Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование параметров открытой технологии разработки сближенных пологих и наклонных угольных пластов Галимьянов Алексей Алмазович

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Галимьянов Алексей Алмазович. Обоснование параметров открытой технологии разработки сближенных пологих и наклонных угольных пластов: диссертация ... кандидата Технических наук: 25.00.22 / Галимьянов Алексей Алмазович;[Место защиты: ФГБОУ ВО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова], 2016

Введение к работе

Актуальность. Развитие рыночной экономики России приводит к вытеснению с рынка неэффективных угледобывающих предприятий. Для обеспечения их устойчивого развития необходимо повысить производительность труда при снижении уровней риска. За последние пятнадцать лет произошло техническое и технологическое обновление производства устойчиво функционирующих предприятий за счет собственных средств и привлечения инвестиций. Это способствовало повышению добычи угля в России за период 2000 – 2015 годы на 37%, с 257,9 млн. т, до 352 млн. т.

В системе организации производства угольного разреза технология отработки и безопасность являются важными составляющими. Особенно это важно для горнодобывающих предприятий, разрабатывающих угольные месторождения в особых условиях сближенных наклонных пластов в суровых климатических условиях.

С переходом на рыночную экономику все большее количество угля экспортируется в различные зарубежные страны, в связи с чем возросли требования к качеству угля. Если внутренний рынок удовлетворяет зольность угля, возникающая, в том числе и при рыхлении угольного пласта буровзрывным способом, то зарубежных партнёров такая зольность и теплота сгорания угля не устраивают. По этой причине около десяти лет назад угледобывающие предприятия перешли на селективную выемку пологопадающих пластов угля с помощью тяжёлой бульдозерной техники.

Селективная отработка угольных пластов – процесс более трудоёмкий и затратный по сравнению с валовой выемкой. В связи с этим становится особо актуальной задача обосновать рациональную технологию открытой разработки сближенных наклонных каменноугольных пластов, позволяющую за счёт применения специальных технологических схем и технических решений снизить затраты на взрывное рыхление вскрышных пород при одновременном повышении безопасности работ и облегчении селективной выемки угля, обосновать такие технологические схемы, которые облегчат селективную выемку угля при обеспечении качества и безопасности работ.

Степень разработанности темы. Проведены многочисленные исследования в области использования механических способов подготовки к выемке и выемки вскрышных пород и угля. Так, фирмой Wirtgen создана линейка фрезерных комбайнов для разработки горных пород и углей крепостью до f = 10. Такие машины успешно ведут селективную выемку угольных пластов горизонтального или близкого к нему залегания. Однако, использование таких машин на наклонных пластах не обеспечивает селективной разработки угольных пластов, особенно сложного строения. Поэтому подготовка к выемке вскрышных пород в таких условиях возможна только буровзрывным способом.

Школы отечественных учёных под руководством академика Н. В. Мельникова, профессора Г. П. Демидюка провели широкие исследования по увеличению времени воздействия продуктов взрыва на массив с применением простейших ВВ и конструкций зарядов с воздушными полостями. Опираясь на результаты этих исследований, автор сумел обосновать рациональный метод разработки пологопа-дающих пластов при помощи буровзрывного способа, суть которого заключается

в том, что одновременному взрыванию подлежит лежачий и висячий породный бок, при разупрочнении угольного пласта без изменения его параметров в пространстве.

Цель – разработка методики определения параметров открытой разработки группы сближенных пологих и наклонных угольных пластов, достижение которых обеспечивает рост производительности работ по подготовке их к селективной выемке.

Идея – существенное повышение производительности при отработке сближенный пологих и наклонных угольных пластов достигается использованием технологических схем сплошной подготовки массива горных пород путём совместного взрывного рыхления вмещающих пород с угольным пластом и их селективной выемки.

Объект исследования – массив пологих и наклонных угольных пластов на примере Ургальского каменноугольного месторождения, разрабатываемого разрезом «Буреинский».

Предмет исследования – новая технология и параметры открытой разработки группы сближенных наклонных угольных пластов на основе совместного взрывного рыхления вскрышных пород при минимальном воздействии на угольный пласт сложной структуры для последующей селективной выемки угля механическим способом.

Задачи исследования:

обобщить опыт разработки наклонных угольных пластов и установить факторы, влияющие на её эффективность;

изыскать новую, более прогрессивную технологию (схемы) разработки сближенных угольных пластов на типичных месторождениях;

уточнить влияние забойки и воздушных полостей в скважинном заряде на эффективность рыхления разнопрочных и мёрзлых пород и разработать рациональную конструкцию заряда для управления развалом взорванной горной массы и снижения затрат на подготовку к разработке сближенных пластов угля в массиве сложного строения;

обосновать параметры технологии открытой разработки группы угольных
пластов с селективной разработкой вскрышных пород при минимальном воздей
ствии на угольный пласт сложной структуры для последующей селективной вы
емки угля механическим способом;

провести опытно-промышленную апробацию технологии открытой совмест
ной разработки сближенных наклонных каменноугольных пластов методом вало
вого взрывного рыхления и оценить её технико-экономическую эффективность;

Методы исследований. В процессе выполнения диссертационной работы использован комплекс методов исследования: научный анализ и обобщение литературных и патентных материалов, производственных данных по современным технологиям отработки угольных пластов с применением буровзрывных работ; физическое моделирование; полигонные и промышленные испытания новых технических решений с применением современной измерительной аппаратуры; технико-экономическая оценка результатов испытаний.

