Обоснование технологии формирования временно нерабочего борта при отработке мульдообразных залежей угля

Актуальность работы. В настоящее время добыча угля открытым способом в Российской Федерации производится на различных мульдообразных месторождениях, составляющих значительную долю запасов угля РФ. По исследованиям к.т.н. С. Н. Григорьева отработку месторождений с площадью в плане от 3 до 30 км рационально вести одним разрезом в 2 этапа с развитием горных работ в контурах первого этапа по однобортовой поперечной системе разработки. При подходе горных работ к донной части мульды во избежание отработки запасов угля по восстанию пластов следует переходить ко второму этапу горных работ со встречным развитием горных работ и по флангам мульды.

На границе этапов формируется временно нерабочий борт, что приводит к выбытию части добычного фронта горных работ. Его восполнение с целью поддержания объемов добычи угля на нужном уровне требует развития горных работ на других участках разреза с коэффициентом вскрыши больше среднего по разрезу. При этом дополнительные объемы вскрыши могут быть компенсированы за счет участка формирования временно нерабочего борта с меньшим коэффициентом вскрыши. Для этого участка необходим такой режим горных работ, который с учетом развития горных работ на других участках обеспечивает работу разреза в целом без снижения объемов добычи угля и существенного роста объемов вскрыши.

В терке время формирование временно нерабочего борта без применения /¦л новых технологических решении приводит к выполнению значительных объемов вскрыши в начальный период, что снижает эффективность угледобычи. В этих условиях обоснование технологии формирования временно нерабочего борта, обеспечивающей требуемый режим горных работ на данном участке разреза^является актуальной научной задачей, имеющей существенное значение для практики ведения горных работ на мульдообразных залежах угля среднего размера.

Объектом исследования являются мульдообразные угольные залежи средних размеров, разработка которых ведется этапами с формированием на границе этапов временно нерабочего борта.

Целью работы является обоснование технологии формирования временно нерабочего борта при этапной отработке одним карьером средних по размерам мульдообразных залежей.

Идея работы заключается в том, что управление режимом горных работ может быть достигнуто за счет изменения скоростей подвигания фронта горных работ как на отдельных частях участка формирования временно нерабочего борта в плане, так и по высоте рабочей зоны.

Научные положения, представляемые к защите: Установлено, что:

S при поэтапной разработке мульдообразных залежей среднего размера обеспечение заданных объемов угля и вскрыши на границе этапов достигается управлением режимом горных работ на участке формирования временно нерабочего борта. При этом высота формируемого временно нерабочего борта оказывает существенное влияние на максимальное значение текущего коэффициента вскрыши по участку и с увеличением высоты борта оно возрастает по параболической зависимостиS требуемые значения угла откоса при формировании временно нерабочего борта обеспечиваются объединением нескольких смежных уступов в технологические зоны и их последующей отработкой отдельным экскаваторно-автомобильным комплексом. Состав экскаваторно-автомобильного комплекса и количество уступов в технологической зоне определяется протяженностью фронта горных работ на них и требуемой интенсивностью формирования временно нерабочего борта.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием апробированных графоаналитического метода и корреляционного анализа, техникоэкономического анализа, использованием на разрезе «Нерюнгринский» ОАО «ХК Якутуголъ» с экономическим эффектом.

Научное значение диссертационной работы состоит в:

• предложенной технологии формирования временно нерабочего борта, основанной на установленных зависимостях развития горных работ;

• установленных зависимостях параметров технологии от параметров участка формирования временно нерабочего борта;

• установленных зависимостях режима горных работ от параметров технологии формирования временно нерабочего борта.

Практическое значение диссертационной работы состоит в:

• предложенной технологии формирования временно нерабочего борта, при которой подвигания фронта горных работ распределяются в профиле для получения угла откоса борта, обеспечивающего требуемые текущие объемы горных работ;

• технологических схемах ведения горных работ на уступах, обеспечивающих требуемые скорости подвигания фронта горных работ при крутых текущих углах откоса на участке формируемого временно нерабочего борта;

• разработанном методе регулирования режима горных работ при формировании временно нерабочего борта за счет изменения скоростей подвигания фронта горных работ и разновременного вовлечения в отработку различных частей участка формирования в плане.

Реализация выводов и рекомендаций. Рекомендации по формированию временно нерабочего борта использованы на разрезе «Нерюнгринский» ОАО «ХК Якутуголъ». Внедрение этой технологии позволит увеличить среднегодовой годовой доход по участку предприятия на 3%.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на семинарах кафедры ТО МГГУ и следующих конференциях: «Неделя горняка» (г. Москва, 2004.

2005 гг.) — Всероссийской конференции-конкурсе студентов вузов минерально-сырьевого комплекса России (г. Санкт-Петербург, 2004 г.). Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 работ:

1. Василевский В. О. Формирование временного нерабочего борта при отработке мульдообразных залежей угля одним карьером. //Сб. трудов магистров МГГУ 2004;05- М. МГГУ, стр. 52−56.

