CC BY
47
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ “НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97”
МОСКВА, МГТУ, 3. 02. 97 — 7. 02. 97 СЕМИНАР 2 "РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ"
В.П. Смагин
АО. “ Востсибуголь”
ОПЫТ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БЕСТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ НА РАЗРЕЗАХ А.О. “ВОСТСИБУГОЛЬ”
Бестранспортные технологические схемы применяются на 9 из 10 действующих разрезах А.О. “Востсиб-уголь”. Объемы вскрышных работ по этим схемам в 1995 г. составили 74,7 млн. м3 или 67,5 % общей вскрыши. Поэтому вопросам совершенствования бестранспортных технологических схем должно уделяться соответствующее внимание.
Параметры и показатели бестранспортных схем зависят от параметров шагающих экскаваторов, мощности вскрышных пород, прочностных свойств отвальных пород и пород основания отвалов, а также его обводненности. Перемещение пород в выработанное пространство на разрезах производится по усложненным технологическим схемам. Внутренние отвалы отсыпают с подвалкой и без подвалки откоса угольного уступа, а также с оставлением транспортной полосы между нижней бровкой отвала и угольным пластом. Нижнюю часть отвала отсыпают в отдельных случаях с подрезкой отвала. Поверхность внутренних отвалов формируют в виде конусногребневых или веерных отвалов.
Подвалка откоса угольного уступа связана с эксплуатационными потерями угля в межзаходковых целиках. Тем не менее такая технология укладки пород в отвал используется в целях уменьшения объемов переэкскавации вскрышных пород. Целесообразность ее применения устанавливается на основании сравнения технико-экономической оценки вариантов.
Потери угля в межзаходковых целиках по разрезам составляют (в процентах): Харанорский - 1,7; Восточный - 0,8; Холбольджинский - 1,5; Черемховский -0,2; Сафроновский - 0,6.
На разрезе “Харанорский” вскрышные породы во внутренний отвал складируются на наклонную подугольную почву пласта из углистых сланцев и аргиллитов с углом падения 3 12°, у кото-
рых, по данным института ВНИМИ, угол внутреннего трения 26° и сцепления 0,01 МПа. При таких физико-механи-ческих свойствах отвальных пород и пород основания отвала, внутренний отвал высотой до 60 м может осыпаться в два-три яруса с результирующим углом откоса до 20° и межъярусными бермами шириной до 45 м. Поэтому формирование внутреннего отвала с указанными параметрами сопровождается высоким коэффициентом переэкскавации, величина которого достигает 3 и более. Отвалообразова-ние с оставлением межзаходкового целика уменьшает коэффициент переэкскавации почти в два раза. При отступлении от указанных параметров происходят оползни отвала.
Татауровское буроугольное месторождение, разрабатываемое разрезом “Восточный”, поражено многолетней мерзлотой. Взорванные вскрышные породы смерзаются, и после повторного рыхления мехлопатой размещаются драглайном ЭШ-10/70 на обводненной почве угольного пласта с углом падения 4-6°, представленной аргиллитами и алевролитами. В зимний период почва
угольного пласта промерзает с образованием на отдельных участках наледей. Внутренние отвалы отсыпают в один-два яруса с межъярусной бермой шириной 25-27 м для размещения на ней драглайна ЭШ-10/70. Высота отвала - до 40 м при результирующем угле откоса отвала 25°. Межзаходковый целик позволяет уменьшить коэффициент переэкскавации на 30 % (до 0,21). Однако практика ведения вскрышных работ на разрезе “Восточный” показывает, что межзаходковые целики не всегда являются надежным упором в основании отвала и разрушаются с образованием оползней в теплый период года.
На участке Баин-Зурхен разреза “Холбольджинский” оставляли межзаходковый целик высотой 3 м при мощности угольного пласта 5-6 м и угле его падения 7-8°. Коэффициент переэкскавации уменьшился с 0,63 до 0,36 (на 43 %).
На разрезе “Сафроновский” вскрышные породы размещаются на прочной слабонаклонной почве угольного пласта. При выемке двух-трех сближенных пластов мощностью 1,5-2,0 м оставляют межзаходковый целик, его высота достигает суммарной мощности двух нижних угольных пластов и междупла-стья. Коэффициент переэкскавации при этом уменьшается на 30-40 %.
