WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ОСМИНИН Дмитрий Валерьевич

ОБОСНОВАНИЕ СХЕМ ПОДЗЕМНОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Специальность 25.00.22 Геотехнология (подземная,

открытая и строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Зубов Владимир Павлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Козовой Геннадий Иванович

кандидат технических наук

Согрин Борис Борисович

Ведущее предприятие - ОАО «ГИПРОШАХТ»

Защита диссертации состоится 25 июня 2008 г. в 15 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-линия, д. 2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Автореферат разослан 25 мая 2008г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Э. И. Богуславский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Перспективным направлением развития горнопромышленных районов Российской Федерации является выемка запасов угля, ранее не отрабатываемых традиционными технологиями. Отработка данных запасов не ведется подземным и открытым способами добычи по факторам «безопасность» или «экономическая целесообразность». Только в Кузнецком бассейне по этим причинам отнесены к забалансовым запасам и потерям десятки миллионов тонн углей ценных марок, находящихся в непосредственной близости от земной поверхности.

К этой категории относятся запасы в бортах угольных разрезов, не отработанные в связи с уменьшением мощности угольных пластов и высоким коэффициентом вскрыши; в барьерных целиках технологического назначения между карьерными и шахтными полями; в целиках, оставляемых в местах крупных геологических нарушений; месторождений с небольшими размерами, отработка которых подземным или открытым способами экономически не целесообразна.

Выемка таких запасов может быть высокорентабельной при небольших капиталовложениях и малых сроках окупаемости затрат, за счет использования ранее созданной инфраструктуры.

Как показывает анализ зарубежного опыта и специфики горно-геологических и горнотехнических условий, указанные запасы угля наиболее эффективно могут быть отработаны комплексами глубокой разработки пластов (КГРП).

КГРП по сравнению с другими технологиями: механогидравлической, гидромониторной, буровой, бурошнековой имеют ряд преимуществ - высокий уровень безопасности ведения работ и производительности труда, низкие эксплуатационные затраты и потери угля, более широкая область применения.

Решению задачи повышения эффективности разработки участков, прилегающих к бортам разрезов, посвящено большое число научных работ, выполненных ИГД им. А.А. Скочинского, СПГГИ(ТУ), НТЦ-НИОГР, ВНИМИ, СибГИУ, КузНИУИ и другими организациями. Однако практический опыт применения КГРП, являющегося дорогостоящим оборудованием, показывает, что горные предприятия не полностью используют технические возможности данного комплекса. При этом достигнутые технико-экономические показатели работы КГРП: длина очистных камер, производительность КГРП, себестоимость угля, как правило, существенно отличаются от расчетных значений.

Все это определяет актуальность работы по обоснованию схем подземной выемки угля в бортах разрезов с использованием комплексов глубокой разработки пластов.

Цель работы. Повышение технико-экономических показателей очистных работ и снижение потерь при выемке угля в бортах разрезов с использованием комплексов глубокой разработки пластов (КГРП).

Идея работы. Направления развития фронтов горных работ, последовательность отработки очистных камер и их ориентацию относительно борта разреза необходимо принимать на базе предварительно полученной информации о параметрах и расположении геологических нарушений в пределах выемочного участка.

Основные задачи исследований:

1.Оценка степени влияния геологических и горно-технических факторов на технико-экономические показатели работы комплексов глубокой разработки пластов.

2.Исследования проявлений горного давления в очистных камерах при отработке угольных пластов с использованием КГРП.

3.Разработка методики определения рациональных параметров технологических схем при ведении очистных работ в зоне влияния геологических нарушений.

4.Разработка классификации непереходимых дизъюнктивных геологических нарушений.

5.Разработка патентоспособных технологических схем выемки угольных пластов, прилегающих к бортам разреза, с использованием КГРП.

6.Определение области рационального применения технологии угледобычи комплексами глубокой разработки пластов.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение опубликованных в горнотехнической литературе данных по проблеме отработки угольных пластов, прилегающих к бортам разрезов, с использованием различных технологий добычи; шахтные исследования процессов деформирования и разрушения целиков, обрушений кровли очистных камер; математическое моделирование напряженно-деформированного состояния горного массива для различных горно-технических ситуаций.

Научная новизна:

1. Установлены зависимости продолжительности простоев КГРП и среднесуточных объемов добычи от амплитуды вертикальных смещений пласта в местах дизъюнктивных геологических нарушений, расстояния от борта разреза до геологического нарушения и угла между очистной камерой и бортом разреза.

2. Установлены оптимальные направления развития фронтов очистных работ от типов геологических нарушений, расположенных в пределах отрабатываемых участков.

Основные защищаемые положения:

1. Основными причинами случайных простоев КГРП, снижения длины очистных камер и среднесуточных объемов добычи являются дизъюнктивные геологические нарушения типа взбросов, сбросов и надвигов. С данным фактором связано до 80% случайных простоев КГРП от общего их количества, 40-50% и более снижения производительности КГРП.

2. Направления развития фронтов горных работ и последовательность отработки очистных камер необходимо принимать с учетом величин амплитуд вертикальных смещений пласта в местах дизъюнктивных геологических нарушений и расположения этих нарушений относительно борта разреза.

