WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

УДК 622.222:658.51

Чигарев Олег Валерьевич

Обоснование организационно-технологического решения и рациональной области вскрытия шахтных полей слабонаклонных угольных залежей драглайнами

Специальности: 05.02.22 – Организация производства

(горная промышленность, технические науки)

25.00.22 –Геотехнология

(подземная, открытая, строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2007

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов»

(ФГУП «Гипроцветмет»)

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Комаров Евгений Иванович

Научный консультант:

доктор технических наук, доцент Деревяшкин Игорь Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Боровков Юрий Александрович

кандидат технических наук, доцент Казаков Александр Борисович

Ведущая организация – ФГУП «Национальный научный центр горного производства – Институт горного дела им. А.А. Скочинского (ФГУП «ННЦ ГП – ИГД им. А.А.Скочинского»).

Защита состоится « 07 » марта 2007 года в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.137.03 при Московском государственном открытом университете по адресу: 107966, Москва, ул. Павла Корчагина, 22, ауд. 408.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного открытого университета.

Автореферат разослан «____» ________ 2007 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н. В.В. Мазуренко

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Прогнозируемое увеличение потребления угля определило его добычу и переработку одним из 52 приоритетных направлений развития науки, техники и технологии, отмеченных в докладе президента России В.В. Путина 30.03.2002 (Пр-578). Важным шагом на пути реализации поставленной задачи, а так же актуальным вопросом недропользования является повышение полноты и эффективности извлечения полезных ископаемых из недр. Так, в ряде угледобывающих районов (Мосбасс, Кузбасс) распространены маломасштабные запасы представленные, как правило, недоработанными участками шахтных полей, отдельно залегающими небольшими пластами или выходами пластов на дневную поверхность. Относительно малые размеры шахтных полей или высокие значения коэффициента вскрыши не позволяют эффективно разрабатывать их с использованием известных организационно-технологических решений.

По степени изученности и развитию угледобычи на территории Подмосковного буроугольного бассейна выделяются несколько угленосных районов. Запасы некоторых районов (Центрального, Южного, Боровичско-Валдайского) в силу наиболее благоприятных горно-геологических условий для разработки открытым или подземным способами практически полностью разработаны. В других наиболее разведанных угленосных районах порядка 23-40 % разведанных запасов приходится на месторождения с запасами до 11-13 млн.т. залегающие на глубине 30-65 м. На забалансовые запасы этих районов приходится от 37 до 54% разведанных. При этом порядка 10-24% забалансовых запасов представлены месторождениями с запасами до 11-14 млн.т, более 50 % из которых залегают на глубине не превышающей 60 м. Поскольку объем запасов Мосбасса составляет более 3,5 млрд.т, интерес к увеличению объема добычи подмосковного угля отмечен как со стороны потребителей, так и со стороны региональных и федеральных властей, что отражено в “Программе развития Подмосковного угольного бассейна на период до 2010 г.”, разработанной с учетом поручений Президента страны от 27.06.2000 № ПР1343 и ПР1346.

Значительная часть запасов Кузбасса представлена горизонтальными и слабонаклонными пластами. Строение пластов отличается геологической нарушенностью, что определяет множество разломов и выходов пластов на дневную поверхность. Не редко такие запасы оказываются в пределах земельных отводов горнодобывающих предприятий, но относятся к забалансовым, так как размеры или геологическое строение (неправильная конфигурация, изменяющаяся мощность пласта) не позволяют вести их рентабельную разработку открытым или подземным способом.

Поэтому разработка новых организационно-технологических решений, обеспечивающих эффективную разработку маломасштабных запасов угольных месторождений, является актуальной научной и практической задачей, имеющей существенное значение для экономики страны.

Целью работы является обоснование организационно-технологического решения и рациональной области вскрытия шахтных полей слабонаклонных угольных залежей драглайнами, обеспечивающих повышение эффективности и полноты извлечения запасов полезных ископаемых из недр при их подземной разработке.

Идея работы заключается в повышении эффективности вскрытия до определенной глубины залегания слабонаклонных угольных залежей для подземной разработки за счет использования драглайнов.

