Обоснование эффективной технологии разработки угольных пластов с оставлением породы в шахте тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.02, кандидат технических наук Белодедов, Андрей Алексеевич

• Белодедов, Андрей Алексеевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Белодедов, Андрей Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ УГЛЯ С ОСТАВЛЕНИЕМ ПОРОДЫ В ШАХТЕ.

1.1. Проблемы повышения качества добываемых углей при разработке угольных месторождений

1.2. Технологические схемы разработки угольных пластов с оставлением породы в шахте

1.3. Опыт применения камерных систем разработки

в России и за рубежом

1.4. Общие и эксплуатационные потери при добыче угля

1.5. Запасы в целиках под охраняемыми объектами - сырьевой резерв угольной промышленности

1.6. Обоснование и выбор способов охраны земной поверхности при разработке угольных пластов

1.7. Основные выводы и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ДОБЫЧИ УГЛЯ С ОСТАВЛЕНИЕМ ПОРОДЫ В ШАХТЕ

2.1. Оценка качества коксовых углей на стадиях добычи, обогащения, получения чугуна

2.2. Существующие методы экономической оценки эффективность вовлечения в эксплуатацию дополнительных запасов

2.3. Методика оценки эффективности камерно-столбовой системы разработки на угольных месторождениях

2.4. Методика оценки эффективности технологии добычи коксующихся углей с оставлением породы в шахте

3. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ С ОСТАВЛЕНИЕМ ПОРОДЫ В ШАХТЕ.

3.1. Определение геометрических параметров элементов камерно-столбовых систем разработки

3.2. Расчет параметров анкерной крепи

3.3. Разработка методики имитационного моделирования камерно-столбовой системы разработки для оценки устойчивости коовли камее

X А

3.4. Механизация очистных и подготовительных работ при камерно-столбовой системе разработки

3.5. Расчет производительности комплекса короткозабойного оборудования

3.6. Разработка новых технологий добычи угля с оставлением породы в шахте

4. ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КАМЕРНО-СТОЛБОВОЙ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ НА ШАХТЕ "ЗАПАДНАЯ".

4.1. Общие сведения по шахте "Западная"

4.2. Оценка устойчивости закрепленной кровли камеры

4.3. Определение себестоимости на участке, оборудованном короткозабойным комплексом. ПО

4.4. Основные технико-экономические показатели по шахте "Западная" с учетом применения комплекса короткозабойного оборудования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование эффективной технологии разработки угольных пластов с оставлением породы в шахте»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Важным условием улучшения технико-экономических показателей горнодобывающих предприятий является повышение качества добываемых углей за счет снижения зольности, потому что на шахтах Восточного Донбасса эти значения достигают 35-40 %, при зольности угольных пластов 10 - 20 %. Это происходит в результате разубоживания угля породой при добыче из очистных забоев и из подготовительных выработок. Особенно это явление очевидно на горнодобывающих предприятиях, разрабатывающих пласты небольшой мощности, где отношение объемов добытой породы к углю значительно выше, чем на шахтах с большей мощностью пластов.

Оставление породы в шахте позволяет уменьшить масштабы загрязнения окружающей среды продуктами горения терриконов, снизить площади, отчуждаемые под складирование твердых отходов, получаемых при обогащении.

В последние годы имела место тенденция снижения объемов добычи за счет разработки пластов меньшей мощности, это привело не только к уменьшению ценности угля за счет увеличения зольности, но и к росту доли условно-постоянных затрат, а значит и к увеличению себестоимости добычи.

Разработка запасов угля законсервированных в различного рода охранных целиках, в целиках под жилыми массивами, промышленными зданиями и отдельными сооружениями, под коммуникациями и охранными объектами, а также списанных из-за неправильного ведения горных работ, запасов в зонах геологических нарушений позволит повысить полноту извлечения. На шахтах Восточного Донбасса эта величина запасов составляет около 200 млн.т высококачественных углей, в том числе коксующихся. Общее количество угля законсервированного в целиках под различными объектами соизмеримо с промышленными запасами действующих шахт, а эти запасы уже вскрыты и не требуют значительных вложений на подготовительно-нарезные работы.

В связи с этим обоснование комплексной технологии разработки угольных пластов с оставлением породы в шахте, а также целесообразности вовлечения в эксплуатацию законсервированных запасов является актуальной научно-технической задачей.

Целью работы, является обоснование эффективной технологии разработки маломощных и средней мощности угольных пластов с оставлением породы в шахте на основе применения комплексов короткозабойного оборудования.

Идея работы, заключается в использовании камерно-столбовой системы для отработки законсервированных запасов и обоснования эффективной технологии добычи угля с оставлением породы в шахте на основе взаимоувязки проходческих и очистных работ.

Методы исследования.. Применен комплексный метод, включающий:

- анализ теории и практики применения камерно-столбовой системы разработки и технологии добычи угля с оставлением пустой породы в очистных забоях;

- имитационное моделирование на ЭВМ для оценки состояния вмещающих пород:

- статистическую обработку данных по изменению напряжений в массиве, смещению (прогибу) непосредственной кровли и смятию междукамерных целиков;

- технико-экономические расчеты вариантов при применении различных технологий;

- апробация результатов исследований в производственных условиях.

