CC BY
53
© Ю.В. Ромашкин, 2015
УДК 622.23.038; 622.277/278; 622.234 Ю.В. Ромашкин
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИРОСТА ДОБЫЧИ УГЛЯ ПРИ НИЗКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТКРЫТОГО СПОСОБА РАЗРАБОТКИ
Увеличение глубины угольных разрезов приводит к росту мощности отрабатываемой вскрыши и как следствие к повышению коэффициента вскрыши и себестоимости добычи. Рассмотрены возможности добычи угля без значительных затрат на вскрышные работы с помощью технологий выемки из бортов открытых выработок шнекобуровыми машинами, комплексами глубокой разработки пластов с целью получения дополнительных объемов угля и повышения полноты извлечения. Увеличение числа шнеков позволяет снизить потери угля в межскважинных целиках и повысить полноту извлечения. Рассмотрено применение шнекобуровых машин в различных горно-геологических условиях.
Ключевые слова: выемка угля из бортов карьеров, шнекобуро-вая машина, комплекс глубокой разработки пластов, самоходный изгибающийся конвейер, контурная выемка угля, добыча угля из бортов траншеи, прирост добычи угля.
величение глубины угольных разрезов приводит к росту
мощности отрабатываемой вскрыши и как следствие к повышению коэффициента вскрыши и себестоимости добычи.
Сохранить приемлемое значение коэффициента вскрыши и уровня добычи возможно путем ввода дополнительных участков с наименьшим соотношением мощности вскрышных пород и угля.
Такие участки, как правило, представлены выходами пластов под наносы и их отработка требует создания вскрывающих выработок, организации отвалов и при необходимости ведения буровзрывных работ, что приведет к дополнительным затратам и отвлечению горнотранспортного оборудования от работы в основном карьерном поле. Наряду с участками выходов пластов существуют залежи угля, расположенные под косогорами и аналогичными объектами, удаление которых с целью доступа к пластам требует значительных резко возрастающих затрат. Поэтому ценность угля, сосредоточенного в подобных пластах,
330
Рис. 1. Шнекобуровая машина
при разработке традиционным открытым или подземным способом не велика, а объемы угля могут быть значительными.
В настоящее время наиболее подходящей технологией для добычи угля без обнажения
кровли пласта является выемка его из бортов открытых выработок, не требующая отработки значительных объемов вскрышных пород. Ее реализация может быть представлена в виде контурной выемки угля, добычи из бортов траншей и конечных бортов карьера. Необходимым условием является подготовленный откос борта с выходом пласта и рабочая площадка для установки выемочного оборудования. Классический пример данной технологии — выемка угля шнекобуровыми (бурошнековыми) машинами (рис. 1), известная еще с середины прошлого века.
В нашей стране широкого применения она не получила, не смотря на многочисленные теоретические исследования. Однако за рубежом совершенствование машин привело к созданию новых их конструкций, позволяющих выбуривать уголь двух и трех шнековыми коронками (рис. 2) при одновременном увеличении глубины выбуривания до 200 м.
Увеличение числа шнеков позволяет снизить потери угля в межскважинных целиках и повысить полноту извлечения. Добычу угля можно выполнять как в один ряд скважин, так и в два смежных по высоте ряда (рис. 3)
Рис. 2. Шнекобуровые машины с двумя (а) и тремя шнеками (б)
331
а
Рис. 3. Вид скважин, пробуренных в один и два ряда (а и б) и ШБМ при работе в два ряда скважин (в)
В России в 2012 году шнекобуровая машина приобретена на разрезе «Юньягйнский» ОАО «Воркутауголь» в заполярье для выемки угля из пластов мощностью 0,6-1,0 м с углом падения до 18 град и глубиной выбуривания до 260 м [1].
Существенные потери угля в межскважинных целиках и небольшие глубина и мощность выбуривания послужили толчком к созданию в 80-90-х годах комплексов нового типа, сочетающих возможности выемки угля из пластов мощностью до 6 м с глубиной разработки до 300 м, получивших в нашей стране название «комплексы глубокой разработки пластов» (КГРП), где в качестве рабочего органа используется комбайн для подземных горных работ (рис. 4).
Транспортирующая часть комплекса может быть представлена системой секций с ленточными конвейерами или шнеками (рис. 5).
332
Рис. 4. Комплексы глубокой разработки пластов
а
Рис. 5. Транспортирующие секции КГРП: а — с ленточным конвейером, б — с внутренними шнеками
Преимущественными особенностями являются более широкий диапазон по мощности и глубине пласта, а также высокая производительность. Успешный опыт применения комплексов в США, Австралии, Индии и др. странах позволил рассматривать данную технологию применительно к предприятиям России. Так, в 2002 г. в рамках диссертационного исследования выпол-
333
Рис. 6. Зависимость внутренней нормы доходности от мощностей надугольной толщи пород и свиты пластов для условий Черногорского месторождения
нено районирование карьерного поля разреза «Черногорский» с целью определения области применения новой технологии и оценки ее эффективности в сравнении с традиционным открытым способом [2]. В качестве критерия была принята внутренняя норма доходности (ВНД) и в результате технико-экономической оценки при различных соотношениях мощностей пластов и вскрышных пород установлено, что с увеличением мощности вскрыши происходит более интенсивное снижение эффективности открытых горных работ по сравнению с выемкой угля из бортов (рис. 6).