Задачи исследований. Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:

  1. Исследовать взаимосвязь между параметрами траншеи и типоразмерами драглайнов при организации вскрытия слабонаклонных угольных залежей для подземной разработки и установить область рационального применения разработанного организационно-технологического решения вскрытия шахтных полей драглайнами.
  2. Исследовать устойчивое положение рабочих и нерабочих откосов уступов и бортов карьеров и определить рациональные углы откосов бортов траншей, вскрывающих шахтное поле с учетом организационно-технологических факторов, определяющих время открытого положения откосов бортов траншей.
  3. Разработать организационно-технологические схемы ведения горно-строительных работ при вскрытии шахтных полей траншеями, в зависимости от глубины залегания слабонаклонных угольных залежей.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

    1. Эффективность организационно-технологического решения вскрытия слабонаклонных угольных залежей при глубине залегания от 15-20 до 60-80 м определяется уровнем затрат с учетом времени горно-строительных работ по проходке вскрывающих траншей и возведению крепи для создания подземных горных выработок по сравнению с традиционным вскрытием при подземном и открытом способах разработки.
    2. Вскрытие маломасштабных залежей траншеями для подземной разработки наиболее эффективно драглайнами с емкостью ковшей до 10-11 м3 для шахт с годовой производственной мощностью до 1 млн.т., а так же для шахт мощностью до 2-3 млн.т. при длине разрезных траншей до 1500-1750 м и глубине залегания до 55-60 м. При этом применение для вскрытия залежей драглайнов с емкостью ковшей от 10-11 до 15-20 м3 целесообразно при организации шахт производственной мощностью более 2 млн.т. при длине разрезных траншей более 1750 м и глубине вскрытия до 70 м.
    3. При организации вскрытия слабонаклонной залежи одним уступом до глубины 40-50 м повышение угла откоса борта траншеи за счет опережения монтажных работ по установке крепи на дне траншеи горно-строительными на срок до 15-25 суток обеспечивает снижение объемов и повышение интенсивности подвигания фронта горно-строительных работ в 1,4-1,5 раза по сравнению с проходкой траншей при длительном сроке открытого стояния.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается использованием широкого объема исходной информации, применением современных методов научных исследований и корректным использованием математического аппарата, удовлетворительной сходимостью полученных эмпирических зависимостей с практическими данными в пределах 85 %.

Научная новизна работы заключается в следующем:

    1. Разработано и научно обосновано новое организационно-технологическое решение вскрытия драглайнами шахтных полей слабонаклонных угольных залежей для подземной разработки.
    2. Получены эмпирические зависимости темпов подвигания горно-строительных работ и времени проходки вскрывающих траншей от емкости ковша драглайна.
    3. Экономически обоснованы рациональные границы глубины заложения вскрывающих траншей для организации подземной разработки слабонаклонных угольных месторождений.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

    1. Полученные зависимости позволяют определить рациональные типоразмеры драглайнов, обеспечивающих требуемую глубину вскрытия маломасштабных запасов слабонаклонных залежей при установленных углах откосов бортов вскрывающих траншей и различных скорости подвигания фронта горно-строительных работ.
    2. При организации вскрытия слабонаклонных угольных залежей траншеями с последующим сооружением капитальных подземных горных выработок снижение объемов и повышение скорости горно-строительных работ в 1,4-1,5 раза, по сравнению с проходкой траншей при длительном сроке открытого стояния обеспечивается за счет сокращения периода открытого стояния траншей до 15-25 суток. Период проведения превышает 11 месяцев.
    3. Разработаны схемы вскрытия траншеями слабонаклонных угольных месторождений для подземной разработки на глубине до 70 м.
    4. Определены рациональные границы способов вскрытия слабонаклонных угольных залежей с учетом технологии последующей разработки, величины запасов полезных ископаемых, глубины залегания и сроков проведения горно-строительных работ.

Апробация и реализация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на международных конференциях “Неделя горняка” в Московском государственном горном университете (Москва 2001, 2002 г.г.), научно-технической конференции инженерного факультета Российского университета дружбы народов (Москва 2001, 2002, 2003 г.г.), международной конференции “Развитие идей М.И. Агошкова в области комплексного освоения месторождений полезных ископаемых”, ИПКОН, (Москва, 2005 г), на НТС ФГУП «Гипроцветмет» в 2005 г. и опубликованы в 7 статьях.

