CC BY
140
Г еотехнология
49
3. Геолого-промышленная карта Кузнецкого бассейна. М-б 1:100 000 / Под ред. А. 3. Юзвицкого. -Новосибирск: СНИИГГиМС, 2000.
4. Геологический архив ФГБУН Институт угля СО РАН, г. Кемерово. Фонд Юзвицкого А.З., ТКБУТ. Инв. № 3133, лист 1.
5. Анферов Б. А., Кузнецова Л. В. Подземная газификация угля - перспективное направление комплексного освоения месторождений Кузбасса// Вестник КузГТУ. - 2013. -№ 5. - С. 130-135.
6. Обоснование целесообразности освоения нового угленосного района Кузбасса (Терсинского): отчет о НИР (заключ.) / Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН; рук. темы В. А. Федорин. - Кемерово, 2005. - 150 с. - № ГР 0120.0 412567.
7. Анферов Б.А., Кузнецова Л.В. Проблемы и перспективы комплексного освоения угольных месторождений Кузбасса. - Кемерово: ИУУ СО РАН, 2009. - 243 с.
8. Пат. 2490454 Российская Федерация, МПК Е21С 41/00. Способ открыто-подземной разработки мощного крутонаклонного угольного пласта / Кузнецова Л.В., Анферов Б.А.; заявитель и патентообладатель ИУ СО РАН. № 2012109088; заявл. 11.03.2012; опубл. 20.08.2013, Бюл. № 23. 8 с.
9. Копейский машиностроительный завод [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.kopemash.ru/ Дата доступа 21.05.2014 г.
Авторы статьи
Анферов Борис Алексеевич канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории эффективных технологий разработки угольных месторождений Института угля СО РАН. Email: [email protected]
Кузнецова Людмила Васильевна канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории эффективных технологий разработки угольных месторождений Института угля СО РАН. Email: [email protected]
Борисов Иван Леонидович ведущий технолог лаборатории эффективных технологий разработки угольных месторождений Института угля СО РАН. Email: [email protected]
УДК 622.235
А. И. Копытов, А. А. Вети, А. С. Коротин, А. О. Куркин, И. А. Пикалов
ВЫБОР НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ШЕРЕГЕШСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ОАО «ЕВРАЗРУДА»
Эксплуатация Шерегешевского месторождения осуществляется с 1952 г. несколькими этапами на основании утвержденных проектов. На современном этапе месторождение отрабатывается на основании «Проекта вскрытия и подготовки горизонтов +185 м и +115 м Шерегешской шахты ПО «Сибруда» для поддержания мощности», разработанного Сибирским филиалом института ГИ-ПРОРУДА в 1982 г.
В настоящее время основной объем очистных работ на месторождении производится в этаже + 185/+255 м на участках «Главный», «Подрусловый» и «Новый Шерегеш».
Разработка рудных тел производится двумя системами:
- этажного принудительного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами на компенсационные камеры и зажимающую среду;
- этажно-камерной.
Удельный вес систем разработки в общем объеме годовой добычи составляет: этажного принудительного обрушения - 12 %, этажнокамерной - 88 %.
Выпуск руды из блоков осуществляется вибрационными установками ВДПУ-4ТМ с погрузкой в вагонетки ВГ-9,0.
Месторождение отнесено к опасным по горным ударам ниже горизонта +255 м, поэтому отработка запасов блоков в рудных телах производится в сплошном порядке [1].
На горизонте +115 м этажа +115/+185 м выполняется основной объем строительства капитальных, подготовительных и нарезных выработок, предназначенных для ввода запасов этажа в эксплуатацию. Проведение выработок осуществляется буровзрывным способом. Трассировка, размеры и сечения данных выработок определены исходя из конструктивных элементов применяемых систем разработки и рассчитаны на использование существующей на сегодняшний день технологии с использованием переносного и самоходного оборудования и электровозной откатки. В этаже +115/+185 метров на 2014 год запланировано начало добычных работ в блоках, расположенных на участке «Новый Шерегеш» (блоки 22-^25).
