне — 6,4...55,6 %, влажность — 26,6...50,3 %, составляя в среднем 38,3 % [10].
Необходимое потребителю постоянство качества угля достигается усреднением, которое осуществляется на всех стадиях промышленного освоения месторождения
и является составной частью управления комплексом горных работ. Оно подразделяется на генеральное, перспективное, текущее и оперативное.
Усреднение качества углей на разрезе происходит:
1) при его выемке и погрузке в забоях (внутризабойное усреднение). Оно достигается за счет установленной последовательности выемки угля из забоя;
2) на усреднительных складах разреза;
3) в исходящем из контура грузопотоке (межзабойное усреднение). Оно достигается за счет регулирования нагрузки на забои и при управлении транспортными потоками.
Усреднение на разрезе также включает:
— планирование горных работ в режиме усреднения;
— специальные способы усреднения добытого угля, которые дополняют, но не заменяют друг друга.
Способы усреднения являются наиболее радикальным средством уменьшения колебаний качества угля.
Нами изучены методы планирования открытых горных работ на отечественных угольных разрезах, на основании чего разработана методика оперативного планирования и оптимизации суточной добычи угля с учетом требований качества, экономической эффективности и технологических возможностей в условиях ОАО «Разрез Ха-ранорский».
В настоящее время добыча бурого угля на Харанорском месторождении производится открытым способом. Основной добычной машиной при использовании железнодорожного транспорта является роторный экскаватор с теоретической производительностью, равной 1250 м3 / час. Погрузка угля осуществляется в вагоны МПС непосредственно в забое (рис. 1).
На отдельных участках, где невозможно завести железнодорожные пути в угольные забои, погрузку угля предусматривается производить экскаватором ЭКГ-8И в автосамосвалы БелАЗ-75131 (рис. 2).
Рис. 1. Схема ведения добычных работ роторным экскаватором ЭР-1250 ОЦ с погрузкой в средства железнодорожного транспорта
Рис. 2. Схема ведения добычных работ одноковшовым экскаватором ЭКГ-8И с погрузкой угля в автосамосвалы
Автосамосвалы подвозят уголь к ближайшим железнодорожным забойным тупикам, откуда он отгружается в вагоны МПС.
По крупности харанорские угли представлены различными фракциями ( куски угля с размерами более 70 мм составляют до 16 %; 15...70 мм — до 62 %; мелочь, менее 15 мм — до 22 %). Наличие большого количества мелких фракций значительно снижает качество товарного угля.
Например, при сжигании добытого ха-ранорского угля в топках котельных и бытовых печей с колосниковыми решетками, имеющими размер щели 8.15 мм, частицы угля размером менее 8 мм в процессе горения не участвуют, т.к. проваливаются в зольное отделение, что в среднем составляет 25 % от общей массы подаваемого в топку угля. Кроме того, они поглощают часть тепла на их нагревание. В связи с чем
эффективность сжигания углей составляет лишь 36 % [2].
Несгоревшая масса мелких частиц угля вместе с золой попадает на золоот-валы и, продолжая гореть, выделяет в атмосферный воздух вредные газообразные продукты горения — различные соединения углерода, серы и азота с кислородом атмосферного воздуха.
Для регулирования качеством углей и повышения эффективности производства добычных работ при отработке карьерного поля № 2, 3 Харанорского буроугольного месторождения сотрудниками кафедры открытых горных работ ЗабГУ рассмотрена целесообразность сортировки угля по гранулометрическому составу для получения сортового угля.