Научные положения, выносимые на защиту:

- схема раздельной выемки угля для подготовительно-нарезных работ с применением короткозабойного оборудования при оставлении породы в камерах, отрабатываемых параллельно штреку;

- обоснована технология отработки законсервированных запасов камерно-столбовой системой разработки и установлены ее параметры;

- разработана имитационная модель камерно-столбовой системы и с помощью метода конечных элементов изучены смещения и напряжения, возникающие в массиве;

- разработана методика оценки технологии добычи угля с учетом его качества;

- установлены зависимости изменения качества добываемых углей на выход концентрата при обогащении, на расход кокса для получения чугуна, на производительность доменных печей и подсчитан полный эффект от возможного снижения зольности и серы с учетом всех стадий.

Научная новизна исследований состоит в следующем:

- разработаны варианты технологии выемки угольных пластов с оставлением породы в камерах на основе применения комплекса короткоза бойного оборудования:

- разработана методика оценки эффективности технологии добычи угля с оставлением пустой породы в шахте, учитывающая требования рыночной экономики;

- изучены зависимости изменения технико-экономических показателей нового варианта по сравнению с базовым: производственной мощности шахты; себестоимости добычи с учетом снижения доли условно-постоянных затрат, извлекаемой ценности добываемого угля с учетом изменения выхода концентрата;

- впервые изучено влияние зольности и содержания серы на выход концентрата при обогащении, на расход кокса для производства чугуна и подсчитан полный экономический эффект от повышения качества добываемых коксующихся углей.

Практическое значение работы:

- предлагаемая технологическая схема добычи угля на основе корогкозабойного оборудования, которую можно применять как при выемке длинными столбами для проходки выработок с проведением параллельно камеры, отрабатываемой

на всю мощность пласта, в которую затем складируется отбитая порода от под-

рывки кровли штрека, так и для очистных работ при камерно-столбовой системе разработки;

- применение камерно-столбовой системы для разработки законсервированных запасов, находящихся в зонах охранных целиков, списанных из-за геологических нарушений, неправильного ведения горных работ позволит значительно повысить полноту извлечения угля из недр без значительного увеличения расходов на добычу, так как многие участки не требуют больших затрат на вскрытие и подготовку, потому что они расположены в пределах уже вскрытых и подготовленных шахтных полей;

- комплекс предлагаемых мероприятий позволит значительно улучшить технико-экономические показатели по шахте, а также снизить затраты на обогащение, транспорт, отвалообразование;

- оставление породы в шахте уменьшит загрязнение атмосферы продуктами горения терриконов, под складирование породы будут отчуждаться гораздо меньшие площади земельных угодий.

Достоверность научных исследований, выводов и рекомендаций подтверждается:

- анализом представительного объема статистических данных угольных шахт и обогатительных фабрик;

- большим объемом расчетов на основе экономико-математических моделей;

- применением теории вероятности и математической статистики;

- результатами опытной проверки отдельных решений.

Реализация работы. Исследования проводились в соответствии с плановой тематикой в рамках комплексной межвузовской программы "Экологически чистое горное производство", а также по двум грантам Минобразования РФ. На основе предложенных методик применительно к условиям разработки угольных месторождений шахт Восточного Донбасса на примере шахты "Западная" АО Туковутоль" решены задачи по повышению качества

добываемых углей на основе применения камерно-столбовой системы разработки.

Материалы исследований используются также в учебном процессе горных вузов (учебное пособие с грифом УМО)5 а также при дипломном и курсовом проектировании в Южно-Российском государственном техническом университете (НИИ).

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и одобрены на II и III международных научно-технических конференциях по проблеме "Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых''. г. Новочеркасск, 1995, 1997 гг.; на региональной научно-технической конференции "Научно-технические проблемы разработки твердых полезных ископаемых Юга России", г. Шахты. 1998 г.; на научно-технических конференциях Новочеркасского государственного технического университета, Новочеркасск, 1996, 1997, 1998, 1999 гг.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в двух разделах учебного пособия "Оптимизация вскрытия и подготовки при подземной добыче руд" (с грифом УМО по горному образованию Минобразования РФ), Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 1999г. а также в 10 статьях.

Объем работы. Диссертация объемом 149 с. состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 наименований, содержит 27 рисунков, 14 таблиц и 2 приложения.

1. АНАЛИЗ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ УГЛЯ С ОСТАВЛЕНИЕМ

ПОРОДЫ В ШАХТЕ.

1.1. Проблемы повышения качества добываемых углей мри разработке угольных месторождений.

Качество продукции и особенно его повышение на любом производстве, в любой сфере и отрасли народного хозяйства имеет огромное экономическое и социальное значение. Особую важность проблема повышения качества продукции и эффективности капиталовложений имеет в горнодобывающих отраслях промышленности. При повышении качества добываемых полезных ископаемых соответственно растут производственные мощности, увеличивается производительность труда, повышается эффективность капиталовложений и производственных фондов не только на горных предприятий, но и на транспорте, на обогащении и переработке, а также при использовании полезных ископаемых и концентратов.

