Обоснование рациональных параметров структурных элементов интегрированных технологий отработки запасов угольных месторождений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.21, кандидат наук Агафонова, Альбина Борисовна

• Агафонова, Альбина Борисовна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Агафонова, Альбина Борисовна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ МЕТОДОЛОГИИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УГЛЕДОБЫЧИ________

1.1. Анализ практики проектирования угледобывающих предприятий на базе совместной (открыто-подземной) отработки запасов угольных месторождений

1.2. Новые комбинированные технологии угледобычи за счет использования инновационного потенциала традиционных и нетрадиционных способов разработки угольных месторождений

1.3. Цель, идея и задачи исследований

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ОТРАБОТКЕУГОЛЬНЫХ ЗАПАСОВ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

2.1. Определение рациональных границ открытых горных работ.. 19-25

2.2. Оптимизация карьера на основе алгоритма Лерча-Гроссмана25-31

2.3. Методы горно-геометрического анализа

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ЗАПАСОВ КОМПЛЕКСОМ ГЛУБОКОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВ (КГРП)

3.1. Безлюдная подземная технология с применением комплекса глубокой разработки пластов

(КГРП)

3.2. Порядок определения и учета проектных потерь при добыче угля КГРП

3.3. Обоснование геомеханических параметров выемки угля с

применением комплексов глубокой разработки пластов

(КГРП)

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИИ МОДУЛЬНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ «ШАХТА-ЛАВА»

4.1. Технологическая структура угледобычи «шахта-лава»...66-72

4.2. Экономико-математическая модель оптимизации основных параметров технологической структуры «шахта-лава»

4.3. Анализ результатов оптимизации основных параметров технологических структур «шахта-лава» с установлением области

эффективного применения

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО СОВМЕСТНОЙ (ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ) ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ЗАПАСОВ ЧЕРТАНДИНСКОГО КАМЕННОУГОЛЬНОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

5.1. Исходные параметры и характеристики технологичности отработки запасов Чертандинского каменноугольного месторождения

5.2. Обоснование основных проектных решений технологической системы

отработки запасов Чертандинского каменноугольного

месторождения

5.3. Технико-экономическая часть

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование рациональных параметров структурных элементов интегрированных технологий отработки запасов угольных месторождений»

ВВЕДЕНИЕ

Открытый способ отработки запасов угольных месторождений является наиболее безопасным и эффективным среди традиционных видов угледобывающих технологий. Основным ограничивающим фактором этого способа является неизбежный рост себестоимости угледобычи по мере увеличения глубины разработки и, как следствие, увеличения текущего коэффициента вскрыши, при достижении граничного значения которого дальнейшая эксплуатация месторождения становится экономически нецелесообразной. Следует отметить, что наличие сохранившейся инженерной и транспортной инфраструктуры, определенных объемов неизвлеченных запасов угля (в бортах и в донных частях траншей) создает определенные предпосылки для продолжения эксплуатации месторождения. В такой ситуации имевшийся до последнего времени арсенал угледобывающих технологий не имел должной свободы выбора помимо классического подземного способа угледобычи. Предопределяющим фактором таковой ситуации являлось совмещение работы разреза и строительства шахты, что требовало большого объема проведения проектных работ по увязке основных пространственно-планировочных решений совместной отработки запасов месторождения. Одним из технологических решений, устраняющих этот недостаток в переходный период, является технология угольных пластов с использованием комплексов их глубокой разработки (КГРП). Сдерживающим фактором для ее широкого внедрения являлось отсутствие надежной конструкции, обеспечивающей автоматическое поддержание заданных режимов навигации исполнительного органа комплекса в плоскости угольного пласта, что в последующем было технически реализовано на инновационном уровне.

Учеными и специалистами ИПКОН, ВНИМИ, ИГД им. A.A. Скочинского, ИФЗ РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ИГД СО РАН, ВНИИгидроуголь, КузНИУИ, МГГУ, СПбГУ, КузГТУ, СибГИУ, Сибгипрошахт, Гипроуголь и многих других проектных, научно-исследовательских и вузовских организаций предложены отдельные методические аспекты обоснования параметров интегрированных технологий добычи угля, однако серъезной методической базы системного и комплексного обоснования проектных решений при открыто-подземном

способе отработки запасов угольных месторождений в настоящее время отсутствует.

В связи с вышеизложенным тематика диссертации, направленная на разработку методических положений по обоснованию параметров интегрированных технологий освоения запасов угольных месторождений, с должным основанием может квалифицироваться как достаточно актуальная.

Методы исследований: в работе использован комплекс методов, включающий: научное обобщение, анализ результатов ранее выполненных исследований в данной области, методы статистического, структурного и логического анализа, методы оптимизации контуров карьера, метод геомеханических расчетов, методы экономико-математического, технологического, вариативного и компьютерного моделирования, теории игр, корреляционно-регрессионного анализа и др.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем:

1. В основу методической базы синтеза вариантов интегрированной технологии отработки запасов угольных месторождений и обоснования рациональных параметров их должен быть положен принцип нахождения оптимального контура карьера с использованием алгоритма Лерча-Гроссмана с последующей оценкой альтернативных пространственно-планировочных и технологических решений в области вскрытия и отработки запасов подземным способом и технологией КГРП по предлагаемому алгоритму синтеза технологических систем.

2. Должный уровень обоснованности решений при проектировании технологии интегрированной отработки запасов с использованием КГРП обеспечивается корректным определением длины очистных выработок с учетом физико-механических свойств вмещающих пород и необходимой мощности нижнего слоя кровли их.