Горные работы ведутся Горно-Шорским фи-
50
А. И. Копытов, А. А. Вети, А. С. Коротан, А. О. Куркин, И. А. Пикалов
лиалом ОАО «Евразруда» с привлечением подрядных организаций.
На основании наличия значительных запасов магнетитовых руд на вскрытых горизонтах +185 м + 115 м, а также на нижележащих горизонтах +10 м и -85 м по заданию руководства ОАО «Евразруда» в 2012 г. разработаны новые технические решения по вскрытию и отработке горизонтов +10 м и -85 м с выходом рудника на проектную производительность 6 млн. т. сырой руды в год на базе существующего рудничного комплекса.
Одним из главных факторов в обеспечении производственной мощности рудника в условиях увеличения глубины разработки до 600 м и более, осложнения геомеханической обстановки и опасности по горным ударам является принятая система разработки и ее конструктивное оформление.
Современные тенденции развития систем и технологии подземной разработки мощных рудных месторождений выражаются в широком внедрении комплексной механизации процессов добычи, устранении трудоемких ручных работ, переходе на массовую одностадийную выемку руды.
Применяемые в настоящее время на руднике системы разработки не в полной мере отвечают этим прогрессивным тенденциям. Значительное количество трудно-механизируемых операций при очень сложной схеме и большом объеме подготовительных и нарезных выработок затрудняет возможность комплексной механизации процессов добычи. Значительное число в основном коротких, неодинакового сечения рассредоточенных по блоку выработок приводит к необходимости использования переносного оборудования, и затрате большого количества ручного труда, особенно в процессе переноски оборудования. Существующие схемы выпуска в основном через воронки и
дучки не обеспечивают непрерывности процесса выпуска и высокого извлечения руды, связаны с повышенной опасностью работ и значительными затратами на ремонт и поддержание выработок и выпускных устройств.
По мере увеличения глубины разработки все труднее сохранять ослабленное воронками и дуч-ками днище выемочных блоков от раздавливания. Днище и сопряжения выпускных выработок нарушаются также в процессе выпуска под действием динамических ударов при ликвидации зависаний руды.
Данные недостатки применяемых систем разработки могут быть устранены только путем отказа от использования существующей схемы выпуска руды через воронки, дучки и траншеи по всей площади блока (площадная схема выпуска) и применения новой конструкции днища, в частности, торцевой схемы выпуска.
Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что снизить негативное влияние указанных факторов, повысить эффективность и безопасность ведения горных работ при разработке рудных участков удароопасных месторождений на глубине более 600 м возможно при применении систем разработки с подэтажным обрушением руды и ее доставкой с использованием самоходного оборудования [2].
В последние годы широкое распространение на рудниках получил вариант данной системы разработки торцевым выпуском, который обеспечивает высокую эффективность и безопасность ведения горных работ.
С целью испытания и отработки параметров технологии системы разработки с подэтажным обрушением и доставкой руды самоходным оборудованием по заданию ОАО «Евразруда» инсти-
Таблица 1 - Физико-механические свойства горных пород и руд
Название пород и руд Прочность на сжатие, кг/кв. см Прочность на растяжение, кг/см2 Коэффициент Пуассона Коэффициент сцепления, кг/см2 Удельный вес, г/см3 Объемный вес, г/см3 Коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяко-нова
Известняки 1013 92 0,27 80 2,77 2,56 8-10
Порфириты 1735 - - - 2,92 2,88 16-18
Туфы андезитовых порфиритов 2300 375 0,26 287 2,93 2,87 14-15
Сиениты 2367 280 0,26 270 2,69 2,66 16-18
Граниты 1848 170 ОД 9 200 2,69 2,66 16-18
Скарны 2404 390 0,20 378 3,42 3,18 16-18
Магнетитовые руды 1744 227 0,18 139 4,05 3,9 12-14
Г еотехнология
51
тутом ОАО «Уралмеханобр» выполнен «Проект технического перевооружения и отработки участка «Подрусловый» в этаже гор. +115 м - +185 м» Шерегешского месторождения.
