Содержание к диссертации
ГЛАВА 1. Состояние изученности проблемы качества угля и
-
Анализ состояния вопроса качества угля на
угледобывающих предприятиях 13
-
Аналитический обзор научно-технических исследований и публикаций в области контроля и управления качеством угля .... 15
-
Состояние проблемы качества угля на буроугольных
разрезах Восточного Забайкалья 17
ГЛАВА 2. Исследование и анализ факторов, влияющих на обеспечение
-
Характер исследования качества углей на различных
стадиях геолого-разведочных работ 32
-
Анализ факторов, влияющих на качество угля при
разработке месторождения 35
-
Анализ использования методов автоматического и
приборного показателей качества углей 41
ГЛАВА 3. Теоретическое и экспериментальное обоснование методов
-
-
-
-
-
Анализ средних данных по теплоте сгорания,
полученных при подсчете запасов 62
-
-
Аналитические исследования и теоретические обоснования методики оперативного контроля радиационно-гигиенических параметров качества угля
-
Условия образования урановых оруденений в
угленосных отложениях Кутинской свиты 66
ГЛАВА 4. Разработка, внедрение методических основ системы оперативного контроля качества угля, практическая реализация и их эффективность 72
Разработка методики построения погоризонтных карт
качества угля 72
-
Определение зависимости аналитического параметра
от зольности 79
Определение порога обнаружения зольности угля
методом РРО 93
Методика расчета низшей теплоты сгорания в зависимости от влажности и зольности на рабочее состояние топлива
для углей Уртуйского месторождения 94
-
Результаты анализа расчетных и фактических данных
по низшей теплоте сгорания за 2003-2005 гг 100
Методика и техника проведения радиационно- гигиенического контроля качества угля на
технологических этапах разработки месторождения 105
ПРИЛОЖЕНИЯ 141
Введение к работе
Ископаемый уголь - первый из используемых человеком видов минерального топлива.
К началу XX в. используемый уголь являлся основным источником тепла и энергии и имел определяющее значение в экономике промышленно развитых стран. Доля его в мировом энергетическом балансе мира в начале века составляла 93 %. В связи с внедрением более эффективных источников энергии (нефть, газ, гидроэнергия, атомная энергия) к 50-м гг. она снизилась до 56 %, а к 90-м гг. до 29 %. Наблюдается быстрорастущая тенденция снижения доли вклада угля в мировом энергетическом балансе и замещение его газом. В России в 2002 г. доля угля в ТЭК составляла всего 17,1 % , а газа - 51,6 %. Электростанции в России употребляли угля всего 28,3 % , газа - 66,6 %. До настоящего времени Россия остается на последнем месте в мире по производству электроэнергии на угольном топливе, располагая 12 % разведанных мировых запасов угля и занимая по объему его экспорта восьмое место в мире.
Состояние топливно-энергетического комплекса России в значительной мере влияет на ее экономическое благополучие. И совокупность возникающих в нем проблем может вызвать угрозу энергетической безопасности страны. Одной из наиболее значимых проблем является высокая зависимость энергоснабжения от потребления природного газа, которая составляет 50 % в общем топливном балансе и 67 % в балансе теплоэлектростанций. Наращивание объемов использования природного газа на топливные нужды, существенно влияет на надежность системы энергоснабжения страны и приводит к экономически неэффективному использованию этого уникального природного ресурса. Развитые европейские страны используют только 20 % природного газа на выработку электроэнергии, остальной объем электроэнергии вырабатывают, используя уголь.
Уголь является наиболее обеспеченным разведанными и промышленными запасами энергетическим сырьем [37, 38, 86]. Доля выработки электроэнергии на угле составляет в Китае - 72 %, в Германии - 54 % и в США - 52 %. В России же на угле вырабатывается менее пятой части электроэнергии, хотя по производству угля она занимает пятое место в мире после Китая, США, Индии и Австралии. По прогнозу Международного энергетического агентства в середине нынешнего столетия в мировом топливно-энергетическом балансе будет преобладать уголь, запасов которого хватит на шесть веков, причем на долю угля приходится около 90 % энергетического потенциала полезных ископаемых органического происхождения, пригодных для промышленной разработки. Мировое потребление энергоресурсов возрастет в 1,4 раза (до 17,3 млрд т) условного топлива, в том числе угля до 5 млрд т условного топлива (в 1,5 раза) [91].