Внутренне отвалообразование без подвалки откоса угольного пласта применяется на разрезах “Тугнуйский”, “Черемховский” и “Восточный”. Такие бестранспортные отвалы формируются при использовании автотранспорта на добычных работах. При этом вскрышные породы размещают вплотную к нижней бровке откоса угольного уступа или с оставлением бермы шириной 3-5 м.
На разрезе “Тугнуйский” породы внутренних отвалов состоят из песчаников, алевролитов и рыхлых песчаноглинистых разностей четвертичных отложений. В начальный период вскрытия угольных пластов преобладали четвертичные отложения. С понижением гор-
ных работ возрастает доля мезозойских (коренных) пород. Основание внутренних отвалов составят наклонные слои гравелитов, конгломератов и крепких песчаников, их прочность достаточно высокая. Угол падения пласта составляет 3-4°, увеличиваясь на отдельных участках до 20-25° при мощности пласта 25-40 м, вскрыши до 60-70 м. Обводненность глубоких угольных горизонтов обусловливает ухудшение показателей внутреннего отвалообразования по сравнению с начальным периодом разработки месторождения, увеличивает долю транспортной вскрыши в комбинированной схеме вскрытия угольного пласта.
Внутреннее отвалообразование с оставлением полосы между угольным пластом и отвалом применяют на разрезах “Азейский”, “Тулунский”, “Мугун-ский” и “Харанорский” при использовании на добычных работах железнодорожного транспорта. Между внутренним отвалом и угольным пластом размещают железнодорожный путь и водосточную канаву. Ширину транспортной полосы принимают в пределах 15-19 м.
Подрезка внутренних отвалов на разрезах используется в ограниченных объемах, так как это возможно при высоких прочностных характеристиках отвальных пород и пород основания отвала, а также низкой его обводненности. На высоту до 10-22 м с углом 40-55° отвалы подрезались на Черемховских разрезах, что позволило существенно снизить коэффициент переэкскавации. Подрезка под углом 50-55° на высоту 10-15 м производится на разрезе “Восточный” в зимний период, когда промерзание откоса внутреннего отвала, отсыпанного из оттаявших мнголетнемерзлых пород, позволяет обеспечить его устойчивость. К середине лета подрезанный откос отвала подсыпается. При отсутствии подсыпки происходили оползни. Подрезку верхнего яруса внутреннего отвала под углом 50-55° на высоту 8-10 м производят на отдельных участках разреза “Харанорский”.
Опыт показывает, что необходимо дальнейшее совершенствование бестранспортных технологических схем разработки.
Для снижения коэффициента переэкскавации планируется приобретение драглайна ЭШ-40/100 с увеличенной длиной стрелы. Использование такого экскаватора на разрезе “Тугнуйский” вместо предусмотренного проектом драглайна ЭШ-40/85 позволит уменьшить коэффициент переэкскавации на 20-30 %, за счет этого увеличить высоту вскрышного уступа, отрабатываемого с перевалкой, уменьшить долю транспортной вскрыши в комбинации бестранспортной и транспортной разработки месторождения.
Возможность снижения коэффициента переэкскавации за счет такого эффективного приема, как подрезка отвала, в настоящее время на разрезах практически исчерпана. Это связано со снижением прочностных свойств отвальных пород и пород почвы угольных пластов, увеличением их угла наклона и обводненностью. Естественно, что в таких условиях величина коэффициента переэкскавации непосредственно связана с устойчивостью внутреннего отвала, при снижении которой уменьшается результирующий угол откоса отвала и увеличивается дальность перемещения вскрышных пород драглайном в выработанное пространство.
Одним из приемов повышения устойчивости отвала является селективное отвалообразование. Объемы использования этого способа на разрезах пока незначительны. Целесообразно расширить область применения технологических схем с селективным отвалообразованием на таких разрезах как Мугунский, Тулун-ский и других.
Разработан принципиальный вариант технологической схемы, включающий подрезку отвала с последующей его подсыпкой, которая направлена не только на снижение коэффициента переэкскавации, но и на повышение устойчивости отвала. Схема предусматривает
также возможность выемки межзаходко-вого целика при использовании для перевозки угля автомобильного транспорта.