2. Василевский В. О. Формирование временно нерабочего борта разреза «Нерюнгринский» в плане и регулирование режима горных работ. — М.: Горный информационно-аналитический бюллетень — 2007 г. — № 1. — C. SS-ЬЗ.

3. Василевский В. О. Формирование временно нерабочего борта при отработке мульдообразных залежей угля — М.: Маркшейдерия и недропользование — 2007 г.- № 1−2- С. Ъ-Q.

4. Василевский В. О. Технологические схемы ведения горных работ на уступах при формировании временно нерабочего борта карьера. — М.: Деп. ГИАБ за 2005 г., № 434/12−05.

5. Василевский В. О. Управление режимом горных работ при формировании временно нерабочего борта карьера. — М.: Деп. ГИАБ за 2005 г., № 435/1205.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения и списка использованной литературы из 62 источников, содержит 12 таблиц и 53 рисунка.

Выводы по главе V:

1. С учетом определенных выше рекомендаций определен вариант развития горных работ, обеспечивающий формирование ВНБ Нерюнгринского угольного разреза с текущим коэффициентом вскрыши, наиболее близким к среднему по участку.

2. В результате формирования ВНБ по предлагаемому варианту увеличение среднегодового дохода составит по участку составит 3%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачиобоснования технологии формирования ВНБ при этапной отработке одним карьером средних по размерам мульдообразных залежей, позволяющей вести эффективную угледобычу без существенного изменения объемов добычи угля и резкого увеличения объемов вскрыши.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлено, что на участке формирования ВНБ длина фронта горных работ на горизонтах участка изменяется по высоте рабочей зоны и практически не меняется за срок формировании ВНБ. При этом высота участка формирования ВНБ изменяется в значительных пределах, достигая максимальной величины в центральной части мульды и уменьшаясь к флангам.

2. Режим горных работ при отработке контуров II этапа средних по размерам мульдообразных залежей определяется текущими объемами угля и вскрыши на участке формируемого ВНБ и других участках. Установлено, что для участка формирования ВНБ рационален равномерный график режима горных работ. Постоянные объемы добычи угля на данном участке позволят развивать горные работы на других участках разреза без существенного падения объемов добычи угля по разрезу в целом.

3. Текущие объемы при формировании ВНБ во многом определяются углами откоса рабочего борта. Для обеспечения равномерного графика режима горных работ необходимо постепенное увеличение угла откоса борта, достигаемое распределением скоростей подвигания фронта горных работ в профиле участка формирования по вееру. При этом максимальное подвигание фронта горных работ в донной части мульды должно обеспечивать требуемые объемы добычи угля.

4. Разработаны 5 технологических схем, основанных на возможности совместной отработки группы смежных уступов одним экскаваторно-автомобильным комплексом, позволяющие вести формирование ВНБ при постепенно увеличивающихся углах откоса борта и сохраняя максимально возможную производительность горного и транспортного оборудования. При этом группа совместно разрабатываемых уступов объединяется в технологическую зону, отрабатываемую отдельным комплексом оборудования. Параметры технологических схем и зон определяются исходя из требуемой интенсивности формирования ВНБ и протяженности фронта горных работ на уступах.

5. Установлено, что обеспечивать равномерный график режима горных работ при формировании ВНБ только за счет использования разработанных технологических схем не удается. Из-за значительной разницы между углом откоса ВНБ и максимально возможным углом рабочего борта при использовании разработанных технологических схем в графике режима горных работ создается скачок, вызванный дополнительными объемами вскрыши. При этом высота формируемого ВНБ оказывает существенное влияние на максимальное значение текущего коэффициента вскрыши по участку и с увеличением высоты борта оно возрастает по параболической зависимости. Дальнейшее развитие горных работ с максимально возможным углом откоса рабочего борта приводит к уменьшению высоты рабочей зоны и, как следствие, к сокращению объемов вскрыши на заключительных этапах формирования.

6. Разработан метод регулирования режима горных работ при формировании ВНБ с использованием разработанных технологических схем ведения горных работ, основанный на частичном или полном разновременном вовлечении в разработку нескольких частей участка формирования ВНБ — районов. При этом определен порядок их выделения с учетом конкретных горнотехнических особенностей — местом расположения на участке формирования ВНБ, высотой рабочей зоны, длиной фронта горных работ по горизонтам, величиной подвигания фронта горных работ, объемами вскрыши и угля в его границах.

7. Результаты научной работы были использованы при подготовке проекта по развитию горных работ на участке формирования ВНБ разреза «Нерюнгринский» .

В результате формирования ВНБ по предлагаемой технологии рост среднегодовой прибыли в ценах 1.01.2006 составит более 3%.