Совершенствование технологии угледобычи в Печорском бассейне

УДК 622.33

В.И. Экгардт, Г.И. Коршунов, В.А. Зуев

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УГЛЕДОБЫЧИ В ПЕЧОРСКОМ БАССЕЙНЕ

Семинар № 11

Для выбора технических решений, обеспечивающих конкурентоспособность печорских углей в условиях новой энергетической политики, в ОАО «Воркутауголь» в 1993-2002 годах были выполнены аналитические, лабораторные и натурные исследования [1].

Для выполнения поставленной цели предусматривались: оценка возможности прироста запасов месторождений Печорского угольного бассейна; анализ горно-геологических факторов, осложняющих горные работы в ОАО «Воркутауголь»; разработка организационнотехнических мероприятий по повышению конкурентоспособности добываемого угля; выявление рациональных технологий, способов добычи угля и выбор параметров ведения горных работ; определение эффективности и перспектив угледобычи на шахтах ОАО «Воркутауголь».

Методика исследования включала анализ известных технологий в данной области, построение аналитических моделей, методов системного анализа, и проведение опытнопромышленных испытаний.

Анализ показал, что высокая себестоимость добычи печорских углей снижает их конкурентоспособность. Стоимость ворку-тинских коксующихся углей выше аналогичных кузнецких ОАО «Северсталь» на 5-7, а на заводах Урала - на 12-14 %.

При оценке прогнозных (41 млрд.т) ресурсов коксующихся углей Печорского бассейна, из которых 24 млрд т отнесено к кондиционным, нами учитывались степень раз-веданости и изученность месторождений. Разведанные балансовые запасы бассейна по категориям А+В+С1 составляют 8,2 млрд.т, из них на коксующиеся угли приходится 41%. На территории бассейна хорошо изучены только 11 месторождений из 30.

Интерес для добычи энергетических углей открытым способом в Воркутинском промрайоне представляет Верхне-Роговс-кое

месторождение (966 млн т), расположенное в 75 км от станции Сейда. Пласт мощностью 30м залегает на глубине 150 м.

Анализ различных горно-технических ситуаций, возникавщих на шахтопластах объединения, показал, что условия залегания свиты угольных пластов Воркутского месторождения достаточно разнообразны и характеризуются большой глубиной горных работ, наличием труднообрушаемых кровель и обводненности отдельных участков, высокими газодинамической активностью и газообильностью пластов. Последняя за последние три десятилетия достигла 90-150 м3/мин. При обработке статистических данных использовались методы вариантов и регрессионного анализа. В качестве критерия эффективности работы шахт были приняты: производительность труда рабочего по добыче, производственная мощность шахты, нагрузка на очистной забой.

Согласно выполненному регрессионному анализу данных, за 1993-1998 гг. для шахт ОАО «Воркутауголь» установлены зависимости производительности труда рабочего по добыче, удельной протяженности проводимых выработок от долевого участия пластов в общешахтной добыче, числа действующих забоев и средней длины лавы.

Технологическими критериями, определяющими возможность эффективной работы шахт, являются производительность труда рабочего по добыче угля, производственная мощность, остаточные промышленные запасы и срок службы шахт. С учетом этих показателей шахты могут быть ранжированы и оценены по условию их перспективности. Руководствуясь этими критериями, в объединении в течение 1993-1998 гг. было закрыто шесть неперспективных шахт, что обеспечило концентрацию добычи на перспективных шахтах и улучшило показатели их работы. Так, в 2000 г. при снижении в ОАО «Воркутауголь» общей добычи угля на 9 % по сравнению с 1994 г., нагрузка на очистной забой

Рис. 1. Организационно-технические мероприятия по совершенствованию технологических схем перспективных шахт ОАО «Воркутауголь»

увеличилась в 1,64 раза, производительность труда - в 1,5 раза, а среднесписочная численность рабочих на добыче снизилась в 1,62 раза [1, 2].

Вторым направлением в области совершенствования горного производства является научно-обоснованная организация основных технологических звеньев производства на перспективных шахтах (рис. 1).

Согласно выполненному анализу, нагрузка на забой при отработке пласта Четвертого, защитного по отношению к пласту Тройному, составляет в среднем 1300-1600 т/сут. Для обеспечения конкурентоспособности объединения нагрузку на забой по пластам Четвертому, Тройному и Мощному следует увеличить по крайней мере в 2-3 раза (до 3-8 тыс. т/сут). Однако в настоящее время, даже без учета существующей технологии выемки угля на базе действующего очистного оборудования на рабочих шахтопластах, согласно [3], это не представляется возможным, и прежде всего, из-за газового «барьера», возникающего на исходящей выемочных участков, в особенности по пласту Четвертому. Несмотря на повсеместное применение фланговой и контурной схем дегазации при отработке пласта Четвертого коэффициент эффективности дегазации (степень извлечения метана) пластов-спутников тьт2.

Тройного п9, п8, п7 не превышает 40-50 %. Дегазационные скважины активно работают за очистным забоем не более 3-4 мес. Все это свидетельствует о том, что резервы роста нагрузки на забой по пласту Четвертому на протяжении последних десяти лет по газовому фактору практически исчерпаны [4, 5, 6, 7].