Если учесть, что в горнодобывающей отрасли используют 40 % всех капиталовложений, треть всех производственных ресурсов и 20 % всех трудовых ресурсов страны [100], то ясно, какие огромные резервы могут быть использованы даже при самом незначительном повышении качества полезных ископаемых. Следует отметить также, что затраты на добычу, транспорт и обогащение, качество добываемых углей, в частности коксовых и коксовых концентратов значительной степени определяют эффективность производственных фондов и затраты на обогатительных фабриках и заводах металлургической и химической промышленности. Уменьшение текущих затрат и капиталовложений на производство чугуна и сталей в свою очередь снизит затраты на продукцию

машиностроения и других перерабатывающих отраслей, а это удешевит машинное обслуживание всех видов работ во всех отраслях народного хозяйства страны.

Особенно важно обеспечивать повышение качества добываемого угля и увеличения объемов его обогащения. В последние годы угольная промышленность добывала более 750 млн.т/год, но из них 300 млн .т/год ниже установленных кондиций (40 % зольности), а порядка 40 - 50 млн.т/год вообще не засчитывали в план из-за высокой зольности.

Надо иметь ввиду, что уже в настоящее время отходы обогащения составляют до 30 % от объема добычи или более 100 млн.т/год. Затраты на складирование этих отходов составляют несколько руб/т. Для добычи 1 млн.т угля при подземном способе разработке отчуждается 7,5 га земли, а при открытом способе 20 га и более. При добыче 1 т угля расходуется 3,8 м воды. Все это требует дополнительных затрат [41].

Снижение качества добываемых углей происходит не столько от разработки угольных пластов более низкого качества, а в большей степени в результате разубоживания угля породой при добыче из очистных забоев и подготовительных выработок. Так на шахтах Восточного Донбасса зольность добытой горной массы составляет 35 -40 %, при зольности угольных пластов 10-20 %. Особенно это явление очевидно на горнодобывающих предприятиях, разрабатывающих пласты небольшой мощности, где отношение объемов добытой породы к углю значительно выше, чем на шахтах с большей производительностью.

Оставление породы в шахте позволяет не только улучшить качество добываемых углей, но и уменьшить масштабы загрязнения окружающей среды продуктами горения терриконов, снизить площади, отчуждаемые под складирование твердых отходов, получаемых при обогащении.

В последние годы имела место тенденция снижения объемов добычи, за счет разработки пластов меньшей мощности, это привело не только к уменьще-

нию ценности угля за счет увеличения зольности, но и к росту доли условно-постоянных затрат, а значит и к увеличению себестоимости добычи.

Разработка запасов угля законсервированных в различного рода охранных целиках, в целиках под жилыми массивами, промышленными зданиями и отдельными сооружениями, под коммуникациями и охранными объектами, а также списанных из-за неправильного ведения горных работ, запасов в зонах геологических нарушений позволит повысить полноту извлечения. На шахтах Восточного Донбасса эта величина запасов составляет около 200 млн.т. высококачественных углей, в том числе и коксующихся. Общее количество угля, законсервированного в целиках под различными объектами, соизмеримо с промышленными запасами действующих шахт, а эти запасы уже вскрыты и не требуют значительных вложений на подготовительно-нарезные работы.

Поэтому перед горнодобывающей промышленностью во весь рост встают проблемы повышения качества работы, более полного и комплексного использования всех полезных ископаемых, а также уменьшение землеемкости добычи, рекультивации земель, улучшение использования и восстановления все^, природных ресурсов, решить их можно благодаря применения технологии, позволяющей оставлять пустую породу в шахте и вести разработку законсервированных запасов.

1.2. Технологические схемы разработки угольных пластов с оставлением породы в шахте.

Объем породы, выдаваемой на поверхность, из года в год растет и на отдельных шахтах достигает 800 т на 1000 т добытого угля [41]. Основными источниками поступления являются горные выработки, проводимые полевыми или по пластам угля с подрывкой вмещающих пород, ремонт выработок и очистные забои (при разработке пластов сложного строения, вывалы и обрушения кровли).

Основными факторами, определяющими абсолютные объемы поступающей породы, являются: производственная мощность шахты, мощность и строения разрабатываемых пластов, устойчивость вмещающих пород, суммарная длина и площадь поперечного сечения проводимых выработок, в том числе долевое участие полевых, материал крепи, суммарная протяженность поддерживаемых выработок, применяемые системы разработки, способ поддержания выработок и др.

Места складирования породы, оставляемой в шахте, - выработанное пространство после выемки полезного ископаемого: очистной забой (лава, полоса, камера), раскоска при проведении выработок широким ходом, погашаемые выработки из, наконец, специально созданные емкости, т.е. тоже самое выработанное пространство^ но специально образованное в ранее оставленных целиках.

