Вскрытие шахтных полей пластовых месторождений с использованием драглайнов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Л.Н. Кашпар, О.В. Чигарев,

С.Е. Корчагин, И.В. Леревяшкин, 2002

УЛК 622.271

Л.Н. Кашпар, О.В. Чигарев, С.Е. Корчагин,

И.В. Леревяшкин

ВСКРЫТИЕ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛРАГЛАЙНОВ

Последнее время все большее внимание уделяется вопросу рационального использования недр. При этом важную роль в решении этого вопроса играет технико-экономическое обоснование проекта, основанное на детальном рассмотрении индивидуальных особенностей каждого конкретного месторождения полезных ископаемых. Кроме того, как в России, так и за рубежом, все большее распространение получает опыт переоценки месторождений, ранее признанных не перспективными, и пересматриваемых с учетом возможности применения передовых научных изысканий в области техники и технологии разработки полезных ископаемых. В частности в Австралии это является одной из задач горных консалтинговых компаний, занимающихся проектными решениями [1].

В.М. Щадов и В.В. Истомин высказывают мысль о необходимости проведения модернизации горных предприятий каждые 15 - 20 лет [2]. При этом предлагается менять не только устаревшее оборудование, но и технологию ведения работ на более современную. В работе также отмечается необходимость расширения области применения открытого способа разработки, с учетом возможности внедрения передовых научных технологий.

Данной тенденции, направленной на переоценку признанных ранее не перспективными месторождений, соответствует, по нашему мнению, предлагаемая нами технология ведения горных работ [3]. Данная технология применима для разработки пологих или слабонаклонных пластовых месторождений лезных ископаемых тонких и средней мощности, за-

легающих на глубинах до 100 м.

В настоящее время, разработка таких месторождений, в зависимости от ряда факторов (мощность и выдержанность

пласта, глубина залегания, физико-механические свойства горных пород и др.), ведется открытым или подземным способом или не ведется вообще.

При разработке таких рождений открытым способом, в основном применяются различные схемы бестранспортной

гии. Основным ее преимуществом (в сравнении с транспортной) является снижение величины портной составляющей в себестоимости добытого лезного ископаемого. Это происходит благодаря тому, что вывозится только полезное ископаемое, а чески весь объем вскрыши (за исключением породы, уложенной во внешние отвалы на стадии ва горного предприятия) переэкскавируется и ся в контуре карьерного поля. Существуют различные схемы бестранспортной системы разработки. зование какой-либо из них определятся горно-

геологическими условиями залегания месторождения (глубиной залегания полезного ископаемого, рами карьерного поля). Однако, общим недостатком во всех случаях является необходимость

вания полезного ископаемого (как минимум до верхности) и необходимость переэкскавации. Объемы переэкскавации возрастают, как правило, с

нием глубины разработки. Одним из способов снижения затрат на вскрышные работы (в т. ч.

цию) является, в данном случае, использование ной выемочной техники.

При вскрытии месторождений такого типа подземным способом основным минусом технологии, на наш взгляд, является длительный срок строительства предприятия. Время строительства ствола (без учета времени на подготовительные работы) достигает 1-1,5 года. Кроме того, существенным и весьма дорогим является транспортирование полезного ископаемого до поверхности и проветривание шахты.

На основе анализа и сопоставления преимуществ и недостатков, существующих на сегодняшний день технологических решений, используемых для отработки подобных месторождений, мы предлагаем новую комбинированную технологию ведения горных работ (рис. 1). Она представляет собой комбинацию отдельных процессов открытого и подземного способов.

Рис. 1. Последовательность ведения работ при вскрытии шахтного поля траншеями (до глубины 40м): 1 - драглайн; 2 - кран; 3 - монтируемое транспортное оборудование (коммуникации), 4

- монтируемый добычной комплекс, 5 -ленточный конвейер, стрелками показано направление подвигания фронта проходческих (6) и добычных (7) работ, 8 - обрушенное пространство

На стадии строительства предприятия - вскрытия месторождения, предлагается использовать технологию, применяемую при открытом способе разработки. Вскрытие производится с помощью траншеи, проводимой драглайном (1) с отсыпкой породы на борт (или на два борта). Далее, на дне траншеи монтируются транспортные коммуникации и добычной комплекс, применяемый на подземных работах, и начинаются очистные работы. По мере подвигания монтажных и добычных работ драглайн продолжает проведение траншеи. Полезное ископаемое из очистного забоя доставляется в траншею призабойным конвейером. В качестве транспорта, применяемого для дальнейшего транспортирования на поверхность, предлагается использовать ленточный конвейер или вагонетки с шахтными локомотивами.

