CC BY
22
УДК 622.271
© С.Н. Григорьев, И.В. Моргунов, 2015
С.Н. Григорьев, И.В. Моргунов
ОБОСНОВАНИЕ НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНОГО ПОРЯДКА ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МУЛЬДООБРАЗНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ СРЕДНИХ РАЗМЕРОВ
Рассмотрен способ отработки мульдообразных залежей путем формирования временного нерабочего борта. Приведены, рассмотрены и проанализированы основные возможные направления подвигания горных работ. Даны рекомендации по наиболее эффективному порядку ведения горных работ при разработке мульдоо-бразных залежей средних размеров.
Ключевые слова. Мульдообразные залежи, этапная разработка, модель мульды, временный борт, наклонные слои, горизонтальные слои.
Выбор развития горных работ в контурах второго этапа является многовариантной задачей, решение которой во многом будет определяться глубиной, формой и элементами залегания мульды, устойчивостью рабочих бортов карьера, угленасы-щенностью второго этапа, производи-
тельностью разреза по добыче угля, требованиями к его качеству и другими факторами. Анализ возможных направлений подвигания горных работ позволяет выделить для дальнейшего рассмотрения следующие варианты порядка ведения горных работ в контурах второго этапа [1]:
Рис. 1. График режима горных работ и календарный график при послойной отработке
1. Послойная разработка;
2. Разработка с обхватом мульды по выходам пластов;
3. Ведение горных работ с симметричным обхватом флангов мульды по выходам пластов;
4. Встречное направление движения горных работ от замка мульды.
Сущность послойной разработки заключается в последовательной отработке уступов сверху вниз. Такой вариант может оказаться рациональным при небольших объемах горной массы в границах второго этапа, что характерно для мульд небольшой глубины и несимметричных мульд, разработка которых ведется по однобортовой поперечной системе разработки с подвиганием фронта работ со стороны выположенной части мульды. Во всяком случае, в таких условиях этот вариант не должен быть исключен из рассмотрения. График режима горных работ и календарный график показаны соответственно на рис. 1. При расчете календарного графика производительность карьера по углю принята 10 млн т в год.
Приведенные данные показывают крайне неравномерный режим горных работ при рассматриваемом порядке их развития. Полученные отклонения объемов вскрышных работ не могут быть погашены за счет формирования временного борта. Частным
А -1 положение горных работ
Б - 2 положение горных работ
В - 3 положение горных работ
Рис. 2. Последовательные положения горных работ во втором этапе при их ведении с обхватом мульды по периметру: а), б), в)
Рис. 2. Последовательные положения горных работ во втором этапе при их ведении с обхватом мульды по периметру: г), д)
случаем послойной разработки второго этапа является вариант, когда горные работы ведутся не в одном слое, а одновременно в нескольких смежных слоях с приоритетом развития горных работ на верхних уступах. При таком порядке ведения горных работ ширина рабочих площадок, начиная с верхних уступов, постепенно увеличивается, рабочий борт выполаживается, что повышает его устойчивость.
Порядок ведения горных работ при разработке второго этапа с обхватом мульды по выходам пластов
логически вытекает из рекомендованного порядка ведения горных работ на первом этапе разработки мульдообразной залежи [2, 3]. Наиболее рациональным на первом этапе признан порядок разработки залежи по однобортовой поперечной системе разработки с опережениями по выходам пласта на флангах карьера. При переходе ко второму этапу горные работы в центральной части карьера будут вестись только по формированию временного борта, а на флангах усилены, развиваясь как по выходам пластов, так и в глубину. Таким образом, переход ко второму этапу может быть произведен только в результате некоторой перестановки горного оборудования.
Последовательные положения горных работ во втором этапе при их ведении с обхватом мульды приведены на рис. 2. В начальный период горные работы ведутся по крыльям мульды с их подвиганием по выходам и в глубину. Интенсивность ведения работ на крыльях может определяться угленасыщенностью зон или качеством угля и быть неравномерной. В приведенном примере приоритет в интенсивности ведения горных работ условно дан юго-западному участку (рис. 2, а). В дальнейшем горные работы ведутся с подвиганием фронта работ по выходам пласта и глубину с обхватом мульды по периметру (рис. 2, б).
Вскрышные и угольные грузопотоки имеют те же направления, что и при предыдущем положении горных
работ. Приоритет в развитии горных работ сохраняется за северо-западным участком.
При третьем положении (рис. 2, в) горные работы развиваются на северо-западном участке и смыкаются по периметру мульды.