Участок «Подрусловый» представлен двумя субпослойными рудными зонами, главная из которых залегает в низах рудовмещающей толщи, простирание рудной зоны западно-северо-западное, падение рудной зоны юго-западное под углами 45^60 градусов. Рудные тела неправильной формы с многочисленными ответвлениями. На границе рудно - скарновой зоны с порфирита-ми на юго-западе располагается дайка сиенитов северо-западного простирания, северо-восточного падения под углом 85 градусов, мощностью до 45 метров. Сиениты массивные, мелкозернистые. Коэффициент крепости 14-И6. Магнетитовая руда пятнистой, массивной структуры, часто кливажи-рованная, с вкраплениями, прожилками сульфидов. Коэффициент крепости по шкале проф. Про-тодьяконова 12^-14 (табл. 1).
Длина рудной зоны по простиранию, между р. л. 15 и 8, составляет около 750 м.
Вмещающие породы представлены известняками, порфиритами андезитового состава, пирок-
сен-гранатовыми, эпидот-гранатовыми скарнами. Известняки мраморизованные, массивные полосчатые, залегают в висячем боку рудной зоны. Контакты известняков с рудным телом часто за-карстованы. Коэффициент крепости известняков 8-ИО по шкале проф. Протодьяконова М.М..
Скарны пятнистой, полосчатой текстуры, сливные. Коэффициент крепости скарнов составляет 16-И8.
Вмещающие породы и руды трещиноватые. Удельная трещиноватость 3-И0 шт/м. Трещины различной ориентировки и с различными углами падения. Категория устойчивости пород - III (выше средней).
Участок «Подрусловый» наиболее обводнен. Водоносность выражается в виде капежа, струйного излияния из кровли и бортов выработок, из отбуренных скважин. Среднегодовой приток по участку составляет 55-60 м3/час.
Характерными чертами участка являются:
- Весьма слабое развитие скарнов или их полное отсутствие.
- Четкие контакты рудных тел с вмещающими породами и скарнами.
- Сравнительно хорошая выдержанность
i
со
см
?
Гор. 190 м
Гор. 164 м
Рис. 2. Схема разбуривания восходящего веера на всю высоту с отбойкой рудных элементов днища за-ходки в подэтаже +164/+185 м при диаметре скважин 89 мм
52
А. И. Копытов, А. А. Вети, А. С. Коротан, А. О. Куркин, И. А. Пикалов
Рис. 1. Схема отбойки руды вертикальными веерами скважин при торцевом выпуске под обрушенными налегающими породами
мощности основного рудного тела как по простиранию, так и по падению. Тело имеет выдержанную пластообразную форму.
Почти на всех разрезах мраморизованные известняки налегают на рудный горизонт сложными по форме линзами, мощность которых (по скважинам) в несколько раз превышает их длину по падению. Строение тела известняков по простиранию весьма сложное.
Широкое развитие среди вмещающих пород, главным образом, по направлению падения имеют различные по составу и текстурам роговики.
Все вмещающие рудные тела Шерегешевского месторождения породы являются в основном крепкими и устойчивыми.
Балансовые запасы участков «Подрусловый» и «Новая Промплощадка» Шерегешевского месторождения в этаже +115 м / +185 м по состоянию на 01.01.2013 г. составляют 7551 тыс. т. С содержанием железа в руде на уровне 42,5 %.
По результатам анализа условий залегания рудных залежей, современного состояния очист-
ных работ в этаже +185/+255 м и подготовительных работ в этаже +115/+185 м, а также замеров сечения выработок на горизонте +115 м, выполненных маркшейдерской службой рудника, в качестве участка по внедрению системы разработки подэтажного обрушения с торцевым выпуском и применением самоходного оборудования выбран фланг участка «Подрусловый», располагающийся в его юго-восточной краевой части между вы-клинкой рудной залежи и границей охранного целика под реку «Большая речка». Данный участок наиболее соответствует указанным выше критериям.