Одним из способов повышения устойчивости отвала является уменьшение обводненности его основания. Существующая схема и очередность расположения водоотливных канав в эксплуатационной заходке не всегда предотвращают обводненность основания отвала при отработке пологих угольных пластов. Предусматривается внести изменения в эти схемы, которые обеспечат сбор воды с угольного и вскрышного уступов с опережением по отношению к внутреннему отвалу.
Перемещение вскрышных пород во внутренний отвал при снижении объемов переэкскавации возможно в результате создания вскрышного агрегата, состоящего из вскрышной и отвальной платформ, соединенных между собой системой канатов, и ковша драглайна традиционной конструкции (билайна оригинальной конструкции). Лабораторные исследования на моделирующей установке подтвердили расширение технических и технологических возможностей вскрышного агрегата - билайна. Такой агрегат может быть использован на разрезах “Харанорский”, “Восточный”, “Тугнуйский” и “Мугунский”.
Совершенствование технологических схем будет производиться и за счет расширения эксплуатационных возможностей драглайна. Речь идет о создании съемных устройств к ковшу драглайна, устанавливаемых и снимаемых без привлечения дополнительных технических средств. В настоящее время одно из таких устройств используется для очистки думпкаров при работе драглайна на железнодорожном отвале разреза “Харанорский”. Навеска съемного рыхлителя на ковш драглайна позволит улучшить показатели вскрышных работ при выемке пород междупластья мощностью 1,5-2,5 м при отработке сближенных угольных пластов, а также экскавации откосов отвалов в условиях многолетней мерзлоты
и при планировке отвалов. Кроме того, использование рыхлителя повысит производительность драглайна при экскавации вторично смерзающихся мнголетне-мерзлых пород после их взрывания, некачественной проработке взрывом подошвы уступа, формировании зимой приямков на железнодорожных отвалах и т.д., то есть в труднодоступных местах, где рыхление пород традиционными техническими средствами затруднено.
Весьма важным показателем технологической бестранспортной схемы являются экскавационные потери угля. Это потери в кровле и почве угольного пласта, межзаходковых целиках, осыпях, откосах угольных уступов, которые имеют место в производственных процессах: взрывных работах по углю, подрезке транспортных средств, перевозках угля автосамосвалами. Эксплуатационные потери на разрезах А.О. “Востсибуголь” находятся в пределах 4,5-11,0 %. При увеличении мощности угольного пласта относительная величина этих потерь уменьшается и наоборот. Снижение величины эксплуатационных потерь угля является одним из резервов увеличения добычи угля.
Основной объем угля теряется, как правило, в кровле и почве угольного пласта. Это связано с использованием на вскрышных и добычных работах экскаваторов большой единичной мощности, в конструкции ковшей которых не предусмотрена возможность работы на кон-
тактах породы с угольным пластом при наименьших потерях угля. Например, зубья ковша драглайна находятся ниже его днища на 0,35 -г- 0,5 м. На такую глубину зубья ковша внедряются в угольный пласт при экскавации надугольной породной толщи. Установлено, что если потери в кровле пласта при работе драглайна ЭШ-10/70 не превышают 0,180,20 м, то при работе драглайна ЭШ-40/85 они достигают - 0,25 м, а ЭШ-100/100-0,33 м.
Опытные работы по снижению потерь угля в кровле пласта при использовании на вскрыше драглайнов ЭШ-25/100 и ЭШ-40/85 показали, что при оставлении перед зачисткой бульдозером слоя породы толщиной 0,2-0.3 м над кровлей пласта потери снижались с 0,25 м до 0,04-0,05 м (в 5-6 раз ). Однако такую технологию зачистки угольного пласта реализовать затруднительно из-за недостаточного парка бульдозеров на разрезах. Снизить потери угля можно и при использовании съемного устройства к ковшу драглайна, зачищающего кровлю пласта без значительного ее нарушения по сравнению с зубьями ковша драглайна.
С целью реализации изложенных направлений совершенствования бестранспортных технологических схем в настоящее время осуществляется ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
© В.П. Смагин