В зависимости от взаимного сочетания мест укладки породы и источников ее получения возникают различные по степени сложности условия ее оставления в шахте. Так, порода из лавы, оборудованной механизированным комплексом и конвейерным транспортом по штреку, смешивается с углем и горная масса выдается на поверхность. После обогащения она вновь спускается в шахту или утилизируется.

Наиболее благоприятные условия для оставления породы обеспечиваются при применении сплошной системы разработки, когда выработанное пространство и порода, от проходки штреков, территориально располагаются практически рядом, особенно на вентиляционном горизонте. Если откаточный штрек проводят узким забоем с опережением (или отставанием) очистного забоя, то породу от подрывки располагают в нижней части выработанного пространства, используя закладочный комплекс типа "Титан", ГОК, ЗУ, ДЗМ-2 и др. При проведении штрека широким забоем породу укладываю! в раскоску.

При столбовой системе разработки оставление породы в шахте возможно при проведении спаренных штреков общим забоем по углю и укладкой по-

роды в раскоску между ними. Один из штреков затем используется в качестве транспортного для верхней лавы, второй - вентиляционной для нижней.

Одно из перспективных направлений разработки заключается в том, что оба штрека, оконтуривающие выемочный участок, у границ целика около основной транспортной выработки соединяются разрезной печью. Оборудуется лава узкозахватным комбайном, конвейером и индивидуальной крепью. Выемка угля, следовательно, и перемещение забоя увязывается с объемом породы, поступающей от проведения выемочных выработок, например, ярусных штреков.

После завершения оконтуривания запасов монтируют механизированный комплекс основной лавы, а ранее используемую лаву или ликвидируют или используют в качестве резервной (рис. 1.1.).

В результате ведения горных работ с применением систем с короткими очистными забоями образуется большое количество полостей, которые затем могут заполняться отбитой породой от проходки. В отечественной практике разработка угольных месторождений с использованием систем с короткими очистными забоями находит применение весьма редко из-за высоких потерь достигающих в среднем 40 % [18, 34, 41] и область ее применения ограничивается пластами с мощностью 2- 3,5 м, что обусловлено областью применения отечественного проходческого оборудования.

В системы разработки с короткими очистными забоями входят камерные, камерно-столбовые и короткие столбы. Общим для них является способ управления горным давлением - удержание кровли от обрушения постоянными или временными целиками, а выемка угля - короткими забоями.

При камерных системах разработки очистные работы ведутся в камерах с оставлением между ними непогашаемых целиков. Расположение камер возможно под любым утлом к линии простирания пласта в зависимости от принятой технологии отбойки угля и средств транспортирования. В связи с этим их

применение возможно как при панельной, так и при этажной подготовке шахтного поля (рис. 1.2).

Рис. 1,1. Технологическая схема разработки тонких и средней мощности пологих пластов по простиранию в бремсберговой панели с оставлением породы в шахте: 1 - конвейерный бремсберг; 2 - вспомогательный бремсберг; 3 - полевой главный вентиляционный штрек; 4 - ярусный вентиляционный штрек; 5 - лава; 6 - ярусный конвейерный штрек; 7 и 8 - спаренные штреки; 9 - раскоска между ними; 10 - полевой откаточный штрек; 1.1 - пластовый штрек.

Рис. 1.2. Камерная система разработки с оставлением столбчатых целиков: 1 - панельные штреки; 2 - сборный штрек; 3 » столбчатые целики; 4 - поперечная камера; 5 - продольная камера; 6 - боковой штрек; 7 - погрузочная машина; 8 - ленточный конвейер; 9 - перегружатель; 10 - скребковый конвейер; 11-бульдозер; 12 - самоходная бурильная установка.

Различают регулярное и периодическое расположение камер. В первом случае между камерами оставляют технологические целики одинаковых размеров; во втором - кроме междукамерных периодически оставляют более широкие

ленточные целики, которые разделяют участки в пределах этажа или яруса. Оставление междукамерных и участковых целиков необходимо для управления горным давлением.

Ширина камер в зависимости от устойчивости вмещающих пород изменяется в пределах 4-12 м, а длина до 200-300 м. Ширина междукамерных целиков составляет 2-6 м, участковых 5-1-0-м.

Размеры выемочных участков по простиранию выбирают с таким расчетом, чтобы обрушение пород кровли происходило после его отработки, и на пологих пластах эти размеры составляют 50-150 м.

При системах разработки с короткими столбами выемочное поле разбивается сетью нарезных выработок на прямоугольные участки с размерами сторон 10-15 м (короткие столбы) (рис. 1.3). Они применяются на пластах средней мощности с углами падения до 18 град, при весьма неустойчивых или трудно-обрушаемых породах кровли, а также при погашении охранных целиков. Достоинства системы: высокая производительность труда, низкая трудоемкость работ по управлению кровлей, высокий уровень нагрузки на выемочное поле.

