Направления совершенствования вскрытия и технологии проведения вскрывающих выработок шахтных полей подмосковного угольного бассейна

Деревяшкин Игорь Владимирович; Чигарев Олег Валерьевич; Корчагин Сергей Евгеньевич

УДК 622.22

И.В. Деревяшкин, О.В. Чигарев, С.Е. Корчагин

НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВСКРЫТИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ВСКРЫВАЮЩИХ ВЫРАБОТОК ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ ПОДМОСКОВНОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА

В

ыгодное географическое расположение Подмосковного буроугольного бассейна в центре европейской части России на долгие годы обеспечило ему роль ведущего поставщика сырья для ряда отраслей промышленности Центрального района. Главными потребителями подмосковного угля являлись электростанции (40-45 %), предприятия по производству строительных материалов, а также предприятия пищевой, химической и текстильной промышленности.

Наибольший расцвет угледобычи в Подмосковном угольном бассейне приходится на середину-конец 50-х годов ХХ века. В это время промышленный фонд бассейна насчитывал 55 шахт и 1 угольный разрез, суммарный объем добычи достигал 47,8 млн т. Специально были построены Щекинская, Новомосковская, Черепецкая ГРЭС, Алексинская, Первомайская ТЭЦ, возведены 16 шахтерских городов и 142 поселка с развитой инфраструктурой коммунального хозяйства и социальной сферы.

• Однако в дальнейшем ряд горнодобывающих предприятий Подмосковного угольного бассейна были закрыты как нерентабельные и произошло значительное сокращение объема добываемого угля. Здесь можно выделить следующие причины:

• переориентация топливно-энергетического баланса страны, начатая в 80-е годы и направленная на увеличение в нем роли газа и нефти и соответственно снижение угольной составляющей;

• экономические реформы, проводимые в начале 90-х годов, затронувшие в значительной степени и угледобывающую промышленность и направленные на снижение уровня дотирования предприятий, отбора стабильно работающих с одновременной ликвидацией высокозатратных, убыточных шахт;

• значительное увеличение себестоимости добычи на большинстве горнодобывающих предприятий.

В результате по состоянию на начало 2001 г. шахтный фонд ОАО «Тулауголь» представлен всего четырьмя шахтами и одним угольным разрезом с суммарными запасами угля 99,69 млн т и общей годовой производственной мощностью 2,93 млн т.

Пострадали от этого не только потребители подмосковного угля, но и сами горняки. Всего по состоянию на 01.01.2001 г. в Тульской области только с 17 шахт высвобождены 8633 человека.

Потребители, в свою очередь, были вынуждены перейти на дорогой (с учетом транспортной составляющей) уголь из Канско-Ачинского бассейна. При этом негативные изменения произошли и в самом производственном процессе предприятий. К примеру, на Рязанскую ГРЭС в 1999 г. ОАО «Тулауголь» было поставлено только 510,9 тыс. т, которых недостаточно.

Осуществленный переход на сжигание дальнепривозных кан-ско-ачинских бурых углей с присущим им характерным составом и химико-техноло-гическими свойствами привел к значитель-

ному шлакованию котлоагрега-тов и систем золоудаления. Это связано с тем, что зола канско-ачинских углей имеет в основном кальциевую основу с температурой плавления порядка 1150-1200 оС. Сравниваемая с ней зола подмосковных углей состоит в основном из алюмосиликатов с температурой плавления более 1600 оС. Поэтому для сжигания привозных углей необходимо проводить реконструкцию ГРЭС со значительными денежными затратами.

Возможен вариант сжигания канско-ачинских углей в смеси с подмосковными углями. Это позволит не только существенно снизить шлакование котлоагре-гатов и систем золоудаления, но и улучшить экологическую обстановку за счет незначительного содержания серы в исходящих газах.

В общем по заявкам на 2001 г. потребность на продукцию угледобывающих предприятий Подмосковного угольного бассейна составила 2,6 млн т. при запланированных объемах добычи 1,1 млн т.

В сложившейся ситуации превышения спроса над предложением очевидно, что необходимость увеличения объемов

добычи угля в Подмосковном угольном бассейне является весьма актуальной задачей.

Однако, как уже говорилось, основной проблемой в решении этого вопроса является величина себестоимости добычи, определяющая рентабельность и, следовательно, возможность существования горного предприятия. Применение традици-

онных технологий вскрытия и эксплуатации месторождений уже не позволяет достичь требуемого эффекта. Этому способствуют сложные горнотехнические и гидрогеологические условия залегания пластов на ряде месторождений. Поэтому необходима разработка и внедрение новых технологий, позволяющих повысить эффектив-

ность работы горных предприятий и обеспечить снижение себестоимости добычи.

