CC BY
21
■ ^
Щ"" -
к » - н а п ра вле н И я
Е.В. Еременко, к.т.н., доцент, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск)
В Программе развития угольной промышленности России на период до 2030 г. предусматривается финансирование отрасли в объеме 5,01 трлн руб. Ключевыми аспектами данного документа являются подпрограммы «Развитие сырьевой базы угольной промышленности и рациональное недропользование», «Обеспечение технологического развития отрасли и укрепление научно-технической базы компаний и научных центров», «Обеспечение экологической безопасности» [1].
В настоящее время обосновано представление о новом предмете исследований в горной науке - техногенные недра Земли [2]. Установлена взаимосвязь распределения вскрыши в отвальные ярусы и порядка отработки залежи полезного ископаемого [3].
Месторождения Канско-Ачинского бассейна имеют ряд специфических особенностей: обширные площади распространения (100-2500 км2), горизонтальное залегание пластов 0-3°, небольшая мощность вскрыши в первоначальный период 12-18 м, начало отработки приурочено к выходам мощных пластов (20-40 м), коэффициент вскрыши менее единицы [4].
Независимо от применяемой технологии добычи угля формируется техногенный ресурс карьера — избыточное выработанное пространство (ИВП). Под избыточным выработанным пространством следует понимать - часть внутреннего пространства карьера, которое не используется для размещения вскрыши в отвалах. ИВП в плане ограничено: на флангах карьерного поля и по восстанию предельным контуром карьера, по падению - возможным положением откоса отвального яруса, максимально приближенного к рабочей зоне. Нижняя граница соответствует положению сформированных отвалов, верхняя - отметкам господствующего рельефа [5].
Цель исследования. Повысить эффективность разработки обширного мощного угольного Бородинского месторождения на основе установленных закономерностей формирования техногенного ресурса карьера - избыточного выработанного пространства. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Установить закономерности формирования техногенного ресурса в границах Бородинского разреза
2. Обосновать направление развития фронта горных работ при разработке обширного мощного месторождения слабонаклонного залегания на основании установленных закономерностей.
Описание методов решения задач. На кафедре «Открытые горные работы» Сибирского федерального университета проведены анализ и обобщение горно-геологических условий месторождений Канско-Ачинского бассейна, разработана концепция формирования управляемого техногенного ресурса карьера, выполнено математическое моделирование формирования ИВП, установлены закономерности распределения избыточного выработанного пространства при разработке обширных мощных месторождений слабонаклонного залегания, использован системный подход в обосновании направления развития фронта горных работ [5].
При разработке Бородинского буроугольного месторождения от выхода пластов под наносы возникает избыточное выработанное пространство в верхней части отвальной зоны. ИВП располагается над отвалами бестранспортной технологии от высотной отметки +270 до высотной отметки +325 (рис.1). В настоящее время заполнить внутреннее выработанное пространство полностью не представляется возможным в связи с небольшой мощностью вскрыши относительно мощности разрабатываемых пластов Бородинский 1,2 и Рыбинский 1,2, а также и транспор-
* 21000
¡1 15000
Ё о
Ц 13000
9000 7000
2002 2004 2006 Годы разработки месторождения
2010 2012
Рис. 2 Динамика горных работ на разрезе «Бородинский»
3 20
с
¡5 19
I 18 в
I 17
<3 43 & 16
е
| 15 в
чэ
д 14
.л \о
= 13
\J-9j06 = 0.^521х В 2 - 2.0443* = 0.9481 - 20.703
У = -0.0157 с3 + 0.411Х В2 _= 0.9 2 - 3.2386* 867 + 22.049
— 1 4 ч17Г \1— "¡у = 0 У=4Ю02 М06*4 - 0 х.5_-Д0й32 0294*3 + 0 ^ = 0.5 xi.-uj.ai23 В» = 0 5112Х2 - 3 7893 99579 5123*+22 х*+1т .263
■ 15.
14.24 14 .28 ! 14.49
14 27-1" 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 1 1 1 1
10 14 18 22 Номер профильной линии
26 30 34 38
Рис. 3 Закономерности формирования избыточного
выработанного пространства по простиранию угольного пласта
Э 19000
17000
11000
2008
2014
2016
42 46
тировкой ее в отвалы основного поля разреза и восточного участка.
Количество добытого угля на разрезе «Бородинский» изменяется за последние 20 лет в пределах 12-18 млн т. Горные работы ведут с коэффициентом вскрыши 0,7-0,8 м3/т. С начала разработки в 2015 г. добыто более 1 млрд т угля, вскрышных работ выполнено более 0,84 млрд м3. Динамика объемов горных работ представлена на рис. 2. В середине 2000-х наблюдалось падение производства, а также увеличение коэффициента вскрыши до 0,9 м3/т. Плановое снижение добычи до 17 млн т (15 млн м3) связано с невостребованностью угля промышленностью на современном этапе.
В соответствии с планом развития горных работ на 2016 г. вскрыши необходимо транспортировать 16,65 млн м3 во внутренние отвалы, длина транспортировки составляет от 4,2 до 7,6 км.