Из систем разработки с короткими забоями наибольшее распространение имеют камерно-столбовые системы. Областью наиболее эффективного применения камерно-столбовой системы являются пласты полезного ископаемого мощностью от 1,5 до 3 м с углами падения до 15 град., залегающие на глубине до 300 м в устойчивых и средней устойчивости вмещающих породах; газоносность пласта должна быть не более 10 - 15 м3/т. По условиям безопасности ее нецелесообразно применять на пластах, угли которых склонны к самовозгоранию

Рассматриваемая технология эффективна при разработке месторождений с относительно сложными условиями залегания пластов: труднообрушаемой кровлей, пучащими породами почвы или резко меняющейся мощностью, разбитых геологическими нарушениями на участке небольших размеров (до 300 м) или неправильной формы.

нггниз

п г

^^ п -_—^ ^

Рис. 1.3. Система разработки короткими столбами.

Сущность камерно-столбовой системы разработки заключается в следующем. Шахтное поле разделяют на панели, размеры которых зависят от условий залегания пластов. От панельных наклонных выработок проводят парные штреки (рис. 1.4) шириной 3,6-5,4 м в зависимости от устойчивости пород и крепят их анкерной крепью. Наклонная высота яруса 160-200 м. Ярусы в панели отрабатывают обратным ходом.

Очистные работы ведут и в камерах и при погашении целиков. Камеры шириной 4-12 м проводят по восстанию пласта на всю высоту яруса и крепят анкерной крепью. Ширина между камерного целика до 6-15 м.

Рис. 1.4. Камерно-столбовая система разработки: а - с оставлением охранных целиков; б - без оставления охранных целиков; 1 - конвейерный ходок; 2 - людской ходок; 3 - откаточный штрек; 4 - вентиляционный штрек; 5 - бремсберг; 6 -камера; 7 - заходка; 8 - сбойка.

Первоначально проводят две камеры, соединяя их между собой сбойками через каждые 35-40 м.

После проведения второй камеры, которая служит в качестве запасного выхода и для вентиляции, комбайн перегоняют гю вентиляционному штреку в

первую камеру и приступают к отработке междукамерного целика нисходящими диагональными заходками сверху вниз. Заходка - очистная выработка небольшой протяженности, непосредственно примыкающая к выработанному пространству или отделяемая от него на время выемки небольшим целиком полезного ископаемого. Ширина заходок около 7.2 м. Между заходками оставляют целики шириной 1-1,5 м.

После отработки междукамерных целиков проводят новую третью камеру, а из второй производят погашение целика.

Основными преимуществами камерно-столбовой системы разработки являются возможность применения как для очистных работ, так и для проведения подготовительных выработок одного и того же комплекта оборудования, а также высокие технико-экономические показатели при очистных работах. К недостаткам следует отнести значительные потери полезного ископаемого (до 35% и более), ограниченную область применения по углу падения пластов, их газоносности и глубине ведения горных работ.

1.3, Опыт применения камерных систем разработки

в России и за рубежом.

Наиболее широкое применение камерные системы разработки получили в США, Канаде, Австралии, ЮАР, где этими системами добывается более 95% угля подземным способом. Это связано с исторически сложившимся направлением механизации очистной выемки угля и исключительно благоприятными горно-геологическими условиями залегания пластов.

В странах СНГ, Германии, Великобритании для подземной угледобычи преимущественно используются системы разработки длинными забоями. При прочих равных условиях преимущества короткозабойных систем разработки усматриваются в следующем [93]: - простота технологической схемы;

- высокая экономичность;

- основные производственные процессы не вызывают затруднений;

- породы кровли не подвергаются полному обрушению, уменьшая оседания земной поверхности;

- сокращается приток воды в подземные выработки;

- снижается воздействие тяжелых кровель.

Основным недостатком короткозабойных систем разработки являются высокие потери угля, достигающие при небольшой глубине 30%, а при большей до 60-70%. Однако в последние годы появились варианты камерно-столбовой системы разработки, позволяющие повысить коэффициент извлечения до 95% за счет погашения охранных целиков.

Анализируя результаты деятельности угольных шахт России и занимающих лидирующее положение в мировой угольной промышленности стран США, ЮАР, Австралии, можно выделить основные причины отставания отечественной угольной промышленности:

- большее число лав с низкой нагрузкой;

- большая протяженность поддерживающих подготовительных выработок;

- низкая производительность труда из-за низкого качества изготовления и малой энерговооруженности оборудования, сложных горно-геологических условий, высокого уровня ручного труда.

Камерные системы обеспечивают высокие показатели за счет применения циклично-поточной технологии, при которой выемка угля ведется непре-

Заключение диссертации по теме «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», Белодедов, Андрей Алексеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Вчу л ч» о диссертационном раооте дано новое решение актуальной научной задачи, состоящей в разработке эффективной технологии добычи угля с оставлением породы в шахте, что имеет существенное значение для повышения ценности угля. Эта технология позволяет вести разработку законсервированных запасов камерно-столбовой системой, что значительно увеличит производственную мощность шахты, снизит себестоимость добычи за счет уменьшения доли условно-постоянных затрат, снизит потери угля. В целом комплекс мероприятий позволит получать прибыль значительно более высокую, чем при существующих технологиях добычи.

