CC BY
28
© А.Ю. Михайлов, 2013
УДК 622.27 А.Ю. Михайлов
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ*
Рассмотрен комбинированный способ разработки угольных месторождений.
Ключевые слова: комбинированный способ, добыча, уголь.
Лобыча угля в мире осуществляется, в большинстве случаев, классическим открытым и подземным способом. Нетрадиционный, комбинированный способ добычи угля получил широкое использование в конце 20го столетия. Известные ученые РАН и производственники угольной промышленности дали толчок в развитии последнего.
По данным Администрации Кемеровской области в 2012 года был добыт рекордный объем угля - впервые в истории Кузбасс перешагнул 200 миллионный рубеж угледобычи (рис. 1).
Комбинирование элементов открытого и подземного способов позволяет развивать геотехнологию по всем технологическим направлениям.
В Институте угля СО РАН с 2007 года, в первые, выделена в отдельную позицию добыча комбинированным способом (рис. 1).
Высокие технико-экономические показатели угольной промышленности Кузбасса и России в целом достигнуты за счет усовершенствования и изменения подхода к добыче угля. Так, на пример, на ш. Котинская, СУЭК-Кузбасс, где добыча угля из одного очистного механизированного забоя составила свыше 4 млн.т в год с производительностью труда более 800 т/чел в месяц за счет использования новой модульной геотехнологической структуры вскрытия и подготовки запасов [1] с последующим преобразованием в угле-добывающий комплекс
"Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №13-05-98030 р_сибирь_а.
Рис. 2. Общая добыча угля, в т.ч. комбинированным способом
(УДК), открыто-подземный способ разработки данного участка Ерунаковского ГЭР, совместно с угольным разрезом «Камы-шанский». Научное обоснование этой структуры осуществлено в Институте угля СО РАН, а проектные проработки технологических решений проводились в институтах «Конверскузбасс-уголь» (г. Кемерово) и «Гипроуголь» (г. Новосибирск).
Ведущее место при добыче каменного угля в Кузбассе занимает прогрессивный открытый способ, на долю которого приходится свыше 60 % общего объема добываемой продукции на территории Кемеровской области. Использование горнотехнологической структуры модульных шахтоучастков для добычи подземным способом на горных отводах угольного разреза значительно увеличивает эффективность комбинированной (открыто-подземной) геотехнологии комплексного освоения угольных месторождений Кузбасса. Ярким примером такого использования является строительство и эксплуатация модульного шахтоучастка «Байкаимский» на угольном разрезе «Моховский» (ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»). В 2012 году шахта «Байкаимская» с одного очистного забоя довела добычу до 1,88 млн т/год с производительностью труда до 240 т/чел. в месяц. Следует заметить, что Институт угля СО РАН принимал непосредственное участие в выполнении проекта «ТЭО инвестиций» в 2002 году через «Конверскузбассуголь».
Мядульный шахтоучжгток с добычей свыша 2 галн.т а год на уголькам раз;р©а© «Маковский» - проект ИУ СО РАН (ко.мФикиро ванная о.ткрыто.чтодз.емная гаотахноло-гия)
Флйнювая
2300
Рис. 2. План развития горных работ шахты «Байкаимская» на угольном разрезе «Моховский» (ОАО «УК. «Кузбассразрезуголь »
- "4 ЯЛ
баша
Рис. 3. Разрез Бачатский. Состояние горных работ на 01.01.2009
Основой наших исследований являются научно-методические разработки специалистов ИПКОН РАН [2] и НТЦ-НИИОГР применительно к комбинированной (открыто-подземной) геотехнологии комплексного освоения угольных месторождений. Для визуализации модели объектов в трехмерном пространстве используется компьютерная технология на основе системы М^ЕЕИЛМЕ (ГоИ КНЦ РАН) рис.3.[3]
На основе этих исследований разработана научная концепция открыто-подземный способа освоения угольных месторождений по глубине тремя ярусами, защищенная патентами РФ (рис. 4):
- первый осваивается открытыми работами до проектной глубины по экономическому критерию с использованием на заключительном этапе подземной транспортной инфраструктуры (патент РФ № 2387836). Патентообладатель Институт угля СО РАН;
- второй (открыто-подземный ярус) - высоким уступом (НдЬшаИ) без разноса бортов угольного разреза с использованием безвзрывной технологии Комплекса глубокой разработки пластов (КГРП) и выдачей угля по существующим коммуникациям разреза (патент РФ № 2285121). Патентообладатель Институт угля СО РАН;
- третий - подземными работами по модульной геотехнологической структуре шахтоучастков с использованием производственной инфраструктуры угольного разреза (патент РФ № 2284414). Патентообладатель Институт угля СО РАН.
Научная новизна заключается в разработке приоритетных направлений объединения открытой и подземной геотехнологии в единую систему ведения горных работ с эффектом использования единой производственной инфраструктуры освоения недр.
Использование геотехнологии "НдЬшаП" (Комплекс глубокой разработки пластов - КГРП) в приконтурной зоне угольного разреза как эффективной технологии переходного звена в комбинированном способе разработки пластовых месторождений расширяет возможности безопасной работы открыто-подземным способом по безлюдной технологии.