3. Эффективность функционирования модульных технологических структур «шахта-лава» определяется корректностью кластеризации горно-геологических условий ведения горных работ, техническим уровнем производства и рациональностью параметров выемочных единиц

Научная новизна работы состоит в следующем: - разработаны методические положения по обоснованию интегрированных технологий добычи угля, реализующие системный подход, декомпозицию технологических схем открытой, подземной добычи, КГРП по элементам, анализ последствий взаимодействий групп элементов и синтез гибких

5

технологических схем, способных к адаптации к изменениям горногеологических и горнотехнических условий;

разработана иерархическая структура интегрированной технологии угледобычи, реализуемой для любых совместимых сочетаний схем вскрытия, подготовки, систем разработки и технологических схем отработки запасов угля на базе учета стадийности освоения месторождения с последующей оптимизацией их параметров;

- разработана комплексная методика проектирования интегрированной отработки запасов угольных месторождений, реализация которой позволяет обоснованно увеличить коэффициент извлечения запасов за счет минимизации потерь и вписаться в концепцию рационального природопользования.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- анализом значительного объема результатов теоретических исследований в области создания методологии совместной интегрированной отработки запасов угольных месторождений;

- корректным использованием современных методов исследований (методы оптимизации контуров карьера, метод геомеханических расчетов, методы экономико-математического, технологического, вариативного и компьютерного моделирования, теории игр, корреляционно-регрессионного анализа и др.);

- адекватностью результатов исследований интегрированной технологии и ее основных параметров реальным проектным решениям.

Научное значение диссертации заключается в разработке на основе структурно-сетевой теории комплексной методики обоснования параметров технологии КГРП и технологических структур «шахта-лава» в системе интегрированной отработки запасов угольных месторождений.

Практическое значение диссертации состоит в разработке методических рекомендаций по реализации технологических и организационных принципов проектирования интегрированной отработки запасов угольных месторождений для ускоренного ввода в действие производственных мощностей, снижения потерь угля в недрах и продления срока эксплуатации угледобывающих предприятий.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика синтеза проектных решений с пространственно-временной и структурной увязкой конструктивных элементов открытой и подземной технологии ведения горных

работ рекомендована к использованию при формировании программ развития горного производства ОАО "СУЭК-Кузбасс" в г. Ленинск-Кузнецкий.

Результаты исследований автора используются в учебном процессе «Московского государственного горного университета» при подготовке специалистов по направлению 130404 «Горное дело».

Апробация работы. Основное содержание диссертации и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на международных научных симпозиумах в рамках «Недели горняка», проводимых в Московском государственном горном университете (Москва, 2007-2013) и научных семинарах кафедры «Подземная разработка пластовых месторождений» МГГУ (Москва 2008-2013).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 научных статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованной литературы из 76 наименований, включает 20 таблиц и 34 рисунка.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ МЕТОДОЛОГИИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УГЛЕДОБЫЧИ

1.1. Анализ практики проектирования угледобывающих предприятий на базе совместной (открыто-подземной) отработки запасов угольных месторождений

В настоящее время на действующих разрезах отмечается сокращение запасов угля, пригодных для выемки традиционными технологиями, поэтому перспективным направлением является отработка запасов, находящихся в приконтурной зоне разреза подземным способом [1,2]. Особое внимание следует обратить на пласты мощностью до двух метров, находящихся в бортах и дне траншеи, разработка которых открытым способом нецелесообразна с экономической точки зрения, но эффективную отработку этих запасов возможно обеспечить подземным способом.

Анализ теоретических исследований в области создания методологии совместной (открыто-подземной) отработки запасов горнодобывающих предприятий показывает, что по пути ее становления и совершенствования пошли К.Н.Трубецкой, Д.Р.Каплунов, М.В.Рыльникова, Д.М.Казикаев, В.А.Атрушкевич, В.Д.Ялевский, В.А.Федорин, А.И.Нифонтов, Б.Г.Никишичев,

В.Н.Фрянов, А.В.Соколовский, Ю.И.Анистратов, Б.А.Анферов и др.[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15].

Актуальность отработки данных запасов подтверждается практическим применением открыто-подземной технологии на разрезах Кузбасса -Моховском, Сибиргинском, Кедровском, Коркинском, Листвянском и Распадском. Отдельные элементы совместной отработки угольных запасов с использованием КГРП зафиксированы в планах развития и проектирования горных работ на Денисовском, Сейдинском, Караканском, Элегетском, Урегольском, Гусиноозерском месторождениях угля (разрезы Распадский, Глуховский, Караканский-Западный, Баин-Зурхе, Инаглинский, Рападский, Кийзасский, Холбольджинский и др.). Имеется и зарубежный опыт открыто-подземного способа добычи угля. Так, в Австралии на угледобывающем предприятии «Улан» добыча угля осуществляется открытым, подземным и комбинированным способами. Предприятие «Джермен Крик» (штат Квинсленд) разрабатывает месторождение угля для коксования открытым и подземным способами. Совместная отработка запасов угля отмечена и на шахте Pocahontas в США.