Основные научные выводы и рекомендации.

1. Оставление породы в шахте от проведения подготовительных выработок по предлагаемой схеме позволит значительно повысить извлекаемую ценность угля за счет снижения зольности с 32 % до 23 - 24 %.

2. Оставление породы в шахте позволит сократить затраты на транспорт и обогащение, гак как в этом случае не требуется перевозка по горным выработкам, подъем, транспортирование до обогатительной фабрики, обогащение и отвалообразование пустых пород.

3. При оставлении породы в шахте уменьшится загрязнение атмосферы и окружающей среды продуктами горения терриконов, снизятся площади отчуждаемые под терриконы земель.

4. Выполненные исследования позволили установить, что применение камерно-столбовых систем разработки, несмотря на значительные потери угля, высокую стоимость короткозабойного оборудования за счет более высокой производственной мощности шахты и ценности угля экономически выгодно.

5. Установлено, что применение анкерной крепи позволит значительно уменьшить зону растягивающих вертикальных напряжений в кровле камеры, а следовательно повысить устойчивость кровли камер.

6. Определены закономерности изменения прибыли горнодобывающего предприятия на основе анализа ценности угля и себестоимости добычи и установлено, что наибольший экономический эффект применения технологии с оставлением породы в шахте достигается при разработке пластов мощностью до 1,38 м.

7. Установлено влияние качества коксовых углей на выход концентрата при обогащении, на расход кокса и производительность доменных печей для получения чугуна.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Белодедов, Андрей Алексеевич, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агошков М.Н. Развитие идей и практики комплексного освоения недр. Горн, журн, №3, 19-84.

2. Амусин .Метод конечных элементов. М., "Недра", 1975.

3. Анкерная крепь. М., "Недра", 1990.

4. Артюшин СЛ. Обогащение углей. М., "Металлуршя", 1990.

5. Архипов H.A., Ельчанинов Е.А., Горбачев Д.Т. Добыча угля и рациональное природопользование. М., "Недра", 1987.

6. Астахов A.C. и др. Повышение экономической эффективности капитальных вложений. М., "Недра", 1969.

7. Астахов A.C. Экономическая оценка запасов полезных ископаемых. М„ "Недра'1, 1981.

8. Бакинов Г.П., Ширенко К.И. Технология и экономика добычи горючих сланцев Ленинградской области. Ленинград, 1961.

9. Безрукова Л.Г., Мажин A.C. Экономическая оценка решений при проектировании горных предприятий. М., "Недра", 1979.

10. Белодедов A.A., Щукин Ю.Ф. Оценка целесообразности вовлечения в эксплуатацию дополнительных запасов углей. Вопросы геологии и разработки месторождений полезных ископаемых., тез. докл. научн. студ. конф. НГТУ 15-20 марта 1995, Новочеркасск, 1996,

IL Беляев Е,В,, Ельчанинов Е,А. Разработка забалансовых запасов угля. М„ ЦНЙЭИуголь, 1988.

12. Беляев Е.В., Крапивин Й.П., Шпирт М.Я. Перспективы использования ресурсосберегающих технологий в угольной промышленности. М., ЦНЙЭИуголь, 1987.

13. Бердань Н.Г., Скоробогатов Л.М. Переработка и качество полезных ископаемых. М.. "Недра", 1986.

14. Болы Г. Сокращение выхода породы в шахте. Глюкауф, №19/20, 1987.

15. Брагчснко Б.Ф., Хорин В.Н. Угольная промышленность США. М., "Недра", 1971.

16. Бронников Д.М. Подходы к выбору систем подземной разработки и определению производственной мощности рудника. Сб. "Актуальные проблемы освоения месторождений и использования минерального сырья". М„ МГГИ. 1993.

17. Бронштейн Б.Е., Луцик П.П. К вопросу о возможности выемки угля под сооружениями. Тр. КНИУИ, вып.38, 1972.

18. Бурчаков A.C., Жежеловский Ю.А., Ярунин С.А. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений. М., "Недра", 1989.

19. Вильбершмидт В.Г. Технология подземной разработки калийных руд. М., "Недра", 1977.

20. Воронков В.П., Жуков П.Г1. Методы прогнозирования ситового и фракционного состава углей. М., "Недра", 1977.

21. Вылегжагин В.Н. Структурные модели горного массива. Новосибирск, 1990.

22. Галанов P.A., Айруни А.Т., Сергеев И.В. Эффективные способы дегазации угольных пластов на больших глубинах. М., "Наука", 1987.

23. Глушко В.Г. и др. Оценка напряженно-деформированного состояния массива. М., "Недра", 1986.

24. Грачев Ф.Г. Теория и практика усреднения качества минерального сырья. М., "Недра", 1983.

25. Горнопроходческие машины и комплексы .М., "Недра", 1990.

26. Гринько Н.К. Полнее использовать резервы повышения производительности труда. "Уголь", №9, 1984.