В валовом продукте ТЭКа доля угольной продукции составляет 3,6 %, а в общем объеме промышленной продукции России всего 1 %. Угольная промышленность в настоящее время находится в стадии коренных структурных преобразований. В России на сегодняшний день действуют 240 угледобывающих предприятий, в том числе 97 шахт и 143 разреза. Годовой объем добычи угля составляет порядка 300 млн т. Уголь потребляется во всех 89 субъектах Российской Федерации, а добывается в 24. Основными потребителями угля на внутреннем рынке являются электростанции и коксохимические заводы.
Меняется экономическая основа функционирования отрасли. Сегодня она формирует свои финансовые ресурсы только за счет реализации продукции. Немаловажную роль в позитивных изменениях в угольной отрасли, наблюдаемых в 1999-2005 гг., сыграло качество угольной продукции. Поэтому перед угледобывающими предприятиями стоит одна из важнейших задач - коренное улучшение качества угля, так как от этого напрямую зависит его конкурентоспособность на рынке энергетического топлива. Формируется действенная система управления качеством углей, которая должна обеспечивать защиту товарного российского рынка, окружающей среды от некачественной угольной продукции. Уголь должен точно соответствовать требованиям различных групп потребителей и соответствовать требованиям экологической безопасности.
Актуальность темы исследования. Качество полезного ископаемого и его технологические свойства являются одними из важнейших природных факторов при экономической оценке месторождения. Ошибки в оценке качества любых видов сырья выявляются и негативно влияют на экономику предприятия с самого начала эксплуатационных работ.
С позиции оценки качества, ценность ископаемых углей представляет вся добытая из недр угольная масса, а качество углей оценивается соответствием их определенных свойств требованиям ГОСТов, ОСТов, ТУ и соглашений с потребителем.
Требования потребителей к качеству углей в условиях насыщения рынка постоянно растут и весьма разнообразны, поэтому создание эффективных систем контроля на многих угледобывающих предприятиях считается одним из основных направлений работ. Контроль качества углей является неотъемлемой частью разработки месторождения. В процессе совершенствования горного производства, наряду со стандартными методами контроля качества углей, возникает необходимость применения современных методов, которые должны обеспечивать экспрессность, достаточную представительность анализируемого объема, возможность использования на различных этапах технологического процесса. Одним из возможных решений этого вопроса является разработка эффективной системы оперативного контроля, которая позволит управлять потоком добычи углей с учетом их качественных параметров, сократить время проведения лабораторных испытаний и снизить затраты на их проведение.
Цель работы заключается в разработке эффективных методик оперативного контроля качества добываемых углей на этапах технологического процесса от планирования до отгрузки потребителям.
Идея работы заключается в том, что повышение потребительских качеств углей достигается с применением комплексной системы оперативного контроля зольности, низшей теплоты сгорания и их радиационно- гигиенических параметров, при планировании добычных работ, формировании грузопотоков и отгрузке потребителям.
Основные задачи работы - анализ состояния проблемы качества углей и методов оперативного контроля и управления качеством на угледобывающих предприятиях; обобщение и анализ качественных характеристик углей на основных месторождениях Восточного Забайкалья, разрабатываемых открытым способом; выбор, обоснование, апробация и внедрение эффективных методик контроля качества углей для оперативного управления потоком добычи; разработка комплексной методики формирования добычных блоков с помощью секционно-погоризонтных карт качества; разработка комплексной методики оперативного контроля зольности углей рентгенорадиометрическим опробованием (РРО), определения низшей теплоты сгорания и радиационно-гигиенических параметров добываемых углей для формирования партий товарной продукции.
Объект исследования - угольные месторождения Восточного Забайкалья, разрабатываемые открытым способом.
Предмет исследования - методы контроля и управления качеством при оперативном планировании технологических процессов добычи угля, формировании и отгрузке партий товарной продукции.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использован комплекс методов исследований: анализ результатов детальной разведки и эксплуатационно-разведочного бурения; анализ нормативно-технической и научно-методической документации, результатов химических, теплотехни- ческих, гранулометрических, рентгенорадиометрических, спектральных, рентгеноспектральных методов исследования углей; статистическая обработка данных; натурные исследования инструментальных методов определения качества угля по зольности и содержанию естественных радионуклидов, технико-экономический анализ эффективности предложенных методов оперативного контроля качества угля.