Разработанная математическая модель учитывает геологические (угол падения пласта, мощность вскрыши и угля) и технологические факторы (угол откоса рабочего борта, результирующий угол откоса отвальных ярусов). Для проверки достоверности полученных данных на поперечных линиях (ПЛ), построенных маркшейдерской службой разреза, определены параметры зоны распространения избыточного выработанного пространства по простиранию и падению угольного пласта. Результаты представлены на рис. 4.
Максимальной объем ИВП наблюдается в районе профильной линии ПЛ №10 до 19,06 млн м3, с постепенным снижением на ПЛ №22- ПЛ №28 до 14,2 млн м3. Дальнейшее увеличение до 15,21 млн м3 происходит на ПЛ №46.
Для определения параметров распространения ИВП по падению пласта по всем профильным линиям отвальная зона разбита на пикеты с шагом 100 м. Результаты наиболее характерной профильной линии ПЛ №18 представлены на рис. 5.
Минимальный объем - 0,89 млн м3 - сосредоточен в нижней части рабочей зоны на ПЛ №18, около пласта Бородинский 2. Постепенное увеличение до 2,88 млн м3 наблюдается на расстоянии 800 м от нижней бровки добычного уступа.
Суммарный объем избыточного выработанного пространства в «Основном поле карьера» составляет свыше 153 млн м3. Но также существует ИВП в восточной части разреза.
Наиболее точно отражают формирование техногенного ресурса в границах разреза «Бородинский» полиномиальные зависимости 5-го порядка, с коэффициентом корреляции близким к единице (см. рис 4 и 5).
0 1 2 3 4 5 6 7
Поперечные пикеты на профильной линии через 100 м
Рис. 4 Закономерности формирования избыточного
выработанного пространства на ПЛ №18 по падению пласта
Направление развития фронта горных работ с учетом ИВП
Грузопотоки вскрыши на основании ' зоны распределения ИВП
Зона распространения ИВП
Профильная линия по ПЛ №30 формированию грузопотоков вскрыши
Рис. 5 Обоснование направления развития фронта горных работ на разрезе «Бородинский»
Бородинское месторождение разбито на элементарные блоки размером 200х200 м. Выполнен горно-геометрический анализ по обоснованию порядка разработки с учетом закономерностей формирования техногенного ресурса.
Применение результатов исследования. На основании установленных закономерностей распространения ИВП вдоль фронта работ и по падению пласта обосновано направление развития фронта горных работ - с запада на восток. В настоящее время для снижения расстояния транспортирования с 4,9 до 3,3 км целесообразно распределять гру-
зопотоки вскрыши с профильной линии ПЛ №30 в отвалы основного поля карьера и отвалы восточного участка.
Горно-геологические условия буроуголь-ных месторождений Канско-Ачинского бассейна имеют схожие черты: слабонаклонное залегание 0-3°, мощные пласты от 12 до 60 м, традиционное разработка от выхода пласта под наносы, эксплуатационный коэффициент вскрыши менее 1 м3/т, обширные площади распространения залежи, наличие техногенного ресурса.
Наиболее точно описывает установленные закономерности полиномиальная зависимость 5-го порядка, с коэффициентом корреляции 0,99.
Знание распределения ИВП вдоль фронта работ и по падению пласта позволяет более обоснованно принимать решения о формировании грузопотоков вскрыши и рассредоточения их в отвалы основного поля карьера или в отвалы восточного участка разреза «Бородинский».
Для внедрения принципов рационального недропользования, повышения эффективности разработки, снижения площади отчуждаемых земель в строительный (на 20 га) и эксплуатационный (на 100 га) периоды целесообразно формировать грузопотоки вскрыши по минимальному расстоянию транспортирования с учетом установленных закономерностей распределения техногенного ресурса.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:_
1. Программа развития угольной промышленности России на период до 2030 г. Распоряжение Правительства России от 21 июня 2014 г. №1099-р, [Электронный ресурс]. - 2014. - URL: http://government.ru/docs/13333/ (Дата обращения 07.06.2016).
2. Ржевский В.В. Проблемы горной промышленности и комплекса горных наук — М.: Издательство Московского горного института. 1991. — 241с.
3. Еременко Е.В. Обоснование порядка разработки обширных мощных месторождений слабонаклонного залегания: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Красноярск, 2002. — 22 с.
4. Кузнецов К.К., Ястребов А.И., Давыдова Е.А. Угольные месторождения для разработки открытым способом. М.: Недра, 1971. -312 с.
5. Еременко Е.В., Синьчковский В.Н. Концепция формирования техногенного ресурса карьера// Горный информационно-аналитический бюллетень «Проблемы теории и практики открытых горных работ» - М.: Изд-во МГГУ, Направление «Геотехнология», Семинар 12. выпуск №2. 2006. С. 228 - 232.
6. Еременко Е.В., Косолапов А.И. К вопросу управления техногенным ресурсом карьера // Горный информационно-аналитический бюллетень. Специальный выпуск №45-2. 2015. С. 249-259.
Специализированная выставка современных технологий, Россия, Пермь
оборудования и спецтехники для добычи и обогащения руд бульвар Гагарина, 65
и минералов (+7 342) 262-58-58
Инновационные технологии и оборудование
