CC BY
18
© А.И. Косолапов, Д.С. Снетков, 2012
УДК 622.273: 622.012.3
А.И. Косолапов, Д.С. Снетков
О ВЗАИМОСВЯЗИ РЕЖИМА ГОРНЫХ РАБОТ С УПРАВЛЕНИЕМ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ УГОЛБНЫ1Х РАЗРЕЗОВ
На основании проведённого анализа изменения качественных показателей буро-угольных месторождений Красноярского края, установлено, что повышение эффективности разработки буроугольных месторождений возможно за счет режима горных работ обеспечивающего добычу угля, качество которого учитывает изменение спроса в течение года и регулируется параметрами технологии, устанавливаемой в увязке с пространственной изменчивостью (зольности угля) особенностей строения месторождения Ключевые слова:
Огромную роль в развитии экономики страны играет обеспеченность ее природными ресурсами, в том числе минерально-сырьевыми, рациональное их использование и совершенствование системы управления природопользованием, является одной из важнейших задач. Растущие масштабы промышленного производства требуют разумного потребления ресурсов, полноты изучения месторождений, рационального использования полезных ископаемых на стадиях переработки и добычи сырья, а также охраны окружающей среды. Удовлетворение потребностей потребителя на основе качественной и конкурентно способной продукции горнодобывающей промышленности возможно за счёт обоснования режима горных работ угольных разрезов в условиях управления качеством продукции.
Управление качеством продукции подразумевает установление, обеспечение и поддержание необходимого уровня качества продукции при ее разработке, производстве и эксплуатации или потреблении, осуществляемое путем систематического контроля
качества и целенаправленного воздействия на условия и факторы, влияющие на качество продукции [1]. Качество продукции определяется совокупностью свойств определяющих степень пригодности и экономической эффективности использования [2].
В последнее время произошли существенные изменения основных тенденций развития угольной промышленности России, а также целого ряда качественных характеристик отрасли. Существенно снизилась трудоемкость добычи угля. Выделилось приоритетное развитие открытого способа добычи.
Красноярский край занимает второе место в России по объемам добычи угля, обладает большими разведанными запасами, имеет хорошие перспективы по увеличению производства топливного продукта и его угольная отрасль базируется в основном на Канско-Ачинском бассейне (КАБ), который имеет благоприятные горно-геологические условия залегания мощных (28—70 м) угольных пластов, пригодных для открытой разработки.
Угли бассейна в основном плотные бурые, гумусовые, малосернистые, с
низкой зольностью, малобитуминозные и делятся на три технологические группы (1БВ, 2БВ и 3БВ). Около 96 % углей имеют марку 2БВ и только 4 % — 3БВ. Как правило, они имеют высокую влажность (30—40 %) и низкую теплоту сгорания (3000— 3 900 ккал/кг) достигающую 5 000 ккал/кг [3].
Вопрос качества поставляемого потребителю топлива приобретает одно из первостепенных значений, так как определяет спрос на угольную продукцию и ее пену. Особенно остро этот вопрос стоит перед угледобывающими предприятиями, ведущими добычу открытым способом. Основные причины отставания открытого способа добычи в части качества поставляемого угольного топлива — это недостаточность управления качеством продукции, обогащения или его отсутствие, а также невнимание к вопросам изучения характера изменения качественных показателей на место-
рождении, особенно при отработке сложноструктурных залежей. В последние годы вопросы качества начали приобретать заметное значение, получило развитие направление на повышение качества угля за счет снижения его зольности.
На современном этапе угледобывающие предприятия обладают широким спектром возможностей в технологии добычи и переработки и, тем не менее, проблема обеспечения потребителей углём заданного в сертификате качества, всегда актуальна.
При анализе условий разработки и качественных показателей угля месторождений Красноярского края и в результате математико-статистической обработки качественных показателей (свыше 5000 данных опробования) установлены обобщающие зависимости, характерные для буроугольных месторождений Красноярского края (рис. 1, 2).
11,И)
им
/ 1.« £
к
Ё П<И
Т.М
1.44
4«
*
\
V
* \
«
* щ N * * * * »
* - *
о»
1.«
10.»
ИМ
20.« Я.СЛ
Юйг
э4.<М
Рис. 1. Зависимость средней зольности угля от средней мощности пласта
11.1»
10.Ю
асе
а.ос
МО
ЛИ
ало
* -
*
*
• * Я
* * * 4 * •
1 * *
10.00 15.00 30,00 25,00 30 00 35.М «,00 ¿5,00 50 00 55.00 40.00
Сридат птубрнд кн, м
Рис. 2. Зависимость средней зольности угольного пласта от средней глубины залегания
При изучении характера изменения качественных показателей бурых углей было установлено, что для всех месторождений в верхней части пласта качество хуже, затем оно возрастает, достигая максимума на глубине от кровли, составляющей 60—80 % мощности пласта, с последующим снижением к его почве.