Результаты исследования приняты к внедрению ФГУП «Гипроцветмет» при проектировании горных предприятий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка использованной литературы из 78 наименований.

Особую благодарность за помощь в выполнении работы и научные консультации автор выражает заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., проф. Л.Н. Кашпару.

Основное содержание работы

Вопросы организации производства на предприятиях горно-добывающей промышленности широко освещены в работах Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, Л.А. Белашова, П.И. Томакова, Ю.И. Анистратова, Н.Г. Новожилова, Ю.Д. Красникова, В.М. Кононова, Ю.А. Боровкова, С.С. Резниченко, Ю.А. Чернегова и других ученых. Значительный вклад в исследование устойчивости бортов карьеров и откосов уступов внесли В.В. Ржевский, М.М. Протодьяконов, П.М. Цимбаревич, А.И. Ильин, В.Д. Соколовский, А.Н. Фисенко, А.М. Гальперин, В.И. Гольдштейн, А.М. Демин, Г.И. Черный, А.А. Вовк, Н.А. Цытович, И.М. Панин и другие ученые.

Как правило, формулировка задачи обоснования рациональных параметров организационно-технологического решения включает в себя выбор критериев оптимизации, установление технико-экономических ограничений, а так же запись целевой функции. Учитывая многоаспектность оцениваемых параметров нами рекомендуется использовать технические и экономические критерии, что позволяет охватить все важнейшие положительные и отрицательные эффекты оцениваемого решения.

Согласно принципу экономии ресурсов для эффективного ведения горно-строительных работ при вскрытии шахтного поля длина стелы драглайна должна обеспечивать возможность разработки необходимой глубины забоя и складирования вскрышных пород на бортах траншеи за одну проходку, что позволяет осуществлять вскрытие без дополнительной переэкскавации (рис. 1). В связи с этим между длиной стрелы и параметрами траншеи установлена следующая аналитическая взаимосвязь:

(1)

где Ас – длина стрелы драглайна (при максимальном значении Асmax = 120 м), м; kиср – коэффициент, определяемый отношением длины стрелы к радиусу разгрузки драглайна (для существующих типоразмеров драглайнов kиср = 11,2); Lб – величина бермы между верхней бровкой траншеи и нижней бровкой отвала, м; – угол откоса борта траншеи, град; b - ширина дна траншеи, м; Н – глубина траншеи, м; – угол откоса породы в отвале, град, kр – коэффициент разрыхления породы в отвале, nб – количество бортов под размещение отвалов.

Рис. 1. Технологическая схема вскрытия шахтного поля траншеей с отвалообразованием на бортах.

При организации вскрытия на глубину, превышающую технически возможную глубину вскрытия за один ход драглайна, забой траншеи делится на уступы и разрабатывается в несколько заходок. По техническим возможностям существующих типоразмеров драглайнов глубина вскрытия шахтных полей траншеями возможна в один уступ до 40-50 м, в два уступа до 70 м. При этом установлены эмпирические зависимости интенсивности подвигания фронта проходческих работ (V, м/сут) и периода вскрытия залежи (Т, мес) от емкости ковша драглайна которые показали, что период вскрытия драглайнами запасов для поземной разработки не превышает 11 месяцев (рис. 2).

Общая взаимосвязь горно-геологических условий и организационно-технологических факторов, определяющая рабочие параметры драглайна и количество уступов траншеи при различных скоростях подвигания фронта горно-строительных работ представлена на рис. 3

При постоянной длине стрелы увеличение емкости ковша приводит, с одной стороны, к снижению сроков горно-строительных работ, а с другой - к увеличению массы драглайнов и увеличению сроков и затрат на их монтаж. Поэтому при выборе эффективной емкости ковша драглайна (Ек, м3) вскрывающего шахтное поле,

Рис. 2. Относительные скорость подвигания фронта горно-строительных работ и период вскрытия запасов драглайнами с различной емкостью ковша для разработки подземным способом.

определяющее значение будет иметь величина чистого дисконтированного дохода (ЧДД, руб), полученного от реализации продукции, за вычетом затрат на проходку траншей (Зг-с) и монтажно-наладочные работы (Змон) для соответствующих типоразмеров драглайнов.

(2)

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»