Формирование производственной системы разреза по доработке шахтных целиков

Одним из главных преимуществ нашей компании является широкое использование научных методов при обосновании проектных решений.

Для этого «НТЦ-Геотехнология» повышает научно-методическую квалификацию сотрудников, участвует в выполнении научно-исследовательских работ. Руководители и специалисты компании имеют ученые степени доктора и кандидата наук, являются членами диссертационных советов и экспертного совета ВАК. Исследовательские работы наших сотрудников имеют целевую практическую направленность и непосредственно используются в нашей деятельности.

Наша компания проводит исследования в не только направлениях, обеспечивающих повышение качества нашей продукции и услуг, но и в  направлениях обеспечивающих повышение эффективности бизнеса Заказчика.

Исследования, проводятся как самостоятельно, так и с привлечением ведущих научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.

При нашем активном и непосредственном участии подготовлены:

  • комплекс нормативно-методической и технологической документации, обеспечивающий эффективную добычу угля способом глубокого выбуривания пластов;
  • нормы технологического проектирования и типовые технологические схемы для угольных предприятий;
  • методические подходы к оценки экономической эффективности отработки месторождений твердых полезных ископаемых, обоснованию нормативов потерь,  оптимизации параметров технологических схем карьеров; оценки рынка угля.

Основные результаты наших исследований регулярно докладываются на всероссийских и международных конференциях; а также публикуются в ведущих научных периодических изданиях, монографиях и учебных пособиях. За последние годы нашими сотрудниками опубликовано более 100 печатных работ.

Разрабатываемые в последнее время НТЦ-НИИОГР проекты по открытой отработке месторождений полезных ископаемых, как правило, выполняются в несколько этапов.

Этапы проектирования угольных разрезов

Этап

Определяющий фактор

Результат

1. Построение объекта. Обоснование
технологии отработки пластов

Горно-геологические и природно-климатические
условия с учетом технологичности, безопасности,
экологичности и экономичности процессов

Выбор оборудования Конструкция
карьерной выемки. Обоснование
системы разработки

2. Определение финансовой
устойчивости предприятия

Связь с внешней средой.
Условия безубыточного производства,
реинвестиционная основа

Определение производственной мощности,
рационального порядка развития горных
работ (выбор первоочередного участка отработки)

3. Обеспечение надежности организационной
и технологической систем

Природно-климатические особенности разработки

Организация работы участков,
сезонность ведения горных работ

Как показывает опыт проектирования, успех реализации проекта определяет первый этап. Именно на первом этапе принимаются принципиальные решения по существу проектирования объекта, выбору технологии производства.

Каждый объект находится в определенных горно-геологических, природно-климатических, экологических, социальных и других условиях функционирования. Это требует выявления на первом этапе характерных для проектируемого объекта особенностей и их значимости при формировании производственной системы разреза.

Рассмотрим принципы формирования производственной системы на примере сложного природно-техногенного объекта - разреза по доработке выходов угольных пластов ликвидированной шахты "Юнь-Яга", расположенной в Заполярном Урале (г. Воркута).

На первом этапе, включающем построение объекта и обоснование технологии отработки пластов, проанализированы горно-геологические и природно-климатические условия намеченного к отработке участка месторождения. При анализе этих условий определены основные показатели, имеющие существенное значение при формировании требований к порядку производства горных работ.

Горно-геологические и природно-климатические условия строительства разреза

Показатель

Количественная и качественная оценка

Требования к порядку ведения горных работ

Мощность пластов

1,5-2м

Необходимо применение специализированной
техники и методов по выемке маломощных пластов,
мобильных и автономных средств механизации

Углы падения

15-30 град.

Протяженность пласта по падению

20-40 м

Протяженность пластов по выходам

До 6 км

Состав вскрышных пород:
     - четвертичные (наносы)
     - песчаник
     - аргиллит

30-50%
До 30%
15-20%

Площадь распространения мерзлоты
на участке составляет 80-100%

Необходимость производства
буровзрывных работ

Многолетняя мерзлотность пород

Безморозный период - 100-130 дней:
сопровождается налипанием пород,
заплыванием скважин.