Учеными и специалистами ИПКОН, ВНИМИ, ИГД им. А.А. Скочинского, ИФЗ РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ИГД СО РАН, ВНИИгидроуголь, КузНИУИ, МГГУ, СПбГУ, КузГТУ, СибГИУ, Сибгипрошахт, Гипроуголь и многих других научно-исследовательских организаций предложены отдельные аспекты обоснования комбинированных технологий добычи угля, которые позволяют разрабатывать варианты технологических схем открыто-подземного способа. Они предусматривают системный подход, декомпозицию технологических схем открытой, подземной добычи угля по элементам, анализ последствий взаимодействия групп элементов и синтез новых гибких технологических схем, способных к адаптации с учетом изменений горно-геологических условий и конъюнктуры рынка. Эффективность разрабатываемых технологических схем по сравнению с существующими обеспечивается совместимостью и интенсификацией технологических процессов, внедрением инноваций и форсированным возвратом инвестиций.

Анализ показывает, что комбинированная технология добычи угля получила развитие и в рамках расширения области применения технологии выемки угля короткими забоями.

Методология обоснования интегрированной, гибкой, высоко адаптивной технологии и технических средств, обеспечивающих быстрый возврат инвестиций, решение экологических и социальных задач угледобывающих регионов, включает конструирование и научное обоснование вариантов интегрированной технологии подземной добычи угля из открытых горных выработок, и заключается [1,2]:

- в анализе традиционных технологий;

- декомпозиции технологических схем открытых и подземных работ на элементы, соответствующим основным процессам технологического цикла;

выделении высокопроизводительных, адаптивных и эффективных элементов, объединяемых в группы на основе расположения и совместимости;

- разработке связующих элементов, параметры и характеристики которых обеспечивают стыковку предыдущей и последующих групп в технологическом цикле в соответствии с заданными критериями эффективности и ограничениями;

- конструировании вариантов гибких технологических схем на основе синтеза групп и связующих элементов в единую систему с последующей оптимизацией параметров. При анализе методологии следует отметить, что в ее основе лежит выделение элементов и места их в технологических схемах, из которых ведется конструирование вариантов технологических схем горнодобывающих предприятий, что целесообразно использовать при сложившейся собственности предприятий на горные и земельные отводы. С позиции комплексной разработки месторождений в основу методологии комбинированной разработки месторождений должен быть положен принцип оптимальной планировки месторождения, для выполнения которого на первом этапе необходимо разработать и оценить многовариантные проектно-пространственные решения вскрытия месторождения, отвечающие заданным требованиям, а на втором - проводить конструирование технологических схем.

Для реализации этапов используется весь набор систем разработки, технологических схем подготовки и вскрытия месторождений для эффективной отработки пластов различными способами добычи угля. Преимущество вскрытия месторождения отдается открытому способу глубокими траншеями, обеспечивающему минимальные капитальные затраты и максимальный доступ к пластам угля, а последующая отработка

9

вскрытых запасов ведется подземным способом, который является целесообразным для защиты окружающей среды. Для подземной отработки пласта выбирается система разработки, обеспечивающая максимальные экономические показатели для существующих горно-геологических условий. Комбинированная технология добычи угля предполагает интеграцию процессов и схем на этапах вскрытия, подготовки и отработки пластов для достижения высоких технико-экономических показателей и обеспечение минимальных антропогенных воздействий на окружающую среду. Это достигается размещением промплощадки, отвалов пород, отстойников, водосборники и других объектов технологического комплекса в глубоких разрезных траншеях, что не требует больших затрат на рекультивацию земель. На основании анализа открыто-подземных технологий угледобычи и для повышения их эффективности, сокращения сроков освоения месторождения и совмещения рекультивации нарушенных земель с процессами добычи, снижения затрат на строительство горнодобывающих предприятий и повышения уровня их промышленной и экологической безопасности предлагается комбинированный способ разработки свиты пологих пластов [16].

- Современное состояние — угольной промышленности Кузбасса характеризуется ростом объемов производства и переходом к интенсивным технологиям, обеспечивающим конкурентоспособность продукции на внутреннем и внешнем рынках с учетом экономических, социальных и экологических последствий. Ведущее место при добыче каменного угля в Кузбассе занимает прогрессивный открытый способ, на долю которого приходится свыше 50 % общего объема добываемой продукции на территории Кемеровской области (рис. 1). Однако угледобывающие предприятия, карьеры и шахты, имеют, как правило, свою обособленную инфраструктуру, включающую: железнодорожные подъездные пути и асфальтные дороги, линии электропередачи (ЛЭП), административно-бытовые комбинаты (АБК), водо- и теплоснабжение, телефонную связь и другие дорогостоящие объекты производственной инфраструктуры, что ставит под сомнение вопрос о раздельной разработке пластовых месторождений полезного ископаемого открытым и подземным способами . При этом некоторые способы открытой и подземной разработки мощных и средних пластов устарели и не соответствуют мировому технико-экономическому уровню. Поэтому необходимо переходить от сложной не эффективной и трудоемкой производственной инфраструктуры

10

угледобывающих предприятий к гибким геотехнологическим и организационным структурам, позволяющим вести совместную разработку мощных и средней мощности угольных пластов открытым и подземным способами. Способ комбинированной ( открыто - подземной ) разработки включает вскрышные работы, выемку пластов, выходящих под наносы карьером, а в приконтурной зоне подземными работами с делением шахтного поля на панели модульного шахтоучастка. Объединение открытых и подземных горных работ с использованием общей производственной инфраструктуры на строящихся и действующих угольных разрезах определяет современную концепцию освоения угольных месторождений Кузбасса открыто-подземным способом. С развитием добычи угля в Кузнецком бассейне все больший интерес представляют новые технологические решения по освоению угольных месторождений Восточного Кузбасса.На угольных разрезах, используя его производственную инфраструктуру, как на стадии стабильной работы, так на стадии затухания, (когда коэффициент вскрыши максимальный и дальнейшее производство добычи угля открытым способом экономически неэффективно), необходимо вводить подземный способ добычи угля по геотехнологии модульных шахтоучастков. В этой связи возникает важная задача создания новых комбинированных технологий угледобычи за счет использования инновационного потенциала традиционных и нетрадиционных способов разработки угольных месторождений. Синтез преимуществ открытого и подземного способов является основой для создания комбинированной геотехнологии, что обеспечит переход угольной промышленности на новый научно-технический уровень:

