Обоснование технологии формирования временно нерабочего борта при отработке мульдообразных залежей угля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Василевский, Владимир Олегович

• Василевский, Владимир Олегович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Василевский, Владимир Олегович

ВВЕДЕНИЕ.

I. ЭТАПНАЯ РАЗРАБОТКА МУЛЬДООБРАЗНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЯ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ научно-технической литературы и проектных решений по порядку разработки мульдообразных месторождений.

1.2. Анализ технической литературы и практического опыта по формированию и конструкции временных нерабочих бортов карьеров.

1.3. Анализ технической литературы и практического опыта по ведения горных работ при формировании временно нерабочих бортов.

1.4. Цель, задачи и методы исследования.

II. ФОРМИРОВАНИЕ ВРЕМЕННО НЕРАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА

2.1. Конструкция, устойчивость и местоположение временно нерабочего борта.

2.2. Исследование формирования временно нерабочего борта карьера.

2.2.1. Формирование временно нерабочего борта при равномерном режиме горных работ.

2.2.2. Формирование временно нерабочего борта при возрастающем режиме горных работ.

2.2.3. Формирование временно нерабочего борта при убывающем режиме горных работ.

2.2.4. Обоснование рационального графика режима горных работ при формировании временно нерабочего борта.

Выводы по главе II.

III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ВРЕМЕННО НЕРАБОЧЕГО БОРТА

3.1. Горные работы при формировании временно нерабочего борта карьера.

3.2. Параметры технологических схем ведения горных работ при формировании временно нерабочего борта карьера.

3.3. Определение параметров технологических схем ведения горных работ при формировании временно нерабочего борта.

3.4. Исследование технологических схем ведения горных работ на уступах при формировании временно нерабочего борта карьера.

Выводы по главе III.

IV. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ВРЕМЕННО НЕРАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА

4.1. Геометризация и определение параметров формируемого временно нерабочего борта.

4.2. Определение параметров технологии формирования временно нерабочего борта.

4.3. Управление режимом горных работ при формировании временного нерабочего борта карьера.

Выводы по главе IV.

V. ВРЕМЕННО НЕРАБОЧИЙ БОРТ РАЗРЕЗА "НЕРЮНГРИНСКИЙ"

5.1. Анализ существующей горно-технологической ситуации и перспектив дальнейшего ведения горных работ на угольном разрезе

Нерюнгринский".

5.2. Определение параметров технологии формирования временно нерабочего борта для условий Нерюнгринского угольного месторождения.

5.3. Построение календарного плана горных работ по формированию временного нерабочего борта карьера для условий Нерюнгринского угольного месторождения.

5.4. Определение экономического эффекта от реализации предложенного варианта формирования временно нерабочего борта

Выводы по главе V.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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 зависимости; S 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.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Василевский, Владимир Олегович

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 задачи -обоснования 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 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Василевский, Владимир Олегович, 2007 год

1. Адигамов Я.М. Учет возможности оставления временных нерабочих бортов при определении предельной глубины карьера. В кн.: Совершенствование методов разработки рудных месторождений. - М.: Недра, 1966, с. 140-143.

2. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. М.: Недра, 1981.-278 с.

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

4. Арсентьев А.И., Бондарь А.П., Грачев Ф.Г. и др. Система разработки поперечными заходками без разрезных траншей. М.: Наука, 1969. 166 с.

5. Арсентьев А.И., Советов Г.А., Хохряков B.C. и др. Планирование развития горных работ на карьерах. М.: Недра, 1972.

6. Астахов А.С., Краснянский Г.Л. Экономика горного предприятия. М.: АГН, 1997.-327 стр.

7. 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

8. Василевский В.О. Формирование временно нерабочего борта разреза "Нерюнгринский" в плане и регулирование режима горных работ. М.: Горный информационно-аналитический бюллетень-2007 г.- №1. - С.58-63.

9. Василевский В.О. Формирование временно нерабочего борта при отработке мульдообразных залежей угля М.: Маркшейдерия и недропользование - 2007 г.- № 1-2 - С.30-32.

10. 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.