Зимний период - повторная
смерзаемость пород

Принятие мер против налипания
и смерзаемости пород

Наличие подземных горных выработок,
пройденных в непосредственной
близости от пласта

Вентиляционные штреки заполнены
напорными водами.
При вскрытии штрека уровень воды
поднимается с отм. +142м до отм+167м
Общее количество дней с пургой колеблется
от 71 до 154

Принятие мер безопасности
против проникновения в разрез
подземных вод и работы механизмов
в опасной зоне

Снежные заносы (пурга)

Наиболее пуржистым является
ноябрь и февраль, число дней
с пургой - 80-25

Меры по безопасному
производству работ

Туманы

Среднее количество
туманов составляет 70 дней

Меры по безопасному
производству работ

Район строительства - тундра

Продолжительное время
восстановления почвенного слоя

Меры по восстановлению поверхности
(экологические требования)

В результате проведенного анализа установлено:
1. Горно-геологические условия благоприятны для открытой разработки выходов пластов оставшихся целиков угля:
• имеются два выдержанных по мощности и протяженности пласта Пц и n14; глубина залегания пластов с поверхности не превышает 30 м. Уголь качественный - марки К;
• мощность пластов (1,5-2,0 м) и углы их залегания (15-30 град.) определяют необходимость применения специализированной техники и методов отработки пластов. Кроме того, отработка маломощных пластов потребует значительных скоростей перемещения фронта работ и коммуникаций. В этом случае к технике предъявляется требование мобильности и автономности.

1. Природно-климатические условия определяют требования к характеру производства горных работ. Большое количество глинистых пород, суглинков, четвертичных отложений (до 40% от общей вскрыши) и 80-100% распространения вечной мерзлоты по площади месторождения создают проблему производства работ в теплое время года. Это связано с заплыванием скважин, налипанием породы на рабочие органы экскаваторов, ходовые и кузовные поверхности автотранспортных средств. В данном случае речь может идти о сезонном характере производства работ. Кроме того, регулярные снежные заносы (пурги) вызывают необходимость охранения карьерной выемки от заносов и определяют расположение вскрывающих выработок с возможностью ограничения от переметания и пересыпания их снегом.
2.Район строительства определяет жесткие экологические требования по восстановлению поверхности и приведению ее в первоначальное состояние.
3.Участок строительства разреза является природно-техногенным объектом - продуктом деятельности шахты. Оставшиеся в непосредственной близости к целикам угля вентиляционные штреки заполнены напорными водами. Необходимо принять меры безопасности против проникновения в разрез шахтных вод и производства горных работ в опасной зоне.

Совокупность перечисленных особенностей объекта и требований к порядку производства горных работ служит основанием для формирования основных подсистем разреза: техники, технологии, карьерной выемки и безопасности производства работ.

Формирование подсистем разреза с учетом возможностей строящегося предприятия по приобретению необходимого оборудования определило принятие основных проектных решений:

1. Отработка маломощных пластов предусматривается с применением мобильных комплексов:
• на основных процессах - экскаваторы с емкостью 1,5-5,0 автосамосвалы грузоподъемностью 13-30 т;
• на подготовке горной массы - буровые станки с дизельным приводом (БТС-150), бульдозеры-рыхлители;
• на вспомогательных процессах - бульдозеры, строительный экскаватор - обратная лопата (дизельный).

Исходя из большого содержания глинистых пород с учетом их состояния (вечная мерзлота) предполагается сезонный режим производства горных работ. Максимальный объем работ следует производить до начала таяния снегов, сокращать объемы в летний период и останавливать горные работы в мае-июне.

1. Система разработки - продольно-поперечная, с организацией внутренних отвалов. Конструкция карьерной выемки формируется системой внутренних съездов, располагающихся на висячем борту разреза. Лежачий борт - свободный, формируется по почве пласта. Направление выработок ориентировано в зависимости от господствующих ветров (на север).
2. Предусматривается слоевая отработка уступов высотой до 5 м. Это обусловлено необходимостью качественной проработки контакта порода - уголь с применением рекомендованного оборудования, а также сведением к минимуму рецидивов смерзаемости пород при подготовке блоков к взрыванию.
3. Безопасность работ. Учитывая наличие потенциально опасного объекта - вентиляционных штреков с напорными водами, предполагается устранить возможность проникновения шахтных вод в разрез. Предусматривается применение стационарных водоотливных установок для откачки шахтныхвод.Создается аккумулирующая ёмкость-котлован, в которую устанавливаются на понтонах мощные водоотливные установки, вскрывается штрек и производится откачка шахтных вод.

Таким образом, с учетом особенностей горно-геологических и природно-климатических условий на первом этапе проектирования определены общие принципы и требования к формированию производственной системы разреза по отработке шахтных целиков.

Оригинал: Соколовский А.В., Бортников В.П., Кривов А.С., Горбачевский А.Г., Родионов Ю.А. Формирование производственной системы разреза по доработке шахтенных целиков// Научные сообщения НТЦ-НИИОГР. Вып. 1. – Челябинск, 1999.