а) модульный шахтоучасток по структуре автономности вскрытия и подготовки приконтурной зоны угольного разреза адаптирован по размеру простирания разрабатываемых угольных пластов до 6-8 км;

б) модульный шахтоучасток рассматривается в системе комбинированной разработки как элемент рационального освоения недр при переходе от открытого на подземный способ добычи полезного ископаемого;

в) дренаж и осушение поля угольного разреза может рассматриваться с позиции открыто-подземной разработки обводненного угольного пласта как в пределах, так и за пределами горного отвода разреза;

г) применение безвзрывной технологии при открытых и подземных работах на средних и мощных угольных пластах пологого залегания определяет систему высокоэффективной комбинированной разработки угольных пластов с

п

внутренним отвалообразованием. При этом эффективность ведения горных работ повышается за счет:

совместного использования большей части производственной инфраструктуры, ЛЭП и подстанций, автомобильного транспорта для перевозки угля, автодорог, железнодорожного транспорта и т.п.;

• возможности транспортирования угля из открытых работ на поверхность конвейерным транспортом подземного шахтоучастка, что может исключить движение груженых углем самосвалов на подъем, повысить их производительность, уменьшить износ и аварийность;

■ использование техники угольного разреза для существенного уменьшения трудоемкости вскрытия пластов для подземных работ;

• осушение поля угольного разреза и осветление шламовых вод в подземных условиях за счет ведения горных работ на обводненных угольных пластах;

• возможности внутреннего отвалообразования при граничном коэффициенте вскрыши открытых горных работ в условиях рациональной отработки горного отвода угольного разреза. Освоение угольных месторождений Восточного Кузбасса базируется на новых научных концепциях и принципах строительства технологических объектов развиваемых в Институте угля и углехимии СО РАН на основе структурно-сетевой теории вскрытия пологих угольных пластов [17]. Это позволяет разработать технологические решения по автономным шахтоучасткам модульной структуры для действующих разрезов с открыто - подземным способом пологих угольных пластов. Выделяется необходимая и достаточная горнотехнологическая структура (ГТС) вскрытия и подготовки шахтоучастка, ааптированная к технологической схеме отработки угольного разреза, для одного высокопроизводительного очистного забоя (длинного или короткого) с элементами простого воспроизводства горных работ по безвзрывной технологии на угольных пластах мощностью 3-5 метров и более. Технологические решения, формирующие структуру модульного шахтоучастка адаптированы к комбинированным (открыто-подземным) способам разработки угольных месторождений [1], что позволяет минимизировать транспортную характеристику разреза за счет внутреннего отвалообразования и рационального использования недр [2]. Модульные шахтоучастки в системе открытых горных работ имеют высокие технико-экономические показатели с производительностью труда рабочих 500-900 т/месяц (на уровне лучших мировых показателей) и соизмеримую

эффективность угледобычи за счет совместного использования производственной инфраструктуры угольного разреза.

Открыто-подземные технологии позволяют в короткие сроки начать добычу угля и создать первоначальный капитал для развития добычи подземным способом. Это обстоятельство имеет большое значение для инициативного создания новых мощностей по добыче угля, использования различных форм собственности.

Технологические схемы открыто-подземных (комбинированных) разработок хорошо сочетаются с модульными структурами и позволяют быстро вводить в действие новые мощности, полнее использовать запасы месторождения, обеспечить более экономичную их разработку. В Кузбассе уже положено начало появлению, как отдельных, небольших по мощности шахтоучастков, так и структурных подразделений действующих предприятий, использующие новые технологии открыто-подземной разработки. Применение модульной структуры подземных шахтоучастков уже закладываются в проекты реконструкции угольных разрезов (разрез "Томусинский", Моховский, "Сибиргинский" и др.).

Привлекательными особенностями освоения модульных технологий для отработки угольных пластов из открытых горных выработок являются минимальные инвестиции, минимальный срок строительства и окупаемости вложенных средств, высокая производительность труда шахтеров при низкой себестоимости добываемого угля.

Практическое значение работы заключается в том, что полученные результаты позволяют:

использовать методические положения и технологические принципы проектирования комбинированной разработки при освоения угольных месторождений Кузбасса, в том числе и по безвзрывной технологии ведения горных работ для ускоренного ввода в действие производственных мощностей с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами;

• синтезировать подземные модульные шахтоучастки с пространственно-временной и структурной увязкой элементов открытой и подземной технологий ведения горных работ для снижения потерь угля в недрах и сокращения сроков перехода от открытых к подземным горным работам;

• установить рациональные параметры технологических звеньев подземных модульных шахтоучастков для угольных разрезов для снижения себестоимости и экологической нагрузки на природную среду;

13

• обеспечить поточность технологических процессов угледобычи подземных модульных шахтоучастков для повышения производительности и их адаптацию к горно-геологическим условиям ведения горных работ на угольных разрезах;

увеличить коэффициент извлечение запасов угля по эффективным технологиям и продлить срок эксплуатации угледобывающих предприятий.