Последовательность ведения работ при вскрытии шахтного поля траншеями (до глубины 40 м):1 - драглайн; 2 - кран; 3 - монтируемое транспортное оборудование (коммуникации), 4 - монтируемый добычной комплекс, 5 - ленточный конвейер, стрелками показано направление подвигания фронта проходческих (6) и добычных (7) работ, 8 -обрушенное пространство

На основе анализа и сопоставления преимуществ и недостатков, существующих на сегодняшний день технологических решений, используемых для отработки подобных месторождений, мы предлагаем новую комбинированную технологию ведения горных работ (рисунок). Она представляет собой комбинацию отдельных процессов открытого и подземного способов и позволяет разрабатывать пологие пластовые месторождения, залегающие на глубине до 100 м.

На стадии строительства предприятия - вскрытия месторождения предлагается использовать технологию, применяемую при открытом способе разработки. Вскрытие производится с помощью траншеи, проводимой драглайном с отсыпкой породы на борт (или на два борта). Далее на дне траншеи монтируются транспортные коммуникации и добычной комплекс, применяемый на подземных работах, и начинаются очистные работы. По мере подвигания монтажных и добычных работ драглайн продолжает проведение траншеи. Полезное ископаемое из очистного забоя доставляется в траншею призабойным конвей-ром. В качестве транспорта, применяемого для дальнейшего транспортирования на поверхность, предлагается использовать ленточный конвейер или вагонетки с шахтными локомотивами.

Возможно значительное сокращение срока монтажных работ. Сборка частей монтируемого оборудования осуществляется в открытом пространстве. Доставку уже готовых частей на дно предлагается осуществлять с помощью крана, установленного на борту траншеи.

На дне траншеи предлагается осуществлять монтаж арочной крепи. Такой вариант организации работ позволит использовать уже пройденную и закрытую часть выработки для размещения породы, отрабатываемой при ее проходке и предотвратить возможность поломки транспортных коммуникаций в результате возможного обвала пород, образующих борт траншеи. Кроме того, благодаря значительному сокращению срока монтажа, т.е. увеличению скорости подвигания монтажных работ, можно иметь углы откосов бортов, превышающие величину устойчивых углов в данных типах пород, т.к. часть выработки -величина опережения монтажных работ проходческими остается открытой в течение незначительного промежутка времени.

Возможен вариант, предусматривающий для транспортирования полезного ископаемого использование скользящего съезда, проводимого на одном из бортов траншеи. По мере подвигания очистных работ происходит подвигание съезда.

Как уже говорилось, в качестве проходческого оборудова-

ния предлагается использовать драглайн. Критерием, определяющим технические параметры драглайна, необходимые для оптимизации взаимосвязи горностроительных и очистных работ, является его производитель-

ность. Она, в свою очередь, в значительной степени зависит от вместимости ковша и длины стрелы. Анализ условий залегания угольных пластов в Подмосковном бассейне показал, что значительная часть месторождений находится на глубине 4090 м. Проведенные исследования показали, что существующие (самые крупные) типы драглайнов с длиной стрелы 100-130 м позволяют работать по предлагаемой технологии без перевалки пород до глубины порядка 4050 м при глубине залегания угольного пласта 50-90 м. Для такого типа месторождений предлагается проходка траншеи по схеме с перевалкой на борта траншеи и укладкой пустых пород в выработанное пространство конвейерами при разработке двумя уступами или под уступами.

В целом ведение работ по предлагаемой технологии позволяет снизить удельные затраты на единицу добываемого полезного ископаемого за счет использования ряда преимуществ, присущих процессам каждого способа разработки (открытого и подземного). Ряд вопросов, касающихся более полного использования этих преимуществ и обоснования оптимизации параметров во взаимосвязи рассматриваемых процессов, еще не исследовано. Однако по приведенному выше обобщению уже можно говорить о возможности применения данной технологии на месторождениях, залегающих в определенных горно-геологи-

ческих условиях, и получения большего экономического эффекта, чем при использовании существующих в настоящее время технологий - открытого

(бестранспортной схемы) и подземного способов разработки: возможно увеличение нагрузки на лаву до 500-1000 т/ч, снижение удельных затрат на проход-

ческие работы, исключение экскаваторных работ на перевалке вскрыши.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теория и практика открытых разработок, под ред. акад. 2. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Ч. 1, 2. - М.:

Н.В. Мельникова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1979. Недра, 1985.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------

Деревяшкин Игорь Владимирович — кандидат технических наук, доцент, Российский университет дружбы народов. Чигарев Олег Валерьевич - аспирант, Российский университет дружбы народов.

Корчагин Сергей Евгеньевич — аспирант, Российский университет дружбы народов.