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

12. Васильев Е.В., Меныионок ПЛ. Вскрытие карьерных полей с пологим и наклонным залеганием пластов при продольном подвигании уступов. В кн.: Новое в теории проектирования и технологии открытых горных работ. -Новосибирск, 1974. - с. 107 - 120.

13. Варийчук М.И. Исследование процессов производства вскрышных работ методами математического моделирования. Автореф. дисс. на соиск. учен, степ. канд. техн. наук. М.: МГГУ, 1969. - 23 стр.

14. Виницкий К.Е. Оптимизация технологических процессов на открытых разработках. М.: Недра, 1976. - 280 с.

15. Гавришев С.Е. Обоснование рациональной последовательности формирования рабочей зоны карьеров при разработке крутопадающих месторождений. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. СПб.: МГГУ, 1990.-22 стр. ;

16. Галкин В.А., Сидоренко В.Н. и др. Проектирование горных работ при формировании карьерного пространства зонами концентрации. -Магнитогорск.: Изд-во МГМИ, 1991. 57 стр.

17. Григорьев С.Н. Обоснование порядка разработки мульдообразных залежей угля одним карьером. Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук.

18. Григорьев С.Н., Голубенко А.В. Разрез «Нерюнгринский». в новых условиях хозяйствования. Опыт, проблемы, перспективы. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. - 1999. № 2. - с. 235-237.

19. Дерябин А.А. Разработка технологии вскрышных работ широкими панелями при использовании мощных экскаваторно-автомобильных1. М.: МГГУ, 196 стр.комплексов. Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. М.: МГИ, 178 стр.

20. Ильин С.А. Технология открытой разработки нагорных месторождений. -М.: МГГУ, 2000-НО стр.

21. Ильин С.А. Нагорные карьеры мира. Часть 1. Нагорные карьеры дальнего зарубежья. М.:ИАЦ ГН, 1993 224 стр.

22. Линев В.П. Совершенствование методов проектирования развития рабочей зоны глубоких карьеров. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. С-Пб.: МГГУ, 1968.-21 стр.

23. Мельников Н.В., Арсентьев А.И., Газизов М.С. и др. Теория и практика открытых разработок. М.: Недра, 1973. - 63 6 с.

24. Мустафина A.M., Гурьевский Б.А. Взаимоувязка параметров горных работ при формировании трассы железнодорожных путей на временных целиках в глубоких карьерах. В кн.: Глубокие карьеры. - Киев, Наукова думка, 1973, с. 97-104.

25. Оводенко Б.К., Аршинов С.С. Временные нерабочие борта в карьерах. -JL: Наука, Ленингр. отд., 1977. 122 стр.

26. Оводенко Б.К. Управление горными работами на карьерах. М.: Недра, 1978.- 192 с.

27. Осипов Б.М. Интенсификация использования мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ, канд. техн. наук. М.: МГГУ, 1985. - 21 стр.

28. Проект строительства 1 очереди разреза Талдинский ПО Кемерово-уголь (пересмотр). Новосибирск, Сибгипрошахт, 1983. 201 с.

29. Проект строительства 1 очереди разреза Талдинский ПО Кемерово-уголь (пересмотр). Новосибирск, Сибгипрошахт, 1987.-212 с.

30. Проект на строительство разреза "Тугнуйский" ПО Востсибуголь. Первая очередь. Кн. 1 п. Пояснительная записка (пересмотр 1987). -Востсибгипрошахт. Иркутск, 1987. 276 с.

31. Полищук А.К., Полищук Г.К., Михайлов A.M. Оптимизация развития открытых горных работ. -М.: Недра, 1976. 153 с.

32. Разработка и обоснование параметров технологии открытой угледобычи на разрезе «Нерюнгринский» на этапах перехода горных работ к отработке пласта «Мощный». Отчет о НИР № ТО-425. М., МГГУ, 2003, 106 с.

33. Разработка рекомендаций по максимальным параметрам устойчивости борта на Северном участке разреза "Нерюнгринский", Отчет о НИР № УН-118-02. СПб, ВНИМИ, 2003, 42 с.

34. Репин JI.H. Обоснование зон работы автомобильного и железнодорожного транспорта на разрезах центрального Кузбасса с учетом уровня потерь угля. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -М.: МГГУ, 1988.-20 стр.