Технологические схемы открыто-подземных разработок требуют изменения сложившихся подходов в теории и практике проектирования угледобывающих предприятий по основным параметрам вскрытия, подготовки и очистной выемке угольных пластов.

1.2. Новые комбинированные технологии угледобычи за счет использования инновационного потенциала традиционных и

нетрадиционных способов разработки угольных месторождений

Совместный (открыто-подземный) является современной тенденцией развития комбинированной технологии освоения угольных месторождений.

Научная концепция открыто-подземного способа

освоения угольных месторождений основана на том, что месторождение отрабатывается по глубине тремя ярусами (рис. 1.1):

• первый осваивается открытыми работами до проектной глубины по экономическому критерию (граничный коэффициент вскрыши) с использованием на заключительном этапе подземной транспортной инфраструктуры;

• второй (открыто-подземный ярус) - одним высоким уступом (Highwall) без разноса бортов угольного разреза с использованием безвзрывной технологии Комплекса глубокой разработки пластов (КГРП) и выдачей угля по существующим коммуникациям разреза;

• третий - подземными работами по модульной геотехнологической структуре шахтоучастков (технологические структуры шахта-лава, шахта-пласт - производительность труда свыше 1000 т/чел. в месяц) с использованием производственной инфраструктуры угольного разреза.

Использование геотехнологии "Н1§1т^уаИ" (Комплекс глубокой разработки пластов - КГРП) в приконтурной зоне угольного разреза как эффективной технологии переходного звена в комбинированном способе разработки пластовых месторождений расширяет возможности безопасной работы открыто-подземным способом по безлюдной технологии. Снижение объема нарушенных земель при ведении горных работ комбинированным способом

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Агафонова, Альбина Борисовна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Интегрированные технологии добычи угля на основе гидромеханизации/ I Л.А. Пучков, О.В.Михеев, В.А. Атрушкевич, O.A. Атрушкевич. -М.: Из-во

МГГУ, 2000. - 296 с.

■ 2. АтрушкевичВ.А. Научные основы, конструирование и прогноз В геомеханических параметров интенсивной технологии подземной

гидромеханизированной разработки крутых угольных пластов с открытых I горных выработок - М.: Из-воМГГУ, 1997. - 154 с.

и 3. Казикаев Д. М. Комбинированная разработка рудных месторождений

' Текст. / Д. М. Казикаев. М.: Изд-во Горная книга, 2008. - 361с.

■ 4. Каплунов Д. Р. Комбинированная геотехнология Текст. / Д. Р. Каплунов, В.Н. Калмыков, М.В. Рыльникова.-М.: Руда и металлы, 2003.-558с.

I 5. Каплунов Д. Р. Геотехнология перехода от открытых к подземным горным

_ работам Текст. / Д. Р. Каплунов, В. А. Юков. М.: Изд-во Горная книга, 2007. -

■ 267 с.

■ 6. Шнайдер М. Ф. Совмещение подземных и открытых разработок рудных месторождений Текст. / М. Ф. Шнайдер, В. К. Вороненко. М.: Недра, 1985,-

| 132 с.

_ 7. Каплунов Д. Р. Научно-методические основы освоения месторождения

■ комбинированной геотехнологией Текст. / Д. Р. Каплунов, В. Н. Калмыков,

■ М. В. Рыльникова // Горный информационно-аналитический бюл. 2001. -№ 4. -С. 95-101.

I 8. Ялевский В. Д., Федорин В. А. Модульные горнотехнологические

структуры вскрытия и подготовки шахтных полей Кузбасса. (Теория, Опыт,

■ Проекты). - Кемерово: Кузбассвузиздат,2000. - 224 е., ил.43.

В 9. Патент РФ № 1751333 на изобретение «Способ комбинированной

разработки пластовых месторождений полезных ископаемых» по заявке I №4849481. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений и

действует с 30.03.1993 г. (авторы Попков М.П., Нифонтов А.И., Ялевский

| 167

B.Д., Федорин В.А., Никишичев Б.Г. и МихеевО.В.). Патентообладатель ИУУ СО РАН.

10. Михайлов А.Ю. Шахты угольных разрезов- новые тенденции развития комбинированной(открыто-подземной) геотехнологии»//Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Материалы Международной научно-практической конференции: сборник научных статей// СибГИУ; Под ред. В.Н. Фрянова, Е.В. Пугачева. - Новокузнецк, 2005. -С.260-265.

11. Патент РФ № 2285121 на изобретение «Способ открыто-подземной разработки свиты пологих угольных пластов» по заявке № 2005111613. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ и действует с 10.10.2006 г. (авторы Ялевский В.Д., Федорин В.А., Анферов Б.А., Варфоломеев Е.Л., Кассина О.В.). Патентообладатель ИУУ СО РАН.

12. Нецветаев А.Г., Репин JI.H., Соколовский A.B. Технология добычи угля с применением комплексов глубокой разработки пластов / Уголь, ноябрь, 2004, с.41-43 (прототип).

13. Горностаев В.И., Фрянов В.Н. Развитие технологии комбинированной разработки угольных месторождений. - М.: Уголь, 2000, №7. - С.22-23.

14. 60. Трубецкой К.Н. О совместном вскрытии карьерного и шахтного полей при комбинированной разработке месторождений //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 1968. - № 4. -

C.58-63.