Общая протяженность участка по простиранию залежи составляет до 200 метров. Мощность рудного тела в пределах участка изменяется от 20 до 90 метров. Угол падения залежи на выбранном участке составляет от 40 до 60 градусов.
Система разработки подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды это система, при которой выемку запасов ведут подэтажами в нисходящем порядке с обрушением руды и вмещающих
Г еотехнология
53
пород.
Каждый подэтаж разбивается на блоки, состоящие из 3+4 заходок, располагающих вкрест или по простиранию рудной залежи. В каждой заходке руду отбивают в зажиме послойно вертикальными или крутопадающими веерами скважин, выпускают руду под обрушенными налегающими породами непосредственно в подэтажные буродо-ставочные орты (штреки) через их торцы .
Систему подэтажного обрушения можно применять для отработки крутопадающих рудных тел мощностью более 3 м, а также при мощности более 7 м с любым углом падения при неустойчивых и средней устойчивости бедных рудах, залегающих в неустойчивых и средней устойчивости вмещающих породах, легко обрушающихся вслед за выемкой руды.
Учитывая условия залегания рудного тела опытный участок «Подрусловый» в этаже + 115/+185 м, разделен на три подэтажа:
- I подэтаж отрабатывается с горизонта +164 м;
- II подэтаж отрабатывается с горизонта +142 м;
- III подэтаж отрабатывается с горизонта +120 м;
Общий порядок отработки подэтажей - нисходящий. Порядок отработки запасов руды в подэтажах - сплошной. Выемка руды производится заходками, объединенными в блоки по 3-4 штуки,
и расположенными вкрест простирания рудной залежи. Заходки в смежных подэтажах по вертикали располагаются в шахматном порядке. Данный вариант системы разработки включает в себя следующие конструктивные элементы:
- полевой (рудный) подэтажный штрек;
- буро-доставочные орты, которые проходятся по почве заходок из полевого или рудного подэтажного штрека до противоположной границы заходок;
- отрезной рудный штрек, проходимый на каждом подэтаже по руде со стороны висячего бока залежи;
- отрезной восстающий, который приходится на каждом выемочном подэтаже из отрезного рудного штрека на высоту заходки.
Днище в заходках - траншейное.
Для определения параметров выемочной камеры в этаже +120/+142 м при отработке блока № 1-4 120 планируется проведение испытаний способа формирования зоны обрушения (зоны «зажима») путем образования камер по висячему боку залежи с последующим заполнением их породами от проходки полевых выработок данного участка.
Данная схема формирования зажимающей среды позволит отказаться от дополнительного разбуривания и подрыва пород висячего бока и снизить затраты на выдачу пустой породы из шахты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Копытов, А. И. Методическое руководство по креплению горных выработок и наблюдению за состоянием крепи на рудниках ОАО «Евразруда» / А. И. Копытов, А. А. Еременко, В. В. Першин [и др.] -Кемерово-Новокузнецк : СО АГН, 2012. - 165 с.
2. Копытов, А. И. Выбор безопасной технологии разработки склонных и опасных по горным ударам месторождений ОАО «Евразруда» / А. И. Копытов, А. А. Еременко, И. Ф. Матвеев // Вестник КузГТУ. -2013. - № 2. - С. 39-41.
Авторы статьи
Копытов Александр Иванович, докт. техн. наук, профессор каф.строительства подземных сооружений и шахт КузГТУ, e-mail: [email protected].
Вети
Ахмед Аиманович студент группы СГ-091 КузГТУ (каф. строительства подземных сооружений и шахт), тел. 8-903-907-70-75
Куркин Алексей Олегович, студент группы СГ-091 КузГТУ (каф. строительства подземных сооружений и шахт), тел. 8-903-907-70-75.
Коротин Андрей Сергеевич, студент группы СГ-091 КузГТУ (каф. строительства подземных сооружений и шахт), тел. 8-903-907-70-75.
Пикалов Иван Александрович студент группы СГ-091 КузГТУ (каф. строительства подземных сооружений и шахт), тел. 8-903-907-70-75