Снижение нарушенных земель при ведении горных работ комбинированным способом осуществляется за счет внутреннего отвалообразования, сбалансированного сохранения гидрологического и гидрогеологического режимов, ландшафта земной поверхности
Рис. 4. Область рационального применения комбинированной (открьп-о-подземной) разработки угольных пластов
Проведена классификация способов комбинированной (открыто-подземной) технологии разработки угольных месторождений (рис. 5) [4].
Классификация как метод системного анализа, позволяет упорядочить угледобывающие предприятия по их наиболее существенным признакам, структурному единству и является одним из фундаментальных процессов в горной науке.
На основе классификации разработан проект технологического регламента добычи угля комбинированным (открыто-подземным) способом (рис. 6).
ПРОВЕДЕНА КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОСВОЕНИЯ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПО ХАРАКТЕРУ СОВМЕЩЕНИЯ СПОСОБОВ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ
ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И СОСТАВУ КОМБИНАЦИИ
ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНЫЙ
ПО СОСТОЯНИЮ РАБОТ НА НАЧАЛО СОВМЕЩЕНИЯ
НА СТАДИИ СТАБИЛЬНОЙ РАБОТЫ
НА СТАДИИ ЗАТУХАНИЯ
Г
ПО СОЧЕТАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ (СПОСОБОВ)
ОТКРЫТЫЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ НЮНШАЬЬ, ПОДЗЕМНЫЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
ПО СОВМЕЩЕНИЮ РАБОТ В ПРОСТРАНСТВЕ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
Рис. 5. Классификация комбинированных (физико-технических) способов разработки угольных месторождений
Проект технологического регламента добычи угля комбинированным (открыто-подземным) способом
Основные положения
с
|" Открь1тыеи^х>]эные_|эаб^ Подземные горные работы г____й_,
г_п, ТГ _,
■Д'
Горные работь^юд высокими уступами (технология Highwall miners)
Организационные и технические меры безопасности_
Комплекс глубокой разработки гольных пластов
Рис, 6. Структура проекта технологического регламента добычи угля комбинированным (открыто-подземным) способом
Перспективы освоения угольных месторождений Кузбасса связаны с реализацией, при проектировании горнотехнических систем, единого стратегического подхода на весь период комбинированной разработки (шахтами и угольными разрезами).
Новые экологически сбалансированные, эффективные на рынке высоких технологий способы открыто-подземной разработки угольных месторождений, защищены патентами РФ.
Технологические схемы открыто-подземных (комбинированных) разработок хорошо сочетаются с модульными структурами и позволяют быстро вводить в действие новые мощности, полнее использовать запасы месторождения, обеспечить более экономичную их разработку [5].
Практическое значение работы заключается в том, что полученные результаты позволяют:
• использовать методические положения и технологические принципы проектирования комбинированной разработки при освоения угольных месторождений Кузбасса, в том числе и по безвзрывной технологии ведения горных работ для ускоренного ввода в действие производственных мощностей с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами,;
• синтезировать подземные модульные шахтоучастки с пространственно-временной и структурной увязкой элементов открытой и подземной технологий ведения горных работ для снижения потерь угля в недрах и сокращения сроков перехода от открытых к подземным горным работам;
• установить рациональные параметры технологических звеньев подземных модульных шахтоучастков для угольных разрезов с целью снижения себестоимости и экологической нагрузки на природную среду;
• обеспечить поточность технологических процессов угледобычи подземных модульных шахтоучастков для повышения производительности и их адаптацию к горногеологическим условиям ведения горных работ на угольных разрезах;
• увеличить коэффициент извлечение запасов угля по эффективным технологиям и продлить срок эксплуатации угледобывающих предприятий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ялевский В.Д., Федорин В. А. Модульные горнотехнологические структуры вскрыгтия и подготовки шахтных полей Кузбасса. (Теория, Опыт, Проекты). - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2000. -224 с., ил.
2. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Комбинированная разработка рудных месторождений: Учебное пособие. - М.: Издательство «Горная книга, 2012. -344 с.: ил.
3. Глубокие карьеры : сб. докл. Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. участием 18-22 июня 2012 г. - Апатиты; СПб., 2012. - 488с.:ил. ISBN 9785-91918-267-2
4. Михайлов А.Ю. Шахты угольных разрезов - новые тенденции развития комбинированной (открыто-подземной) геотехнологии»// Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Материалы международной научно-практической конференции: сборник научных статей // СибГИУ; Под ред. В.Н. Фрянова, Е.В. Пугачева. - Новокузнецк, 2005. -С.260-265.
5. Федорин В.А., Михайлов А.Ю., Ивершина Г.Е. Геотехнологические аспекты открыто-подземного (совмещенного) способа освоения угольных месторождений Кузбасса./ГИАБ № 11, Москва, 2008. -С. 261-269. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Михайлов Алексей Юрьевич - ведущий технолог лаборатории ЭТРУМ, [email protected]
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук,
