Введение к работе
Актуальность проблемы.
Добыча угля открытым способом в Амурской области производится АООТ "Дальвостуголь" на разрезах Кивдо-Райчихинского и Архаро-Богучанского месторождений. В настоящее время из-за отработки этих месторождений добыча угля сокращается и будет переноситься на новые Ерковецкое и, в перспективе, Свободное месторождения. Запасы угля только по Ерковецкому месторождению позволяют эксплуатировать четыре разреза общей мощностью порядка 5 млн.т угля в год более 100 лет. Однако, характерной особенностью горно-геологических условий этих месторождений является повышенная обводненность вмещающих пород. Для добычи 1 т угля потребуется откачивать до 30 м3 воды.
Вопросы, связанные с обоснованием рациональной технологии разработки обводненных месторождений Дальнего Востока не получили должного научного решения. Поэтому разработанные проекты строительства разрезов "Ерковецкий 1" и "Ерковецкий 2" имели определенные недостатки. В связи с этим начало эксплуатации первоочередного разреза "Ерковецкий 1" было перенесено на более поздний срок, а эксплуатация разреза сопровождалась оползнями отвалов, снижением производительности оборудования и производственной мощности.
Для повышения эффективности разработким обводненных месторождений Дальнего Востока требуется комплексное решение вопросов обоснования рациональной технологии ведения горных работ, устойчивости бортов и осушения полей разрезов.
В связи с этим дальнейший поиск путей и методов совершенствования технологии разработки обводненных месторождений является актуальной научной и важной практической задачей.
Цель работы - разработать и обосновать технологию разработки неосвоенных сильно обводненных месторождений на основе установления закономерностей влияния технологических приемов на степень осушения карьерных полей, устойчивость бортов, полноту выемки запасов, обеспечивающей безопасную и эффективную эксплуатацию разрезов, рациональное использование недр.
Идея работы заключается в том.что повышение эффективности разработки обводненных месторождений может быть достигнуто за счет использования целого комплекса технологических приемов при строительстве и эксплуатации разрезов, обеспечивающих наиболее оптимальные способы осушения, устойчивость бортов карьеров и отвалов при достаточной степени их защиты от подземных и атмосферных вод.
Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий обобщение передовых достижений науки и техники, графический, аналитический, методологический анализы, а также производственный эксперимент.
Научные положения, выносимые на зашиту.
-
Освоение сильно обводненных угольных месторождений Амурской области с применением громоздкой и дорогостоящей скважинной дренажной системы не эффективно, приводит к значительному увеличению трудоемкости открьпых горных работ и требует усовершенствования наиболее приемлемой для данных условий бестранспортной системы разработки. Снижение затрат на осушение разрезов и повышение устойчивости бортов достигается в отличие от скважинного водоотлива целым комплексом технологических приемов (разработкой усовершенствованных технологических схем: "открытый борт", "дренажная подушка", "экскаватор-карьер", позволяющих перейти на открытый дренаж).
-
Эффективность открытого дренажа при освоении обводненных месторождений предлагается достичь проведением специальных горных выработок: на рабочем борту в торцах разреза - опережающих ниш; на рабочих площадках нижних вскрышных подуступов - канав; вдоль нерабочего борта разрезной траншеи - дренажных траншей.
3. На вытянутых месторождениях вскрышные породы передовых усту
пов необходимо перемещать железнодорожным транспортом во внутрен
ние отвалы кратчайшим путем между смежными торцами соседних
участков. Для этого один из смежных торцов первого участка формируется
с опережением от основного фронта, а другой смежный торец второго
участка - с отставанием от основного фронта.
4. Область эффективного использования разработанных технологических схем определяется коэффициентом водообильности. В качестве
критерия оценки экономической эффективности этих схем принят физический показатель - удельный расход электроэнергии.
Достоверность научных положений подтверждается: результатами опытно-промышленного внедрения разработанных технологических схем; применением разработанных методик определения производительности оборудования для технико-экономических расчетов; сходимостью расчетных методов с графическими; использованием результатов исследований автора научно-исследовательскими институтами "УкрНИИпроект" и "ДальвостНИИпроектуголь".
Научная новизна:
- разработаны и в настоящее время апробируются технологические
схемы отработки сильно обводненных месторождений, обеспечивающие
повышение безопасности и эффективности ведения горных работ, снижение
потерь угля в недрах;
-установлены зависимости между горно-техническими условиями разработки, рабочими характеристиками и производительностью оборудования, позволяющие определять рациональные параметры усовершенствованных технологических схем без подвалки добычного уступа отвальными породами;
получены аналитические выражения для определения производственной мощности разрезов, учитывающие объемы переэкскавации, коэффициент вскрыши и коэффициенты изменения производительности горнотранспортного оборудования при селективной отсыпке отвалов;
разработаны методические рекомендации по проектированию перспективных разрезов на сильно обводненном Ерковецком угольном месторождении.
Личный вклад автора выражается в разработке усовершенствованных технологических схем усложненной бестранспортной системы разработки, непосредственном руководстве опытно-промышленным внедрением, обосновании перехода на ведение вскрышных работ без подсыпки добычного уступа, установлении основных взаимосвязей между рабочими параметрами горно-транспортного оборудования и его производительностью, рациональных схем отработки обводненных месторождений и методических рекомендаций по их проектированию, определении области эффективного применения разработанных технологических схем.
Практическая ценность работы состоит в разработке технологических схем бестранспортной системы разработки, методических рекомендаций по
вскрытию полей разрезов и проектированию схем ведения вскрышных и добычных работ на перспективных разрезах Ерковецкого месторождения. Установлено, что использование предложенных рекомендаций по технологии ведения горных работ на разрезах "Ерковецкий 1" и "Ерковецкий 2" повысит устойчивость отвалов, улучшит условия ведения добычных работ, повысит эффективность рекультивации, снизит затраты на осушение разреза и позволит рационально использовать запасы недр. Расчеты показьшаюг, что при использовании рациональных схем вскрытия передовых уступов и транспортировки с них вскрышных пород затраты на разработку разреза "Ерковецкий 2" снижаются на 20-25%.
Реализация результатов работы.
Разработанные в диссертации рекомендации использовались институтом "УкрНИИпроект" при обосновании устойчивых углов откоса отвалов и при корректировке проекта осушения разреза "Ерковецкий 1", а также институтом "ДальвостНИИпроектуголь" при корректировке проекта строительства разреза "Ерковецкий 1" и в ТЭО строительства разреза "Ерковецкий 2".
Апробация работы.
Основные положения работы обсуждались и были одобрены на заседаниях коллегий Минуглепрома СССР и Росугля, техсоветов ПО "Дальвостуголь", институтов "ДальвостНИИпроектуголь", "УкрНИИпроект", научно-технических конференций в ДВГТУ (ДВПИ).
Публикация. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 155 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 5 таблиц, список использованной литературы из 90 наименований.