3. К числу основных требований при проектировании технологических схем отработки пластов с использованием КГРП следует относить создание в процессе ведения работ горно-технических ситуаций, обеспечивающих максимально возможную среднюю длину очистных камер. Выполнение данного требования в условиях разреза «Распадский» позволяет снизить эксплуатационные потери угля в 1,2 – 1,7 раза и увеличить среднесуточные объемы добычи на 20 - 50%

Практическая значимость работы:

    • Установлена степень влияния геологических нарушений на основные параметры технологической схемы с использованием КГРП – величину устойчивого пролета очистных камер, ширину междукамерных и блоковых целиков.
    • Разработана классификация непереходимых дизъюнктивных геологических нарушений и рекомендованы рациональные схемы развития горных работ относительно борта разреза и непереходимых дизъюнктивных геологических нарушений.
    • Разработан патентоспособный способ выемки угольных пластов позволяющий повысить в 1,4 - 1,7 раза производительность труда, снизить на 40-50% потери угля в междукамерных и блоковых целиках, обеспечить безопасность ведения очистных работ

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций. Достоверность защищаемых положений, основных выводов и рекомендаций подтверждается представительностью и надежностью исходных данных, значительным объемом статистических данных за 2005-2007 гг. о влиянии горно-геологических условий на технико-экономические показатели работы КГРП, соответствием расчетных качественных и количественных характеристик исследуемых процессов результатам, полученным при проведении натурных наблюдений, включающих их экспертную оценку специалистами ЗАО «Разрез Распадский» и других научных организаций; использованием современных апробированных методов исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на ежегодных научных конференциях молодых ученых СПГГИ (ТУ) «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2006 г., 2007 г., 2008 г.); 5-ой международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск, 2007 г.); научном симпозиуме «Неделя горняка - 2008» (МГГУ, г. Москва); научных семинарах кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых», СПГГИ (ТУ).

Личный вклад автора. Сбор, анализ и обобщение результатов ранее выполненных исследований, сформулированы задачи исследований, разработана методика и проведены шахтные и аналитические исследования, выполнена обработка и интерпретация полученных результатов, сформулированы основные защищаемые положения и выводы, разработаны практические рекомендации.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 188 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 133 источников, включает 70 рисунков и 12 таблиц.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за постоянное внимание к данной работе, помощь в определении общей идеи работы, направлений исследований и интерпретации полученных данных; техническим работникам ЗАО «Разрез Распадский» за помощь в сборе исходной информации и проведении шахтных исследований; сотрудникам кафедры РМПИ за полезные замечания, ценные советы и техническую помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Общей теоретической базой при выполнении данной работы явились труды ведущих ученых в области совершенствования технологических схем подземной разработки месторождении твердых полезных ископаемых: В.Е. Зайденварга, В.Н. Фрянова, Г.И. Козового, А.Г. Протосени, В.П. Зубова, Ю.Н. Кузнецова, А.Д. Рубана, Ф.М. Киржнера, А.С. Малкина, А.Г. Нецветаева, М.И. Устинова, Н.К. Гринько, О.В. Ковалева, Ю.В. Громова, И.Н. Лось, В.М. Шика, М.А. Розенбаума и др.

В первой главе диссертационной работы представлен анализ практического опыта отработки угольных пластов, прилегающих к бортам разрезов. Проанализирована специфика горно-геологических условий разработки угольных месторождений с использованием КГРП в Кузнецком угольном бассейне. Сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе исследовано влияние горно-геологических и горнотехнических факторов на технико-экономические показатели очистных работ при использовании комплексов глубокой разработки пластов на разрезе «Распадский».

В третьей главе приведены результаты аналитических исследований влияния горно-геологических факторов на ширину междукамерных и блоковых целиков и устойчивость кровли очистных камер. Разработана методика определения минимальной ширины целиков и величины устойчивого пролета.

В четвертой главе приведены результаты исследований влияния параметров геологических нарушений, на напряженно-деформируемое состояние горного массива в нарушенной зоне.

В пятой главе сформулированы требования к технологическим схемам отработки угольных пластов, прилегающих к бортам разрезов с использованием КГРП. Даны рекомендации по выбору рациональных параметров и развитию фронтов очистных работ предложенных технологических схем. Приведена оценка экономического эффекта, связанного с внедрением разработанных рекомендаций.

Основные результаты исследований отражены при доказательстве следующих защищаемых положений:

1. Основными причинами случайных простоев КГРП, снижения длины очистных камер и среднесуточных объемов добычи являются дизъюнктивные геологические нарушения типа взбросов, сбросов и надвигов. С данным фактором связано до 80% случайных простоев КГРП от общего их количества, 40-50% и более снижения производительности КГРП.

Исходя из результатов проведенного статистического исследования и анализа опыта выемки угля комплексами глубокой разработки пластов (КГРП) можно сделать вывод, что одним из основных факторов снижения эффективности применения высокопроизводительного оборудования, является раннее прекращение добычных работ в камерах (рисунок 1).

Фактически достигаемые и расчетные, по техническим возможностям КГРП, показатели работы могут отличаться в несколько раз. При этом потери угля, связанные с ранним прекращением работ в очистных камерах (рисунок 2), сопоставимы с потерями в междукамерных и блоковых целиках и приводят к увеличению общих эксплуатационные потерь на 40-50%.

Рисунок 1 - Основные причины прекращения добычных работ в камерах

Рисунок 2 - Распределение потерь угля при ведении добычных работ комплексом глубокой разработки пластов

Pages:     || 2 | 3 |






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