15. Трубецкой К.Н., Пешков A.A., Мацко H.A. Методы оценки эффективности инвестиций горных предприятий //Горный журнал. 1993. - № 2. - С.3-11.

16. Патент на изобретение №: 2039257 Авторы: Петров А.И., Яковлев Н.И., Потурилов A.M., Суховольский С.Н., Козликин A.A. Патентообладатель: Акционерное общество открытого типа "Прокопьевскуголь".

17. Грицко Г.И., Федорин В.А. Освоение угольных месторождений модульными шахтоучастками комбинированным открыто-подземным

способом. /У Научно-технический специализированный журнал "Открытые горные работы". М., 1999. Пилотный номер. - С. 29-33.

18. Ржевский В. В. Проектирование контуров карьеров/ В.В. Ржевский. -М: Металлургиздат, 1957.-281 с.

19.Мельников Н. В. Проблемы оптимального проектирования горных предприятий/ Н. В. Мельников, А. М. Курносов//Вестник АН СССР. 1967.-№ 6.-С. 61 -67.

20. Арсентьев А. И. Определение главных параметров карьеров / А. И. Арсентьев, О.В. Шпанский, Г. П. Константинов М.: Недра, 1976. - 213 с.

21. Городецкий П. И. Основы проектирования горнорудных предприятий/ П. И. Городецкий. М.: Металлургиздат, 1955. - 415 с.

22. Зурков П. Э. Определение допустимого коэффициента вскрыши/ Л. Е. Зубри 146. Саканцев М. Г. Оптимизация глубины карьера по граничному коэффициенту вскрыши, определенному с учетом разновременности прибыли (затрат)/ М. Г. Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. 1973. - № 12. -С. 3-8.

23. Саканцев М. Г. Определение оптимального значения контурных коэффициентов вскрыши в торцах карьера/ М. Г. Саканцев //Труды/ Унипромедь. Вып. 20- Свердловск, 1977. -С. 32-35.

24. Саканцев М. Г. Определение граничного коэффициента вскрыши с учетом разновременности добычных и вскрышных работ/ М. Г. Саканцев // Совершенствование технологии добычи и обогащения руд цветных металлов: сб. ст. / Унипромедь. Свердловск, -1983. -С.З-11.лов // Горный журнал. 1948,-№ 12.-С. 15- 18.

25. Саканцев М. Г. Влияние динамических горно-техпических факторов на граничный коэффициент вскрыши/ М. Г. Саканцев // Освоение эффективной технологии добычи руд цветных металлов: сб. науч. тр./Унипромедь. Свердловск, 1987. - С. 11-15.

26. Интернет-сайт огеа11.га>ор1ши2ас1уа-кагуега

27. Интернет-сайт ттег]оЬ.гти8ег_гопе/сотрапу/о£Гег8Л^ег_...

169

28. Интернет-сайт msgpa.ru>science/protection/pdf/LeDucNguen.pdf

29. Интернет-сайт mwork.su>markdelo/nomer-4/stati/l 15.. .dlya.. .karera

30. Интернет-сайт uecs.ru>instrumentalnii-metody-ekonomiki/item/...

31. Интернет-сайт grinikkos.com>view_post.php?id=16

32. Ржевский B.B. Открытые горные работы. Часть I: Процессы открытых горных работ. М.: Недра, 1985. - 549 с.

33.Новожилов М.Г., Тартаковский Б.Н., Четверик М.С. Горногеометрический анализ и режим горных работ карьеров. Киев: Наук, думка, 1971.- 144 с.

34. Рутковский Б.Т. Блоковый способ отработки карьерных полей с большим простиранием Разработка угольных месторождений открытым способом, 1972. - Вып. 1. - С. 82 - 87.

35. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров. М.: Недра, 1970. - 320 с.

36. Осминин Д.В. Применение комплексов глубокой разработки пластов при открыто-подземном способе разработки угольных месторождений / Осминин Д.В., Ромашкевич A.A. // Материалы 5-й Международной научно-технической конференции: Современные технологии освоения минеральных ресурсов, СФУ, 2007, с. 115-118.

37. Осминин Д.В. Состояние и направления совершенствования технологии отработки угольных пластов с использованием КГРП // Известия вузов. Горный журнал, 2008, №2, Екатеринбург: УТТУ, с.3-6.

38.Осминин Д.В. Направления совершенствования технологии разработки угольных пластов с использованием комплексов глубокой разработки пластов (КГРП) / Зубов В.П., Осминин Д.В. //Горный информационно-аналитический бюллетень Ml ГУ №5, 2008, с.25-29.

39.Осминин Д.В. Выемка угля в бортах разрезов с использованием комплексов глубокой разработки пластов / Зубов В.П., Осминин Д.В. //Горный Журнал №5, 2008, с.37-40.

40. Интернет-сайт dslib.net>geo-tachnology/obosnovanie-shem-...

41. Руппенейт K.B. Определения давления на междукамерные и барьерные целики. В кн.: Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. М., изд-во АН СССР, 1962, с 17 33 (Тр. ИГД им. Скочинского А. А.).

42. Руппенейт К. В. Давыдова Н. А. Обоснование инженерного метода определения давлений на междукамерные целики. В сб. «Физико-механические свойства, давление и разрушение пород». Вып. 1. М., 1962г.

43. 42. Кузнецов Г.Н. Определение полной несущей способности кровли поземных выработок. Труды ВНИМИ. Вып. 22. Л., 1950.