На дне траншеи предлагается осуществлять монтаж арочной крепи. Такой вариант организации работ позволит:

- во-первых, предотвратить возможность поломки транспортных коммуникаций и остановки работы всего комплекса в результате возможного обвала пород, образующих борт траншеи;

- во-вторых, использовать уже пройденную и закрытую часть выработки для размещения породы, отрабатываемой при ее проходке;

- третьих, иметь углы откосов бортов, превышающие величину устойчивых углов в данных типах пород, т.к. часть выработки - величина опережения монтажных работ (Ьоп) проходческими (рис. 2) - остается открытой в течение незначительного промежутка времени.

Выполнение последнего условия возможно, благодаря значительному сокращению срока монтажа, т.е. увеличение скорости подвигания монтажных работ Сборка частей добыч-

Рис. 3. Схема вскрытия шахтного поля траншеей (на глубину свыше 40м): 1,2 -драглайны, 3 - потокоформирующий модуль,

4 - конвейерная линия, 5 - арочная крепь, 6 -ленточный конвейер, 7 - направление движения драглайна (широкая заходка), 8 - обрушенное пространство, 9 - направление под-вигания проходческих работ, 10 - монтируемые части крепи и транспортных коммуникаций, 11 - краны, 12 - угольный пласт, 13 -навал породы от проходки нижнего слоя траншеи, 14- направление подвигания очистных работ

Рис. 2. Использование для транспортирования скользящего съезда: 1 - забойный конвейер, 2 - ленточный конвейер,

3 - кран, 4 - части монтируемых транспортных коммуникаций,

5 - направление подвигания проходческих работ, 6 - драглайн, 7 - направление грузопотока полезного ископаемого, 8 - направление подвигания очистных работ

ного комплекса, транспортных коммуникаций и секций арочной крепи будет производиться в открытом пространстве. Доставку уже готовых частей на дно предлагается осуществлять с помощью крана, установленного на борту траншеи. Возможен вариант, предусматривающий для транспортирования полезного ископаемого использование скользящего съезда, проводимого на одном из бортов траншеи (рис. 2). По мере подвигания очистных работ происходит подвигание съезда (на величину Ьш).

Как уже отмечалось, в качестве проходческого оборудования предлагается использовать шагающий драглайн. Критерием, определяющим технические параметры драглайна, необходимые для оптимизации взаимосвязи горно - строительных и очистных работ, является его производительность. Она, в свою очередь, в значительной степени зависит от вместимости ковша и длины стрелы. Проведенные исследования показали что существующие (самые крупные) типы драглайнов (с длиной стрелы 100-132 и емкостью ковша до 100 м3) позволяют работать по предлагаемой технологии без перевалки пород до глубины порядка 40 м. При большей глубине залегания (свыше 40 м) необходимо работать по схеме с перевалкой на бортах карьера и укладкой в выработанное пространство конвейерами при разработке двумя уступами или подуступами (рис. 3). На рис. 3 представлена схема, предусматривающая деление вскрышного забоя на уступы. На каждом из них вскрытие осуществляется драглайнами, работающими с нижним черпанием.

Порода, отрабатываемая драглайном, находящемся на уступе (2), транспортируется с помощью конвейера (4) и засыпается в пространство, где уже установлена арочная крепь (5). В качестве связующего звена между конвейерной лентой и ковшом экскаватора предлагается использовать потокоформирующий модуль (3), устанавливаемый на верхней берме нижнего уступа (транспортной). Для снижения объе-

мов экскавации, транспортную берму предлагается располагать на промежуточном горизонте. В целом, такая схема организации работы на нижнем уступе позволяет повысить эффективность использования драглайна. Кроме того, использование поточной технологии позволяет иметь минимальную (в сравнении с другими видами транспорта) ширину транспортной бермы. Порода, отрабатываемая драглайном, находящемся на поверхности (1), складируется в отвалы, расположенные на борту (бортах) траншеи. Здесь необходима переэкскавация некоторого объема породы, т.к. технические параметры существующих типов драглайнов не позволяют отрабатывать и вать весь объем породы верхнего уступа при щении экскаватора вдоль оси траншеи. Поэтому драглайн работает широкой заходкой.