При последующей обработке результатов выявлены рациональные области эффективной добычи угля открытым способом и выемки из бортов разреза в соответствии с распределением линейного коэффициента вскрыши [2].
Установлено, что в рассматриваемых условиях комплексы глубокой разработки наиболее эффективно применять при линейном коэффициенте вскрыши более 5 м/м.
Благодаря проектным разработкам НТЦ-НИИОГР практическое применение КГРП реализовано в Кузбассе и респ. Тыва [3, 4, 5, 6]. Опыт работы комплексов показал высокую эффективность и малые сроки окупаемости.
Также интересным представляется вариант выемки в комплексе с использованием самоходного изгибающегося конвей-
334
Рис. 7. Зоны эффективного использования открытого способа добычи угля и выемки с помощью КГРП в поле разреза Черногорский
ера (рис. 8), который может быть задействован в стесненных условиях и позволяет сократить продолжительность вспомогательных операций.
В настоящее время комплексы глубокой разработки имеют ограничения по падению пласта углом 10 град. Однако более широкие возможности комплексов могут быть реализованы в новых конструкциях, например, позволяющих вести добычу при угле падения пластов 25 град. Прототипы машин уже создаются (рис. 9) [7].
Вместе с очевидными достоинствами данная технология обладает проблемными вопросами, связанными с устойчивостью кровли выработок и вероятностью ее обрушения в процессе добычи, нарушенностью и обводненностью пластов. Известны случаи обрушения борта и кровли пласта при добыче и засыпки рабочей стрелы комплекса, приведшие к повреждению оборудования.
Поэтому глубокое изучение и решение этих проблем представляют значительный интерес как научный, так и практический.
Рис. 9. Прототип КГРП 818-М500 с возможностью работы в пластах с углом падения 25 град
Рис. 10. Обрушение откоса борта при работе КГРП
336
Таким образом, в настоящее время и в перспективе существуют все предпосылки для эффективной дополнительной добычи угля без существенных затрат на вскрышные работы, позволяющей увеличить мощность предприятия.
1. Катан А.В., Лейдерман Л.П, Пикалов В.А., Вовк А.И. Развитие добычи коксующихся углей открытым способом в условиях Заполярья. URL: http://www.ustup.ru/research/articles/research47/
2. Ромашкин Ю.В. Обоснование технологии и условий выемки угля по-логопадающих залежей из бортов открытых выработок: дисс. ... канд. техн. наук. Красн. гос. акад. цветн. мет. и золота, Красноярск, 2002. — 172 с.
3. Нецветаев А.Г. Расчетные и фактические параметры технологии с применением КГРП для отработки пласта Кыргайский 63 на разрезе «Купринский» / АГ. Нецветаев, А.А. Григорян, Д.И. Пружина // Горная промышленность. — 2014. — № 5. — С. 50-52.
4. Козовой Г.И. Потенциал и перспективы «Распадской угольной компании» / Г.И. Козовой // Уголь. — 2004. — № 8. — С. 19-22.
5. Задавин Г.Д. Освоение Элегестского каменноугольного месторождения — основа создания новой сырьевой базы коксующихся углей / Г.Д. Задавин, Л.П. Лейдерман // Рациональное освоение недр. — 2012. — № 2. — С. 40-46.
6. В Туве начался экономический прорыв // Глобус: геология и бизнес. — 2008. — № 1. — С. 30-32.
7. URL: https://wordpress.cadsolid-engineering.com/
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Ромашкин Юрий Викторович — канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Открытые горные работы» Сибирского федерального университета, Красноярск, e-mail: [email protected]
UDC 622.23.038; 622.277/278; 622.234
POSSIBILITIES OF A GAIN OF COAL MINING AT A LOW PERFORMANCE OF AN OPEN PIT
Romashkin Yurii V, Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, e-mail: [email protected]
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
337
The increasing depth of opencast coal mines leads to increased capacity of overburden and mined as a consequence to the increase of the Stripping ratio and mining costs. Possibilities of coal mining without considerable costs of stripping operations by means of technologies of dredging from boards of open-cut workings by auger and highwall miners for the purpose of obtaining additional volumes of coal and increase of completeness of extraction are considered. The increase in the number of screws reduces coal losses in interwell pillars and to increase the completeness of extraction. The application shnekovyh machines in various geological conditions Key words: open pit, highwall mining, coal augering, contour mining, open cast, trench mining, extracting coal from exposed seams.
References
1. Kaplan A.V., Leyderman L.P., Pikalov V.A., Vovk A.I. Razvitie dobichi cocsouyouschihsya ugley otctritim sposobom v usloviyah Zapolyaria, http://www. ustup.ru/research/articles/research47/
2. Romashkin Y.V. Obosnovanie technologii i uslovyi viemki uglia pologo-padauschih zaleghey iz bortov otkritih virabotok, Diss. ... kand. techn. nauk, Krasnoyarsk, 2002, 172 p.
3. Nezvetaev A.G., Grigorian A.A., Pruzhina D.I. Gornaya promishlennost, 2014, no. 5, pp. 50-52.
4. Kozovoy G.I. Ugol, 2004, no. 8, pp. 19-22.
5. Zadavin G.D., Leyderman L.P. Ratsionalnoe osvoenie nedr, 2012, no. 2, pp. 40-46.
6. Globus: goelogia i biznes, 2008, no. 1, pp. 30-32.
7. https://wordpress.cadsolid-engineering.com/
338