Основные методические положения управления качеством добываемого бурого
угля на ОАО «Разрез Харанорский» путем внутрикарьерного усреднения и сортировки заключаются в следующем:
1) на ранее принятых этапах планирования подготавливается полная и объективная информация о качественных показателях угля в экскаваторных блоках;
2) производится технологическое картирование добычных участков разреза с учетом разносортности угля на основе оперативных данных опробования эксплуатационной разведки;
3) составляется недельно-суточный план-график, предусматривающий планируемые объемы добычи угля на каждый роторный и одноковшовый экскаватор;
4) выполняется имитационное моделирование процесса отработки разнокачественных забоев с целью определения возможных колебаний качества угля с учетом его усреднения и на основании этого устанавливается рациональный порядок отработки и оптимальная нагрузка на добычные блоки;
5) определяется производительность роторных и одноковшовых экскаваторов, их количество и расстановка в забоях;
6) осуществляется непосредственное управление горнотранспортным потоком угля;
7) производится сортировка угля по грансоставу на перегрузочных пунктах разреза.
Применение сортировочных установок на перегрузочных пунктах Харанорского разреза позволит потребителям получать сортовой уголь и определять направление его дальнейшего использования в зависимости от сорта и конструкции устройств для его сжигания на электростанциях и котельных. В условиях угольных разрезов обычно применяют слоевой способ усреднения или слоевой сдвиг.
Первый из них реализуется в слоевых штабелях, второй заключается в разделении угольного потока на две части, задержке (сдвигу) одной части потока относительно другой с последующим соединением обеих частей в единый поток. Однако оба эти способа недостаточно изучены. Поэтому важное значение представляет задача исследования этих способов усреднения качества угля с целью определения наиболее рационального их использования в условиях конкретного угольного разреза, а также возможности более эффективного совместного применения обоих способов в одной усреднительной системе.
Опыт работы угледобывающих предприятий России показывает, что затраты, вложенные для формирования стабильного качества добытого угля путем его усреднения, компенсируются более высокой стоимостью его при реализации потребителям.
Литература
1. Снетков Д.С., Косолапов А.И., Тодинов А.М. Разработка Черногорского угольного месторождения с применением мероприятий по управления качеством продукции // Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири: сб. науч. трудов. Иркутск: ИрГТУ, 2004. Вып. 4. С. 103-105.
2. Субботин Ю.В., Овешников Ю.М., Самойленко А.Г., Циношкин Г.М. Управление качеством бурых углей Харанорского месторождения. М.: МГГУ, 2012. № 4. С. 64-72.
3. Томаков П.И., Манкевич В.В Открытая разработка угольных и рудных месторождений: учеб. пособ. М.: МГГУ, 2000. 611 с.
4. Щадов М.И., Фрейдина, Е.В., Дворникова А.Н., Ботвинник А.А. Системное управление качеством углей при открытой добыче и переработке // Уголь. М., 2003. № 2. С. 18-21.
5. Субботин Ю.В., Овешников Ю.М., Авдеев П.Б. Процессы открытых горных работ. Чита: ЧитГУ, 2009. 334 с.
6. Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ. М.: Недра, 1984. 287 с.
7. Проблемы управления качеством руды в условиях отставания вскрышных работ // Совершенствование технологий производства цветных металлов: сб. матер. Всерос. науч.-техн. конф. Красноярск, 2002. С. 51-53.
8. Управление качеством руды при открытой отработке // Молодежь и наука — третье тысячелетие: сб. матер. Всерос. науч.-техн. конф. Красноярск, 2002. С. 79-80.
9. Моделирование качества руды для формирования грузопотоков карьеров // Ресурсовос-производящие малоотходные и природоохранные технологии освоения недр: тезисы докл. второй междунар. конф. М., 2003. С. 23-25.
10. Угольная база России // Угольные бассейны и месторождения Восточной Сибири (под ред. В.Ф. Череповского). М.: Геоинформмарк, 2001. т. IV.
Коротко об авторе_
Красильников А.Е. , аспирант, Забайкальский государственный университет (ЗабГУ) kae1990@mail.ru
Научные интересы: открытая разработка угольных, рудных и россыпных месторождений, охрана окружающей среды
_Briefly about the author
A. Krasilnikov, postgraduate student, Zabaikalsky State University
Scientific interests: open pit coal, ore and placer deposits, environmental protection