Научные положения, представляемые к защите:

  1. Эффективность использования горного и транспортного оборудования при разработке сближенных наклонных угольных пластов достигается применением технологических схем подготовки массива горных пород при освоении угольных месторождений, обеспечивающих уменьшение более чем в два раза количества и длительности циклов основных технологических процессов посредством сплошной подготовки к выемке вскрышных пород и угля.

  2. Сокращение количества и длительности технологических циклов при подготовке сближенных наклонных угольных пластов достигается: высотой уступа, определяемой технически параметрами буровзрывного и выемочного оборудования при максимально возможной глубине бурения данного бурового оборудования; размерами подготавливаемых блоков - определяемых количеством наклонных пластов и производственной мощностью разреза; соотношением сетки и количества скважин, определяемых их глубиной, углом наклона и количеством принятых к разработке угольных пластов.

  3. Сплошная подготовка массива достигается камуфлетным взрыванием, обеспечивающим разрыхление вмещающих пород при сохранении довзрывной структуры сближенных наклонных угольных пластов. Усиление эффекта камуфлетного взрывания достигается использованием рациональной конструкции скважинных зарядов, включающей короткую комбинированную каменно-засыпную забойку над воздушным промежутком и уменьшенный заряд ВВ, величина которого чётко увязана со свойствами и мощностью разрыхляемого слоя пород междупластья, а также за счёт применения интервалов замедления более 170 мс.

Научная новизна работы:

1. Разработана методика обоснования параметров открытой технологии и ос
новных элементов системы разработки разреза: длина фронта работ; высота до
бычного уступа; ширина заходки, основанная на дополнительном учёте времени
запирания продуктов взрыва в полости массива при расчёте параметров буро
взрывных работ с бурением скважин через сближенные совместно залегающие
угольные пласты.

  1. Обоснована эмпирическая зависимость для определения высоты скважинных зарядов для камуфлетного рыхления пород междупластья сближенных угольных пологих или наклонных угольных пластов.

  2. Впервые установлено, что эффект камуфлетного рыхления при совместном взрывании сближенных пологих или наклонных угольных пластов с вмещающими породами с щадящим воздействием на угольный пласт за счёт сочетания воздушных полостей в торцах скважинного заряда, простейших ВВ типа гранулитов с короткой комбинированной забойкой и увеличенными интервалами замедления – между скважинами в ряду от 29 мс/м, а между рядами скважин – от 33 мс/м., позволяет регулировать зону дробления и снизить расход ВВ на 10-12 % при сохранении качества рыхления разнопрочных и мёрзлых горных пород.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается использованием апробированных методов полноразмерного физического моделирования параметров технологических схем, проведённых в лабораторных, полигонных и производственных условиях, сходимостью их результатов, внедре-

нием результатов работы на предприятии с высоким экономическим эффектом, апробацией результатов на международных конференциях, симпозиумах, признанием новизны и защитой приоритета работ патентами Российской Федерации. Практическую ценность работы составляют:

- технологические схемы открытой селективной разработки уступов, вклю
чающих группы угольных пластов, внедрение которых позволяет исключить рис
ки негативных событий, обусловленные отдельной отработкой междупластий при
традиционных схемах разработки, и существенно снизить затраты на подготовку
вскрышных пород к выемке;

конструктивные решения и техническое задание на изготовление забоечной машины для механизации процесса формирования короткой комбинированной каменно-засыпной забойки, что позволяет повысить производительность труда на забоечных работах;

внедрение предложенной технологии подготовки к выемке мёрзлых грунтов на разрезе "Буреинский" АО "Ургалуголь", что позволило снизить расход ВВ не менее чем на 15 %.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований по обоснованию параметров подготовки к выемке разнопрочных и мёрзлых вскрышных пород внедрены на Ургальском каменноугольном месторождении с фактическим годовым экономическим эффектом более 45 млн. руб.

Личный вклад автора заключается в:

- обобщении и анализе отечественного и зарубежного опыта разработки уступов в сложно структурных массивах горных пород и постановке на его основе задач исследования;

разработке и внедрении в практику работы предприятия АО «Ургалуголь» технологии открытой селективной разработке наклонных угольных пластов с взрывным рыхлением вскрышных пород одновременно с угольными пластами при сохранении их структуры;

разработке методик и проведении экспериментальных массовых взрывов по установлению зависимостей параметров технологии открытой селективной отработки группы сближенных угольных пластов путём совместного взрывного рыхления с вмещающими породами с применением зарядов рациональной конструкции и усовершенствованной забоечной машины.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации доложены и получили одобрение на Международных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, 2014-2016 гг.), на II международной научно-практической конференции "Открытые горные работы в XXI веке" (г. Красноярск, 2015 г.), на научных семинарах кафедры "Транспортно-технологические системы в строительстве и горном деле" Тихоокеанского государственного университета (г. Хабаровск, 2013-2016 гг.), НИИОГР (г. Челябинск, 2015 г.), на технических советах ОАО "Ургалуголь" (р. п. Чегдомын, 2013-2015 гг.), на молодёжном научно-практическом форуме "Горная школа – 2016" (Кемеровская обл., Новокузнецкий район, село Костенко-во), на Х-й ежегодной Международной научно-практической конференции "Передовые технологии в горном деле" (Кыргызская Республика, 2016 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 22 опубликованных работах, включая 1 статью в изданиях, включённых в международную базу научного цитирования SCOPUS, 11 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 10 патентов РФ на изобретения и полезные модели.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов основного текста и заключения, изложенных на 162 страницах машинописного текста, включает в себя 10 таблиц, 108 рисунков, список использованных источников, содержащий 137 наименований, и приложение.