27. Деккер М. Мировые запасы ископаемых топлив на начало 1984 года. Глюкауф, №9, 1984.

28. Долгоруков Ю.А. и др. Внедрение ресурсосберегающих технологий в черной металлургии. Киев, "Техника", 1986.

29. Единые нормы выработки (времени) для шахт Донецкого угольного бассейна. М., 1973.

30. Единые нормы выработки и времени на подземные работы. М., НИИ труда, 1985.

31. Ельчанинов Е.А., Горбачев Д.Т.. Беляев Е.В, Развитие малоотходной технологии при подземной добыче угля. М., ЦНМЭИуголь, 1988.

32. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.Н., Егоров В.Д. Устойчивость заштанго-ванной кровли очистных камер. Алма-Ата, "Наука", 1976.

33. Ершов В.В. Геологомаркшейдерское обеспечение управлением качеством руды. М., "Недра", 1986.

34. Жигалов М.Л., Ярунин С.А. Технология, механизация и организация подземных горных работ. М., "Недра", 1990.

35. Зайцев И.Ф. Обогащение и брикетирование угля. М., "Недра", 1975.

36. Земляков Б.А. Прогнозирование характеристик обогатимости углей. М„ "Недра", 1978.

37. Зубарев А.И., Никонов Л.М. Проектирование подземных горных выработок и расчет различных конструкций крепей. Чита, 1988.

38. Инструкция по изучению и оценке попутных твердых полезных ископаемых и компонентов при разведке месторождений угля и горючих сланцев. М., "Наука", 1987.

39. Исследование проявлений горного давления при камерно-столбовой системе разработки. М., "Недра", 1971.

40. Калмыков В.Н., Меркулов В.Н. Расчет междукамерных целиков. Свердловск.., УПИ, 1977.

41. Килячков А.П. Технология горного производства. М., "Недра", 1992.

42. Клещев П.Е. Некоторые выводы из практики выемки угля под сооружениями. Тр. КНИУИ, вып.38, 1972.

43. Клиновицкий Ф.И., Болгожина М.Ш., Оганесов Э.С. Сдвижение подработанного массива при выемке пласта с гидрозакладкой. "Уголь", .№6, 1975.

44. Концепция развития шахты "Садкинекая" АО "Ростовуголь". Т. 1,2, "Ростовгипрошахт", Ростов-н/Д, 1995.

45. Коткйн A.M., Ямпольский М.Н., Геращенко К.Л. Оценка обогатимо-сти углей и эффективности процессов обогащения. М., "Недра", 1982.

46. Кравченко В.П., Литовченко Т.В., Позняк В.М., Белодедов A.A. Определение производственной мощности шахты с учетом качества добываемого угля. Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых. Материалы Юбилейной XXXXIV научн.-техн. конф. НГТУ, Новочеркасск, 1996.

47. Красавин А.П., Бугайченко В.Е. Охрана природы в угольной промышленности. М., ЦНИЭИуголь, 1986.

48. Кузнецов Г.И. Горючие сланцы мира. М., "Недра", 1975.

49. Кузнецов Г.И. Ресурсосберегающие технологические процессы и оборудование на зарубежных горнодобывающих предприятиях. "Уголь", №9, 1988.

50. Лаптева A.M., Федоров В.Н. Применение петрографического метода при определении фракционного состава каменных углей. "Разведка и охрана недр", №1, 1972.

51. Левкович П.Е. Мезников В.И. Дьяченко Г.В. Королев Д.А. Бурошне-ковая выемка угля. Киев, "Техника", 1982.

52. Либерман Исследование процесса разрушения породного массива вокруг выработок. Сб. науч. ст., М., ИГД, 1996.

53. Литовченко Т.В., Белодедов A.A., Дубовик И.В. Выбор технологии горных работ с учетом охраны окружающей среды. Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых. Материалы Юбилейной XXXXIV научн.-техн. конф. НГТУ, Новочеркасск, 1996.

54. Литовченко Т.В., Белодедов A.A. Эффективность разработки техногенных месторождений с учетом охраны окружающей среды. Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых. Материалы Юбилейной XXXXIV научн.-техн. конф, НГТУ, Новочеркасск, 1996.

55. Ломоносов F.F. Управление качеством продукции на горном предприятии. МГИ, М., 1985.

56. Майдуков Г.Л., Лобкин В.М. Закономерности распределения золы и серы в каменных углях Украины. "Химия твердого топлива", №6, 1973.

57. Макаров В.Н., Трофимов Г.И, Проектирование и расчеты процессов подземных горных работ. Ростов-н/Д., "Пегас", 1995.

58. Математические методы и вычислительная техника в горном деле. М„ ИГД, 1989.

59. Машины и оборудование для угольных шахт. М., "Недра", 1987.

60. Металлургия чугуна. Изд. 2-е, М., "Металлургия", 1989.

61. Методы оценки кокса как доменного топлива. Сб. научн. трудов, М., "Металлургия", 1990.