Для повышения эффективности работы драглайна, находящегося на поверхности, так же возможно внедрение поточной технологии (рис. 4). На одном из бортов траншеи монтируется потокоформирующий модуль (15) и конвейерная линия (16). Использование такой схемы позволяет часть породы сразу транспортировать (конвейером) и размещать в пространстве, выработанном в процессе проходки верВхнегор яудсетупас. лучаев, в покрывающей толще ют твердые породы, требующие предварительного рыхления. Это уменьшает возможную глубину отработки, в сравнении с аналогичными условиями без

Рис. 4. Схема вскрытия шахтного поля траншеей (на глубину свыше 40 м): 1,2 -драглайны, 3 - потокоформирующий модуль (на транспортной берме), 4 - конвейерная линия (на транспортной берме), 5 - арочная крепь, 6 - ленточный конвейер, 7 - направление движения драглайна (широкая заходка), 8

- обрушенное пространство, 9 - направление подвигания проходческих работ, 10 - монтируемые части крепи и транспортных коммуникаций, 11 - краны, 12 - угольный пласт, 13

- навал породы от проходки нижнего слоя траншеи, 14 - направление подвигания очистных работ,15 - потокоформирующий модуль (на верхней бровке верхнего уступа) и соединительный конвейер, 16 - конвейерная линия, 17 - навал породы от проходки верхнего слоя траншеи

обходимости рыхления (т. к. лайну необходимо отрабатывать еще некоторую (взорванную) величину по дну траншеи).

Кроме значительного сокращения сроков строительства, использование поточной технологии транс-портирования полезного ископаемого существенно уменьшит транспортную долю в величине удельных затрат на добычу и доставку полезного ископаемого на склад (в сравнении с технологией подземного транспортирования). Значительно упроститься проветривание и снизятся удельные затраты.

Предложенная схема разработки пластовых месторождений на глубинах до 100 м предполагает комбинирование отдельных процессов открытого и подземного способов в единую технологию. Данный подход, позволяет, снизить удельные затраты на единицу добываемого полезного ископаемого. Это происходит в результате использования ряда преимуществ, присущих процессам каждого способа разработки (открытого и подземного). Ряд вопросов, касающихся более полного использования этих преимуществ и обоснования оптимизации взаимосвязи рассматриваемых процессов еще исследуется. Однако, по приведенному выше обобщению, уже можно говорить о возможности применения данной технологии на месторождениях, залегающих в определенных горно-геологи-еских условиях и получении бульшего экономического эффекта, чем при использовании существующих в настоящее время технологий - открытого (бестранспорт-ой схемы) и подземного способов разработки.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Прждецкий Д.Б. Горная промышленность Австралии. // Горный журнал, №8, 1997.

2. Shchadov V.M, Istomin V.V. Development of Surface Coal Mining in Russia. // Russian Mining №1 - 2001.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

3. Вскрытие шахтного поля скользящими съездами. Кашпар Л.Н., Чига-рев О.В., Корчагин С.Е. РУДН. - М., 2001, стр.7, библиогр.-3, рус. (Рукопись деп. в ВИНИТИ) 25.09.2001, №2037-В2001.

4. Шешко Е.Ф. Основы теории вскрытия карьерных полей. - М. Уг-летехиздат 1953.

5. Шешко Е.Ф, Ржевский В.В. Основы проектирования карьеров. -М. Углетехиздат 1958.

Кашпар Леонтий Николаевич - профессор, доктор технических наук, Российский университет дружбы народов (РУДН). Чигарев Олег Валерьевич - аспирант, РУДН.

Корчагин Сергей Евгеньевич - аспирант, РУДН.

Деревяшкин Игорь Владимирович - доцент, кандидат технических наук, РУДН.

«НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА-2002» СЕМИНАР < 13

Файл: КАШП_2

Каталог: G:\^ работе в универе\2002\Папки 2002\GIAB12-0

Шаблон:

C:YUsers\Таня\AppData\Roammg\Micшsoft\ШаблоныYNor•maLdo

tm

Заголовок: Последнее время все большее внимание уделяется вопросу

рационального использования недр Содержание:

Автор: Al exandre Katal ov

Ключевые слова:

Заметки:

Дата создания: 01.11.2002 9:15:00

Число сохранений: 32

Дата сохранения: 02.12.2008 23:13:00

Сохранил: Таня

Полное время правки: 50 мин.

Дата печати: 02.12.2008 23:29:00

При последней печати страниц: 4

слов: 1 893 (прибл.)

знаков: 10 793 (прибл.)