График режима горных работ и календарный график показаны соответственно на рис. 3. Одновременно с ведением горных работ в контурах второго этапа будет вестись и формирование временного борта. За счет изменения скорости отстройки временного борта возможно вести регулирование режима горных работ на карьере.
Порядок ведения горных работ с симметричным обхватом флангов мульды по выходам пластов является вариантом предыдущего порядка и отличается от него тем, что горные работы на 1-3 этапах развиваются по крыльям мульды с одинаковым подвиганием и углублением. На рис. 4 представлено положение горных работ на первом периоде. На четвертом и последующих периодах горные работы развиваются аналогично предыдущему варианту. Система разработки и вскрытие рабочих горизонтов также аналогичны варианту, рассмотренному выше.
График режима горных работ и календарный график показаны соответственно на рис. 5. Так же как и в вышерассмотренных вариантах, одновременно
График режима горных работ в |[| юно работы карьера с обхватом мульды по периметру (без учета формирован и я временного борта) Уу Ув
Кв
М- 200-- 100 150- 150
4 - той1 - lon-г - 50 - 5Q-
0 0 0 1 2 3-156 этапы
Календарный график отработки III зоны карьера с обхватом мульды по периметру с учетом формирования временного борта
| ■ ■ | О&ьоды VI.:ч при временного борта _I Объемы вскрыши при формировании временного оорта
Рис. 3. График режима горных работ и календарный график горных работ при их ведении с обхватом мульды по периметру
VI!
Рис. 4. Порядок ведения горных работ с симметрич-ным обхватом флангов мульды
Рис. 5. График режима горных работ и календар ный график горных работ при их ведении с симме тричным обхватом мульды
с ведением горных работ в контурах второго этапа будет вестись и формирование временного борта.
По сравнению с предыдущим вариантом, вариант ведения горных работ с симметричным обхватом флангов мульды характеризуется более неравномерным режимом горных работ. Отклонения текущего коэффициента вскрыши от среднего значительные. В пятом периоде коэффициент вскрыши больше, чем в 4-м.
Порядок отработки второго этапа при встречном направлении горных
работ от замка мульды заключается в следующем. В первом периоде горные работы ведутся по выходам пластов всего второго этапа на глубину 4-5 уступов (рис. 6, а). Затем во второй период (рис. 6, б), горные работы концентрируются в замковой части. Фронт работ подвигается в направлении к противоположному борту. Вскрытие рабочих горизонтов осуществляется также как в первом периоде.
В третьем и последующих периодах направление подвигания фронта горныхработ сохраняется (рис. 6, г, д). Вскрытие рабочих горизонтов также не меняется. Но в отличие от предыдущих периодов вскрышные породы перемешаются в образовавшееся выработанное пространство замковой части. Система разработки поперечная од-нобортовая с внутренними отвалами. График режима горных работ и календарный график показаны соответственно на рис. 7.
Анализ календарного графика показывает, что как и в предыдущем варианте, режим горных работ неравномерный, хотя и в меньшей степени. Однако, в отличие от всех вышерассмотренных вариантов, в варианте со встречным направлением подвигания фронта горных работ значительно больший объем вскрышных пород можно разместить в выработанном пространстве III зоны.
На основании исследования режима горных работ и расчета календарных графиков, было осуществлено сравнение вариантов ведения горных
Рис. 6. Порядок ведения горных работ при встречном направлении горных работ от замка мульды
работ, которое показало, что с позиции равномерности календарных объемов вскрыши наихудшим является первый вариант (послойная разработка). У второго варианта наиболее равномерные календарные объемы. У третьего и четвертого варианта есть возможности регулирования режима горных работ и установления более равномерного календарного графика. Причем, у четвертого варианта (встречное направление подвигания фронта) есть существенное преимущество по сравнению с другими вариантами. Оно заключается в возможности более полно использовать образующееся выработанное пространство для внутренних отвалов. Особенно весомо это преимущество для брахи-синклиналей глубиной менее 200 м.
При окончательном выборе наилучшего варианта необходимо учитывать требования устойчивости масси-
ва второго этапа и конкретные горногеологические и горнотехнические условия ведения горных работ.
Условия ведения горных работ, такие как симметричность мульды, глубина ее залегания, устойчивость массива, угленасыщенность различных участков, могут существенно повлиять на выбор варианта развития горных работ в контурах второго этапа [4, 5]. Естественно стремление первоочередного вовлечения в разработку наиболее угленасышенных участков залежи, получения равномерного режима горных работ.