62. Механика горных пород и горного давления. Л., ВНИМИ, 1981.

63. Меркулов В.А. Влияние подземной угледобычи на природу. Уч. гтос., Новочеркасск, 1990.

64. Мирный И.Я., Рудой И.Л.. Мамонтов А.Я. Перспективы извлечения оставленных запасов утля на отработанных шахтах. "Уголь", №4, 1988.

65. Миронов K.B. Справочник геолога-угольщика. М., "Недра", 1982.

66. Моделирование в геомеханике. М., "Недра", 1986.

67. Навитний A.M. Полнее извлекать запасы угля и сланца из недр. "Уголь", №6, 1985.

68. Навитний A.M., Иофис М.А., Айруни А.Т. Опыт разработки угольных пластов под инженерными и природными объектами. М., ЦНИЭИуголь, 1987.

69. Нефедов П.П., Рудой ИЛ. Охрана и рациональное использование недр в Карагандинском бассейне. "Уголь", №10, 1985.

70. Нормирование труда наугольных шахтах, Киев, "Техника", 1986.

71. Омельченко А.Н., Лабутин E.H. Пути снижения потерь угля в недрах. "Уголь", №10, 1988.

72. Отраслевая инструкция определения экономической эффективности капитальных вложений в угольной промышленности. М., ЦНИЭИуголь, 1986.

73. Очкур II.П., Чиж В.И. Дополнительные ресурсы углей для добычи в юго-западной части Донбасса. "Уголь Украины", №7, 1984.

74. Оценка обогатимости ископаемых углей. М., "Недра", 1987.

75. Переяславцев ЕЛ. Системы разработки угольных пластов. Тула, ТПИ, 1990.

76. Петухов H.A., Муллер P.A. Расконсервация запасов угля под застроенными объектами. М,, "Наука", 1990.

77. Пневмозакладочные комплексы. Киев, "Техника", 1992.

78. Подерни Р.Ю. Угольная промышленность США. М., "Недра", 1968.

79. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. М„ "Недра", 1981.

80. Промышленно-генетическая классификация углей СССР. М., "Наука", 1984.

81. Пучков Л.А. Развитие исследований по охране окружающей среды в горной промышленности. Тез. докл. научи.-техн. конф. "Экологические проблемы горного производства", М., ИАЦГН, 1993.

82. Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов. М,, "Металлургия", 1990.

83. Ресурсы углей СССР. Ростов н/Д, Мингео СССР, 1983.

84. Руппенейт К.В. Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. М., АН СССР, 1968.

85. Слепцов М.Н., Белодедов А.А., Нисенгольцев С.А. К методике оценки целесообразности отработки запасов угля в зонах охранных целиков. Обоснование оптимальной степени разведанности запасов угольных месторождений. Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Материалы Междунар. конф.- Новочеркасск, НГТУ, 1995.

86. Справочник по нормированию и организации труда. М., "Недра", 1983.

87. Ставрогин А.Н. Механика деформирования и разрушения горных пород. М., "Недра", 1992.

88. Стариков А.В. Комплексное освоение угольных месторождений. М., "Наука", 1990.

89. Стыцин В.А. Комбинированная крепь для капитальных выработок шахт Западного Донбасса. Вып. №2, ЦНИЭИуголь, 1972.

90. Технологическая схема очистных и подготовительных работ при камерной системе разработки. М., ЙГД, 1979.

91. Цейтлин А.Н. Пневматические установки шахт. М., "Недра", 1985.

92. Ценообразование в черной металлургии. М., "Металлургия", 1990.

93. Шаровар И.И. Формирование экологически чистых горноэнергетических комплексов на базе многостадийной отработки уголь-

ных месторождений блок-стволами. Автореф. на соис. уч. ст. д.т.н., Москва, 1996.

94. Шестаков В.А., Меркулов Е.А., Демин С.М., Степаненко С.А., Ткачев В,А., Белодедов A.A. Обоснование оптимальной степени разве-данности запасов угольных месторождений. Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Материалы Между нар, конф.- Новочеркасск, НГТУ, 1995.

95. Шестаков В.А. Оценка эффективности камерно-столбовой системы разработки при добыче коксовых углей. Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых. Материалы XXXXVI1 научн.-техн. конф. НГТУ, Новочеркасск, 1998.

96. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий. М., МГГУ, 1995.

97. Шестаков В.А. Проектирование рудников. М., "Недра"., 1987.

98. Шестаков В.А. Рациональное использование недр. М., "Недра", 1990.

99. Шестаков В.А. Сравнительная оценка и пути совершенствования систем подземной разработки месторождений цветных металлов. Фрунзе, 1966,

100. Шестаков В.А. Управление качеством продукции на горных предприятиях. Уч. пособ., Новочеркасск, НГТУ, 1993.

101. Широков А,П,, Горбунов В,Ф. Повышение устойчивости горных пород. Новосибирск, "Наука", 1983.

102. Широков А.П., Лидер В.А.., Нисляков Б.Г. Расчет анкерной крепи для различных условий применения. М., ''Недра", 1976.