44. Рекомендации по расчету целиков. Л.: Изд. ВНИМИ, 1983. - 78 с.

45. Нецветаев А.Г., Репин Л.Н., Соколовский A.B., Юткин A.B. Первый российский опыт применения технологии глубокой разработки угольных пластов: устойчивость массива и потери угля недрах. Уголь, 2004, №12.

46. Орлов З.А. Применение системы HIGWALL для выемки угля с уступа разреза (краткий обзор состояния работ в США и Австралии// Открытые горные работы. 2000.- №2.- С. 54 - 56.

47. Нецветаев А.Г., Репин Л.Н., Соколовский A.B., Кучеренко A.B. Обоснование геомеханических параметров выемки угля с применением комплексов глубокой разработки пластов (КГРП). Уголь, 2005, №5.

48. ИНСТРУКЦИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ И НОРМИРОВАНИЮ ПОТЕРЬ УГЛЯ (СЛАНЦА) ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ РД 03-306-99. Утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 11.08.99 № 62.

49. Syd S. Peng. Longwall Mining. — West Virginia University, 2006. — 621 p.

50. Steve Fiscor. Total Number of Longwall Faces Drops Below 50 // Coal Age, № 2, 2009, pp. 24-32.

51. Syd S. Peng. Coal Mine Ground Control. — West Virginia University, 2008. — 750 p.

52. Худин Ю. Л. и др. Некоторые результаты применения на шахтах России технологических схем высокопроизводительной отработки угольных пластов // Уголь. — 2004. — № 10. —

53.Интернет- сайт pauded.at.ua>news/rekordsmeny_ugledobychi/...

5 4.Интернет-сайт israel7.ru>News/Flash.aspx/250040

55. MiningWiki.ru>wiki/OaxTa_«KoTHHCKan». Интернет-сайт.

56.Интернет-сайт pandia.ru>text/77/283/89235.php.

57. Бобнев Ю.Н. Обоснование необходимости перехода работы шахт по схеме "лава-шахта" // Труды международной научной конференции "Наука и образование ведущий фактор стратегии " Казахстан-2030", посвященной 100-летию со дня рождения академика К.И.Сатпаева (29-30 июня 1999 г.) // Караганда, 1999 г., С. 166 - 167.

58. Интернет-сайт ёю.асас1еппс.ги>Экономико-математические модели.

59.Столбова Т.Н. Исследование и прогнозная оценка параметров высокопроизводительных технологических схем угольных шахт. -Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МГГУ, 1977.

60. Методика анализа технико-экономических показателей угольных шахт. М.: ЦНИЭИуголь, 1973.

61. Майзель JI.JL; Ушакова Н.В. Методика комплексного сравнительного анализа работы угольных шахт. М.: ЦНИЭИуголь, 1982.

62. Евдокимов Ф.И.; Нехаев С.А. Влияние технико-экономического уровня предприятия на результаты его работы. М.: Уголь, август 1982.

63. Кулаков И.С. Кадастровые оценки угольных шахт. М.: Известия высших учебных заведений горного журнала №3, 1980.

64. Студенников A.A. Методика системной оценки работы угольных шахт. М.: ЦНИЭИуголь, 1984.

65. Ялевский В.Д. Разработка концепции создания крупных угольных технологических мбдульных комплексов в Кузбассе. // Автореф. диее. докт. техн. наук. Новосибирск, ИГД СО АН СССР, 1988. 45 с.

66. Ялевский В.Д., Федорин В.А. Угледобывающие предприятия нового типа в Кузбассе. /У Труды Всесоюзной конференции по развитию производительных сил Сибири "Угольный комплекс-90", Ленинск-Кузнецкий, 1990. -С. 52-55.

67. Ялевский В. Д., Федорин В. А. Научное обоснование горнотехнологической структуры угольных шахт мирового технико-экономического уровня в Кузбассе. // Уголь № 9, 1998. -С. 33-34.

68. Ильин В.И. Разработка рациональных способов воспроизводства вскрытых и подготовленных запасов на угольных шахтах Кузбасса. // Автореф. дисс. докт. техн. наук, М., 1987. 41 с.

69. Нагрузки на очистные забои действующих угольных шахт при различных горно-геологических условиях и средствах механизации выемки. Люберцы: ИГД им. A.A. Скочинского. 1996.

70. Отраслевая инструкция определения экономической эффективности капитальных вложений в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь, 2010.

71 .Интернет-сайт crm.alt-invest.ru.

72. Интернет-сайт сйп.гшПрограммное o6ecne4eHHe>invest/kadushin2.shtml.

73. Интернет-сайт unido.rmoverview/unido/.

74. Нормы технологического проектирования угольных и сланцевых разрезов. -М.: Минуглепром СССР, 1986. 102с.

75 .Интернет-сайт mining-fm.ru>... content/uploads/2013/ОЗ/Определение... 76. Осминин Д.В. Опыт открыто-подземной разработки угольных пластов с использованием комплекса HIGH WALL. // Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения: Труды 4-ой межрегиональной научно-практической конференции - Воркута: филиал СПГГИ (ТУ) "ВГИ", 2006, с. 93-98.