Научные положения, выносимые на защиту: эффективное управление качественным составом транспортного потока добытого угля достигается оптимальным планированием добычных работ, путем секционного погоризонтного картирования запасов; методика экспресс-контроля зольности угля рентгенорадиометриче- ским опробованием (РРО) и низшей теплоты сгорания расчетным методом, позволяющая оперативно формировать партии угля требуемого качества; комплексная методика оперативного контроля радиационно-гигиени- ческих параметров качества угля на этапах технологических процессов добычи, формирования грузопотоков, отгрузки потребителям, обеспечивающая радиационную безопасность добычи, транспортирования и потребления угля.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами экспериментально-промышленных исследований по контролю качества углей с результатами независимых лабораторий, с достоверностью 85-90 %.
Научная новизна работы: впервые разработана и обоснована методика секционно-погори- зонтного картирования эксплуатационных запасов, при открытой разработке сложноструктурных месторождений, позволяющая эффективно управлять качественным составом транспортного потока добытого угля; выявлены зависимости вторичных спектров гамма-излучения от зольности, при рентгенорадиометрическом опробовании углей. При этом установлено, что между аналитическим параметром, представленным отношением однократно-рассеянного излучения к характеристическому излучению железа, и зольностью существует устойчивая корреляционная связь, описывающаяся математической моделью регрессии:
А<1= ехр (4,89 - 0,389 х П), где П - аналитический параметр;
3) впервые выявлена вариативность радиационных показателей углей на этапах планирования, добычных работ, транспортирования и отгрузки угля потребителям, позволяющая обосновать комплексную методику оперативного контроля их радиационно-гигиенических параметров.
Практическая ценность работы: разработана и внедрена методика составления секционно-погоризон- тных карт качества углей, которые используются при планировании добычи угля по сортам, составлении шихты в соответствии с ТУ и требованиями потребителей; усовершенствован и внедрен метод определения зольности углей способом рентгенорадиометрического опробования, который используется для подготовки партий товарного угля заданного качества; разработан и обоснован графо-аналитический метод определения низшей теплоты сгорания по известным значениям влажности и зольности, который используется для оперативного определения данного показателя в потоке и при формировании партий товарного угля; разработана и внедрена комплексная методика контроля радиацион- но-гигиенического качества углей, которая позволяет обеспечить радиационную безопасность топлива.
Личный вклад автора: постановка цели и задач исследований, анализе состояния изученности проблемы; проведение анализа комплексных исследований качества углей Ур- туйского месторождения и статистической обработке материалов; изучение качественных характеристик углей в процессе эксплуатации месторождения: составление проектов эксплуатационно-разведочных работ, визуальный, аналитический, приборный контроль качественных характеристик, обобщение и сопоставление результатов, натурные исследования, предлагаемых методов оперативного контроля качества углей; апробация и внедрение методик оперативного контроля и управления качеством углей на всех технологических этапах от планирования добычи до отгрузки потребителю; разработка методики и составление секционно-погоризонтных карт качества.
Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований и практической реализации были представлены, на: научно-технических конференциях Горного института ЧитГУ, г. Чита (2005-2007 гг.); обсуждались на семинарах кафедры «Открытые горные работы», ЧитГУ (2006-2007 гг.); на VI Всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения», 2006 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, библиографического списка из 104 наименований, работа изложена на 158 страницах печатного текста, включает 34 таблицы, 18 рисунков и 4 приложений.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, доценту, к. техн. н. В.А. Бабелло; профессору, д-ру техн. н. A.B. Рашкину; доценту, к. техн. н. C.B. Смоличу за ценные советы и постоянную методическую помощь при выполнении работы; главному геофизику ОАО 1111ГХО P.A. Суханову; нач. аналитической лаборатории ЦНИЛ A.B. Тирскому; д-ру техн. н., профессору В.А. Овсейчуку; зам. нач. ОООС ОАО 11111X0 В.Н. Францеву за содействие, консультации и оказанную помощь в проведении лабораторных и промышленных испытаний, подготовке и обработке полученных результатов.
Похожие диссертации на Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах Восточного Забайкалья
-