Основными направлениями улучшения технико-экономических показателей работы шахт является совершенствование технологии добычи угля в очистном забое на основе: высокой скорости протекания операций технологического цикла (скорости подачи комбайна, передвижки крепи и т.п.), снижения газообильно-сти выемочных участков в 5-10 раз за счет использования заблаговременной дегазации неразгруженного углепородного массива и изолированного отвода метановоздушной смеси из выработанного пространства [8], оптимизации технологических параметров.

С учетом прогнозируемого снижения величины коэффициента эффективности использования очистных механизированных комплексов с 0,8 до 0,6 в донной части мульды Воркут-ского месторождения, то есть на участках с ограниченными размерами столбов, эффективность очистных работ может быть существенно повышена за счет использования технологических схем с разворотом лав вблизи границы столба без демонтажа механизированного комплекса, что обеспечивается совместной подготовкой и одновременной отработкой сближенных пластов (Тройного и Четвертого, Мощного

и Пятого) с опережением очистных работ по защитным пластам Четвертому, и Пятому. При этом для столбовых систем разработки определена предельная длина участка (Ьпр) шахтного поля. При меньшей длине участка, как видно из рис. 2, рациональны технологические схемы, предусматривающие разворот лав на границах выемочных участков. Кривые 1 и 2 характеризуют влияние длины столба на величину удельных затрат К, связанных с подготовкой и отработкой выемочного участка, соответственно применительно к варианту «лава-ярус» и варианту с разворотом лавы. Согласно расчетам, Ьпр = =0,75-0,85Ь0, где Ь0 - оптимальная длина столба.

К нетрадиционным методам повышения рентабельности разработки угольных месторождений в условиях северного региона относится комплекс организационно-техноло-гических решений по добыче угля остродефицитной марки К открытым способом. В качестве объекта для опытно-промышленной добычи открытым способом, начиная с 2001 года, выбран участок на западном борту Юньягинской мульды вдоль выходов угольных пластов пп и п14 под четвертичные отложения. В пределах

Рис. 2. Графическая интерпретация методики определения Lnp, Loc, Lop -значения оптимальной длины столба, соответственно, при столбовых системах разработки и системах с разворотом лавы на границе выемочного участка

указанной мульды оконтурена площадь с ресурсами до 3 млн. т углей марки К, выемка которых предусмотрена открытым способом. Часть этих запасов, не состоящих на учете в Государственном бассейне, утверждена Коми РКЗ [1].

По условиям рационального размещения отвалов и обеспечения защиты разреза от приточных вод, выбрана продольно-поперечная система разработки с формированием внутренних отвалов и использованием автомобильного транспорта на вскрыше и добыче угля. Направление развития фронта горных работ ориентировано вдоль простирания пластов.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие выводы:

1. Конкурентоспособность воркутин-ских углей в перспективе связана с преодолением газового фактора, сдерживающего рост нагрузки на забой по пласту Четвертому.

2. Разворот лав на границе выемочных участков при отработке донной части мульды Воркутского месторождения позволяет по сравнению с традиционными схемами: на 30 % снизить затраты на монтажно-демонтажные работы и на 6-14 % - себестоимость 1 т угля.

3. Опытно-промышленные испытания подтвердили техническую возможность добычи угля открытым способом на Юньягинском месторождении, что позволяет в условиях крайнего Севера добывать уголь не только более дешевым способом при прочих равных условиях, но и снижать таким образом себестоимость угля в ОАО «Воркутауголь».

1. Экгардт В.И. Повышение эффективности добычи угля в Печорском бассейне. - СПб., 2002 -253с.

2. Экгардт В.И. Динамика реструктуризации шахтного фонда ОАО «Воркутауголь в 1994-2002 гг. -Воркута, 2003 - 50 с.

----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. - М, 1979.

4. Зуев В.А. Влияние геомеханических процессов на газовыделение в горные выработки при ведении очистных работ //Известия вузов. Горный журнал. - 1991, №2, с. 61-64.

5. Веселов А.П., Скатов В.В., Эннс А.А. Опыт подземной дегазации и утилизации каптируемого метана на шахтах ОАО «Воркутауголь»/ Уголь - 2002, №9, с. 53-55.

6. Способ управления газовыделением из выработанного пространства (Зуев В.А., Белозеров В.А., Тупицын В.М., Экгардт В.И., Соболев В.В.). Патент № 2123115 (Российская Федерация). Бюллетень изобретений №34, 1998.

7. Экгардт В.И., Белозеров В.А., Зуев В.А. Управление газовыделением из выработанного пространства на выемочном участке. Безопасность труда в промышленности, №5, 1998, с.43-45.

8. Трубецкой К.Н., Стариков А.В., Гурьянов В.В. Добыча угольных пластов - перспективное направление комплексного освоения георесурсов угольных отложений/ Уголь - 2001, №6, с. 36-39.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------------------

Экгардт Виктор Иванович - доцент кафедры горного дела доктор технических наук, Филиал Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г. В. Плеханова (технического университета) «Вор-кутинский горный институт».

Коршунов Геннадий Иванович - профессор кафедры экологии, аэрологии и охраны труда доктор технических наук, Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет).

Зуев Владимир Александрович - доцент кафедры горного дела, кандидат технических наук, Филиал Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г. В. Плеханова (технического университета) «Вор-кутинский горный институт».

------------------------------------ ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДУРКИН Василий Вячеславович Разработка технологии буровых растворов и промывки наклонно направленных скважин в осложненных условиях 25.00.15 К. т. н.