Послойная разработка второго этапа не обеспечивает равномерного режима горных работ, имеет наибольшие расстояния перемещения горной массы и не может быть рекомендована к использованию. Вариант послойной разработки с одновременным вовлечением в эксплуатацию несколь-
График режима горных работ в 111 зоне работы карьера при встречном направлении отработки части мульды (без учета формирования временного борта)
Vy Vb
JCb
Я - 2W- 2(1(1
6 - ¡50 - ISO 4- l(M- 1(10 2 - 50 - 50
ooo I 2 345 б Периоды
Календарный график отработки III зоны при кс гречи ом подвиг анпи горных работ с учетом формирования временного борта
| . - : Объемы угля при формировании временного борта
_ ] Объемы вскрыши при формировании временного борга
Рис. 7. График режима горных работ и календарный график горных работ при встречном направлении горных работ от замка мульды
ких смежных слоев с приоритетным развитием верхних уступов может быть оправдан только при небольшой глубине залегания пластов и при разработке неглубокозалегающих несимметричных мульд с развитием горных работ со стороны выположенной части мульды. В этих случаях в контурах второго этапа создаются ограниченные запасы угля и вскрыши.
Варианты развития горных работ в контурах второго этапа с обхватом
мульды по периметру и с симметричным обхватом флангов мульды близки по развитию горных работ, особенно в последующие периоды разработки. Однако вариант с обхватом мульды по периметру характеризуется более равномерным режимом горных работ и меньшей транспортной работой, причем переход к отработке второго этапа осуществляется более просто из чего следует, что предпочтельнее использовать именно этот вариант отработки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Супрун В.И., Мелехов Д.П., Миннах-метов K.M. Порядок отработки крупных мульдообразных залежей. Обзорная информация. - М.: ЦНИЭИ-уголь, 1988. - 37 с.
2. Юматов Б.П., Бунин Ж.П. Выбор оптимального варианта при разработке карьеров по этапам // Горный журнал. - 1965. -№ 11.
3. Супрун В.И. Принципы открытой разработки мульдообразных залежей / Горные науки и промышленность. Сборник статей. -М.: Недра. - 1989. - C. 282-293.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
4. Макшеев В.П. Технология разработки наклонных залежей с внутренними отвалами горизонтальными уступами // Горный информационно-аналитический бюллетень. -1997. - № 1. - С. 157-158.
5. Васильев Е.В., Меньшонок П. П. Вскрытие карьерных полей с пологим и наклонным залеганием пластов при продольном подвигании уступов / Новое в теории проектирования и технологии открытых горных работ. - Новосибирск, 1974. -С. 107-120. ЕПЭ
Григорьев Сергей Николаевич - кандидат технических наук, первый заместитель управляющего директора ОАО ХК «Якутуголь»; Моргунов Илья Владимирович - старший преподаватель, e-mail: [email protected],
Технический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова в г. Нерюнгри.
UDC 622.271
RATIONALE FOR THE MOST EFFECTIVE COURSE OF MINING OPERATIONS AT IMPROVEMENT OF MEDIUM-SIZED MOULDS
Grigoryev S.N., First Deputy of Managing Director of Open Joint-Stock Holding Company «Yakutugol»; Morgunov I.V., Senior Lecturer, e-mail: [email protected],
Technical Institute (branch) of the North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov in Neryungri, Neryungri, Russia.
The paper considers the method of working the mould deposits by forming a temporary supply side. The main advantages of mining development stages in the development of mould fields are shown, reviewed and analyzed on the example of a model mould. The recommendations on for the most effective course ofmining operations of mould deposits of medium size are given.
Key words: mould deposits, momentous development, the model of a mould, the temporary Board, angled layers, horizontal layers.
REFERENCES
1. Suprun V.I., Melekhov D.P., Minnakhmetov K.M. Poryadok otrabotki krupnykh mul'doobraznykh zalezhei. Obzornaya informatsiya (Mining large aldobrandi deposits. Overview), Moscow, TsNlEl-ugol', 1988, 37 p.
2. Yumatov B.P., Bunin Zh.P. Gornyi zhurnal, 1965, no 11.
3. Suprun V.I. Gornye nauki i promyshlennost'. Sbornik statei (Mining science and industry. A collection of articles), Moscow, Nedra, 1989, pp. 282-293.
4. Maksheev V.P. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten', 1997, no 1, pp. 157-158.
5. Vasil'ev E.V., Men'shonok P.P. Novoe v teorii proektirovaniya i tekhnologii otkrytykh gornykh rabot (New in design theory and technology of surface mining), Novosibirsk, 1974, pp. 107-120.