Также установлено что, в пределах месторождения мощности угольного пласта соответствует своя величина коэффициента вариации зольности (рис. 3).
Из диаграммы (рис. 3) очевидна целесообразность деления угольного пласта на уступы, с целью формирования выемочных слоев, добыча в пределах которых обеспечивает отгрузку угля с минимальным варьированием показателей качества.
Вышеизложенное свидетельствует о необходимости, на основе выявленных закономерностей, осуществлять оценку
пространственной изменчивости (картирование) соответствующих геологических показателей, полученных при геостатистическом моделировании месторождения. Это позволит управлять качеством угля за счет гибкого изменения параметров технологии и порядки разработки месторождения.
Управление качеством углей начинается с геолого-технологического картирования качественных показателей по месторождению. Карты качества представляют собой графическое отображение поверхности качественных показателей, участка с разделением на зоны, однородные по уровням значения какого-либо показателя. Алгоритм построения карты качества определяется показателем исследуемого свойства полезного ископаемого. В нашем случае, в качестве определяющего показателя может быть использована зольность угля.
Рис. 3. Изменение коэффициента вариации зольности угля в зависимости от средней мощности пласта
Для повышения эффективности разработки буроугольного месторождения режим горнык работ должен обеспечивать добыну угля, качество которого учитывает изменение спроса в течение года и регулируется параметрами технологии, устанавливаемой в увязке с пространственной изменчивостью (зольности угля) особенностей строения месторождения. Обоснование режима горных работ, способствует сохранению и улучшению природного качества полезного ископаемого.
Выдача потребителю постоянного качества углей обеспечивается раздельной выемкой и отгрузкой угля из однородных зон (признак однородности — допустимый коэффициент ва-
риации управляемого показателя качества). Конфигурация рабочей зоны разреза (форма фронта работ в плане) должна обеспечивать своевременный доступ к участкам, с требуемыми показателями качества в зависимости от сезонного спроса (рис. 4) и формировать постоянную взаимосвязь объектов системы «карьер-потребитель».
Обобщение исследований по управлению качеством углей позволило выделить типовые технологические системы, содержащие необходимый набор технических и технологических объектов для формирования заданных потребительских свойств продукции. Каждой системе присваивается статус технологической системы управления
И.ЮЧ 11.DÖ*
| В.МтЧ I g 6.ИИ В i.Mffi Z.004 >
V г ? 4 * vw V
Рис. 4. Спрос на уголь в течение года
качеством. Цепь такого исследования состоит в том, чтобы, во-первых, предметно обозначить и формализовать способы управления качеством и определение наиболее подходящей технологической системы.
Инструментарий управления качеством углей построен на реализацию нескольких целей: стабилизацию качества, максимизацию выхода углей более высокого класса качества, стабилизацию соотношения объемов добычи угля разного типа, а также объемов вскрыши. Используемые для поиска варианта решения типы и особенности математических моделей функционирования технологических систем мно-
гогранны. В отличие от традиционной практики проектирования, в которой продолжают существовать ограничения по анализу множества альтернатив управления качеством угля, предлагаемый инструментарий позволяет осуществлять многовариантную оценку использования запасов, начиная от стабилизации одного до управления по нескольким единичным показателям и заканчивая оптимизацией ассортимента продукции.
Исходя из анализа особенностей пространственной изменчивости свойств углей можно утверждать, что положительное решение задачи управления качеством бурого угля возможно в строгой увязке с режимом горных работ и их планированием в зависимости от географии потребителей и планируемых затрат на добычу. Это обеспечить рост извлекаемой ценности угля за счет дифференцированных цен на него и как следствие позволит увеличить эффективность разработки месторождений.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сысоев A.A., Литвин О.И. «Управление качеством продукции карьеров»: Учебное пособие для студентов. — ГУ КузГТУ. — Кемерово, 2008. — 256 с.
2. Ржевский В. В. "Открытые горные работы". 4.1. Производственные процессы:
Учебник для ВУЗов. — М. Недра, 1985. — 15—17 с.
3. Гаврилин К. В. Канско-Ачинский угольный бассейн [Текст]: моногр. / К. В. Гаврилин, А. Ю. Озерский; под. ред. В. Ф. Череповского.
— М.: Недра, 1996. — 272 с. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Косолапое А.И. — доктор технических наук, профессор, е-шаИ: [email protected] Снетков Д.С. — Сибирский федеральный университет. Институт горного дела, геологии и геотехнологий, е-шаП: [email protected]