Приложение. Таблица 5.14. Сводные технико-экономические показатели отработки запасов Чертандинского месторождения

№ Показатели Единица измерения Вариант 1а (ОГР) Вариант 16 (ОГР + КГРП) Вариант 2 (ПГР)

Всего За год Всего За год Всего За год

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Балансовые запасы: - категорий А+В+С| | - категории С2 | тыс. т тыс. т 35 242 - 55 983 0 - 76 255 -

2 Проектные потери при добыче, всего - в том числе эксплуатационные % % - - -

3 Засорение % - -

4 Промышленные запасы 1 - по чистым угольным пачкам 1 - горной массы ( тыс. т тыс. т - - -

5 Запасы попутных полезных ископаемых и компонентов тыс. т - - _ - .

6 Годовая производственная мощность предприятия - по добыче - по переработке тыс. т тыс. т 2400 2400 2400 2400 3100 3100 3100 3100 3300 3300 3300 3300

7 Срок обеспеченности предприятия запасами (при полной произв. мощности) | лет 0,0 0,0 0,0

8 Период расчета | в т.ч. отработка запасов ! лет лет 18,0 15,4 - 20,0 17,4 - 22,0 19,0 -

9 Период выхода предприятия на полную производственную мощность лет 2,6 2,6 6,0

10 Объем (по горной массе) - добычи в период эксплуатации - переработки в период эксплуатации тыс. т тыс. т 32 000 32 000 2078 2078 40 889 40 889 2350 2350 52 180 52 180 2746 2746

11 Зольность: - добытого угля - товарной продукции | % % 26,4 7,0 26,4 7,0 25,6 7,0 25,6 7,0 35,8 7,0 35,8 7,0

12 Выход товарной продукции после обогащения % 70,9 70,9 70,7 70,7 64,7 64,7

№ 1 1 Показатели Единица Вариант 1а (ОГР) Вариант 16 (ОГР + КГРП) Вариант 2 (ПГР)

измерения Всего За год Всего За год Всего За год

1 [ 2 3 4 5 6 7 8 9

в т.ч. концентрата % 70,9 70,9 70,7 70,7 64,7 64,7

13 Объем товарной продукции | тыс. т 22 678 1473 28 894 1661 33 768 1777

14 Цена реализации единицы товарной продукции руб./т 1895 1895 1895 1895 1895 1895

15 Стоимость товарной продукции млн руб. 42 984 2 791 54 767 3 148 64 006 3 369

16 Инвестиционные затраты, всего млн руб. 13 474,9 - 14 295,6 - 13 220,2 -

в том числе:

- первоначальные капитальные вложения, всего млн руб. 7 614,2 - 7 836,4 - 7 238,4 -

из них:

- промышленное строительство | млн руб. 6 304,1 - 6 337,4 - 7 191,7 -

- природоохранительные мероприятия млн руб. 58,4 58,4 46,7 -

- обогатительная фабрика млн руб. 1 251,7 - 1 440,6 - 0,0 -

- капитальные вложения в период эксплуатации млн руб. 5 576,6 - 6 236,3 - 5 347,7 -

- оборотный капитал | млн руб. 221,9 - 223,0 - 134,1 -

- затраты на ликвидацию предприятия млн руб. 62,3 - 0,0 - 500,0 -

17 Удельные первоначальные капитальные затраты на 1 т производственной

мощности по добыче руб./т 3 173 - 2 528 - 2 193 -

18 Эксплуатационные затраты, всего млн руб. 30 259 1 965 33 128 1 904 37 662 1 982

- в том числе амортизация млн руб. 10 675 693 11 571 665 10 930 575

- налог на добычу полезного'ископаемого (НДПИ) млн руб. 1 088 71 1 390 80 1 774 93

19 Эксплуатационные затраты на 1 т горной массы, всего руб./т 945,6 945,6 810,2 810,2 721,8 721,8

- в том числе на добычу | руб./т 843,2 843,2 707,9 707,9 619,6 619,6

- на обогащение | руб./т 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

- на транспортировку | руб./т 2,3 2,3 2,3 2,3 2,1 2,1

20 Себестоимость единицы товарной продукции руб./т 1334,3 1334,3 1146,5 1146,5 1115,3 1115,3

21 Валовая прибыль (убыток) ! млн руб. 12 726 826,4 21 639 1243,6 26 345 1386,6

22 Налог на имущество | млн руб. 1 776 115,3 2 053 118,0 1 766 92,9

23 Налогооблагаемая прибыль | млн руб. 10 950 711,0 19 586 1125,6 24 579 1293,6

\

№ 1 , Показатели 1 Единица измерения Вариант 1а (ОГР) Вариант 16 (ОГР + КГРП) Вариант 2 (ПГР)

Всего За год Всего За год Всего За год

1 2 3 4 5 6 7 8 9

24 Налог на прибыль млн руб. 2 263,9 147,0 3 984,7 229,0 5 092,9 268,0

25 Чистая прибыль (убыток) [ млн руб. 8 685,9 564,0 15 600,8 896,6 19 486,4 1025,6

26 Ставка дисконтирования 1 - Чистый дисконтированный доход - Индекс доходности - Срок окупаемости капитальных вложений % млн руб. доли ед. лет 0% 5730,7 I,75 II,3 - 0% 15712,5 3,01 9,1 - 0% 16615,8 4,21 11,4 -

27 Ставка дисконтирования - Чистый дисконтированный ^ - Индекс доходности - Срок окупаемости капиталы [ОХОД шх вложений % млн руб. доли ед. лет 10% -1011,6 0,87 18,0 - 10% 937,5 1,12 15,2 - 10% 822,4 1,16 18,9 -

28 Внутренняя норма доходности % 7,5% - 11,8% - 11,4% -

29 Бюджетная эффективность млн руб. 5 806 - 8 159 - 11 406 -

I

V/1