35. Ржевский Б.В. О создании разрезов особо большой мощности.;- Уголь, 1982, № 11, с. 17-20.

36. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 1. Производственные процессы. М.: Недра, 1985. - 639 с.

37. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 2. Технология и комплексная механизация. М.: Недра, 1985. - 549 с.

38. Ржевский В.В. Режим горных работ при открытой добыче угля и руды. -М.: Углетехиздат, 1957. 200 с.

39. Ридель Р.И., Мелехов Д.П., Супрун В.И. О порядке отработки Экибастузского месторождения с целью ускоренного перехода к использованию внутренних отвалов. Уголь, 1989, № 4, с. 22-27.

40. Рутковский Б.Т. Блоковый способ отработки карьерных полей с большим простиранием. В кн.: Разработка угольных месторождений открытым способом. - Кемерово, КузПИ, 1972, - с. 81-87.

41. Савицкий Е.В. Обоснование технологических параметров разработки глубоких железнорудных карьеров высокими уступами. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. М.: МГГУ, 1996. - 21 стр.

42. Сидоренко В.Н. Повышение эффективности эксплуатации глубоких карьеров с автомобильным транспортом формированием зон концентрации горных работ. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. С-Пб.: МГГУ, 1988.-22 стр.

43. Степанов В.А. Исследование технологии разработки наклонных и крутопадающих залежей этапами. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. М.: МГГУ, 1973. - 20 стр.

44. Супрун В.И. Принципы открытой разработки мульдообразных залежей. Сб. статей "Горные науки и промышленность". М.: Недра. - 1989. - с, 282

45. Супрун В.И. Формирование отвальных массивов при отработке крупных угольных брахисинклиналей. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. - М.: МГГУ, 1996. - 31 с.

46. Супрун В.И., Мелехов Д.П., Минахметов К.М. Порядок отработки крупных мульдообразных залежей. М.: ЦНИЭИуголь, 1988. - 125 стр.

47. Технический проект строительства разреза Нерюнгринский Южно-^/Якутского угольного комплекса (пересмотр). Том VIII, Пояснительная 'записка, кн. 2, Горно-транспортная часть. Новосибирск. Сибгипрошахт,

48. Томаков П.И., Варийчук М.И. Перспективы развития Экибастузского месторождения. Уголь, 1982, № 9, с. 25-27.

49. Томаков П.И., Манкевич В.В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. М.: Издат. МГГУ, 1995. - 610 стр.

50. Томаков П.К, Терещенко А.П. Разработка уступов блоками на экибастузских разрезах. Уголь, 1976, № 10., стр. 12-16.

51. Федотов И.П., Виннш}кий JI.C. Открытая разработка сложно-структурных угольных пластов. М.: Недра, 1982. - 215 стр.

52. Хохряков А.В. Оценка эффективности инвестиционных проектов открытых горных разработок. Уч. пособие Изд-во УГГА, 1996. 180 с.

53. Хохряков B.C. Проектирование карьеров. М.: недра, 1980. - 336 с293.

54. Хохряков B.C., Церенщиков П.Т. Поэтапное развитие горных работ на карьерах. М.: Цветметинформация, 1968. - 54 с.

55. Чаплыгин Н.Н., Островский Э.Ю., Попов А.А. Исследование параметров временно нерабочего борта при отработке карьеров этапами. В кн.: Технологические и экономические аспекты развития открытой разработки месторождений. -М.: Наука, 1974, с. 55-69.

56. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л.: ВНИМИ, 1972.-165 с.

57. Шатуев В.И. Определение параметров поэтапной разработки крутопадающих месторождений в условиях перехода к рыночной экономике. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. С-Пб.: МГГУ, 1992. -22 стр.

58. Шешко Е.Ф., Ржевский В.В. Основы проектирования карьеров. М.: Углетехиздат, 1958. - 335 с.

59. Щадов М.И. Избранные труды. М.: МГГУ, 1997. - 296 с.

60. Щадов М.И., Виницкий К.Е., Потапов М.Г. и др. Развитие техники и технологии открытой угледобычи. М.: Недра, 1987. - 237 с.

61. Юматов Б.П., Бунин Ж.В. Строительство и реконструкция рудных карьеров. М.: Недра, 1978. - 205 стр.