Методика и программа исследований комплексов скважинной гидравлической добычи переработки и транспортировки угля потребителю

© В.В. Мельник, 2002

УДК 622.234.5

В.В. Мельник

МЕТОДИКА И ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ КОМПЛЕКСОВ СКВАЖИННОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДОБЫЧИ ПЕРЕРАБОТКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ УГЛЯ ПОТРЕБИТЕЛЮ

В работах [1-3] показано, что разработка комплексов скважинной гидравлической добычи (СГД), переработки и транспортировки угля требует системного подхода к решению проблемы. В ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского и МГГУ была разработана методология конструирования новых технологических схем подземной угледобычи, основанная на представлении проблемы в виде сложной системы [4]. Приведенная на рисунке общая программа исследований разработана на основе этой методологии применительно к проблеме по разработке комплексов СГД угля.

Системность исследований, приведенных на рисунке, подтверждается их целостным характером от формирования проблемы до ее практического решения в виде решения нескольких крупных научных задач, каждую из которых можно рассматривать как отдельную подсистему СГД угля.

Из-за отсутствия возможности проведения широкомасштабных шахтных исследований проблема системного синтеза комплексов скважинной гидравлической добычи, переработки и транспортировки угля решается путем поиска их элементов в существующих технологических схемах шахт, гидрошахт, гидроучастков, обогатительных фабрик, участков комбинированной (открыто-подземной) технологии, являющихся в какой-то мере аналогами подсистем технологии скважинной гидродобычи. Формально это выражается в отыскании пересечения множества элементов, существующей и создаваемой технологии, что можно записать в следующем виде:

г = х п у ,

где 1і єХ и 1 є У; і є І; І = {,2,3,..., п}.

На основании разработанной концепции, механизма и принципов разработки комплексов СГД [1] с учетом проведенного анализа бесшахтных нетрадиционных методов добычи полезных ископаемых, промышленного и опытного применения скважинной гидравлической добычи угля и рассмотрения современных концепций основных подсистем скважинной угледобычи методика исследований комплексов СГД включает следующие этапы.

Первым этапом исследований явились аналитические исследования скважинной технологии в целом и ее основных подсистем и процессов. Объектами исследований первого этапа были следующие подсистемы и процессы разрушения угольного массива струей или струями в различных режимах [5,6]; формирования гидромониторных и тонких струй различными устройствами [5]; безнапорного транс-

порта пульпы по очистной камере и скважинам [7]; подъема пульпы различными устройствами [8, 9, 10]; обезвоживание угля и осветления технологической воды.

Цель первого этапа исследований - аналитическое установление резервов повышения производительности всех основных подсистем комплексов СГД переработки и транспортировки угля потребителю.

На втором этапе исследований производились проектирование скважинных агрегатов различного назначения и разработка требований к основным подсистемам комплексов.

На данном этапе осуществлялась разработка следующих скважинных агрегатов: гидромониторных для бурения скважин и очистной выемки угля; тонкоструйных с использованием эффекта пересекающихся струй; механогидравли-ческих; комбинированных. Кроме того, были сформулированы требования к подсистемам напорного и безнапорного транспорта пульпы, обезвоживания угля и осветления технологической воды.

Третьим этапом исследований явились стендовые и шахтные исследования основных подсистем скважинной гидротехнологии.

Данный этап включает стендовые исследования различных струеформирующих устройств скважинных агрегатов, подсистемы безнапорного транспорта угольной пульпы, подсистемы подвода высоконапорной технологической воды к струеформирующим устройствам, подсистемы гидроподъема, подсистемы обезвоживания угля и осветления технологической воды.

Результатом третьего этапа исследований являлось экспериментальное подтверждение возможности повышения производительности и надежности основных подсистем комплекса СГД угля.

На следующем этапе производилось геомеханическое обоснование параметров скважинной гидравлической добычи угля (из подземных горных выработок, с земной поверхности и комбинированным способом) на основании математического моделирования с использованием численного метода конечных разностей.

Результатом четвертого этапа исследований явилось обоснование параметров различных вариантов технологических схем скважинной гидротехнологии для различных горно-геологических и горнотехническим условий.

На завершающем этапе исследований разработаны рекомендации по применению комплексов СГД угля, включающие методики проектирования комплексов СГД угля и определения производительности основных подсистем скважинной гидротехнологии [11-13], на основе которых выбраны и рекомендованы к опытно-промышленному применению рациональные варианты технологических схем СГД угля: из подземных горных выработок; с земной поверхности и комбинированных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пучков Л.А., Михеев О.В., Мельник В.В. Концепция, механизм и принципы разработки геотехнологических комплексов СГД переработки и транспортировки угля потребителю. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ,

2001, вып. 12. - С. 95-100.

2. Михеев О.В., Мельник В.В. Разработка комплексов скважинной гидравлической отработки угольных пластов//Уголь, 1999, №4. - С. 54-56.

3. Михеев О.В., Мельник В.В. Разработка комплексов скважинной гидравлической отработки угольных пластов, залегающих в сложных горно-геологических условиях. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 1997, №3. - С. 167-169.

4. Ковальчук А.Б. Технология совмещения выемки и подготовки запасов угля очистными механизи-рованными комплексами с присечными крепями: Дисс. ... докт. техн. наук. - М.: МГИ. 1985, -401 с.

5. Мельник В.В., Малышев А.Ю. Результаты аналитических и эксперименталь-

ных исследований процессов формирования струй и разрушения угля скважинными агрегатами. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 1997, №3. - С. 170-172.

6. Михеев О.В., Мельник В.В., Малышев А.Ю. Обоснование параметров технологии добычи и процесса разрушения угля скважинными гидромониторными агрегатами. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 1997, №3. - С. 170-172.

7. Мельник В.В. Современная концепция и модели повышения эффективности разрушения угольного массива струями при скважинной добыче. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 2001, №12. - С. 101-106.

8. Мельник В.В. Аналитичес-кие исследования процесса безнапорного транспорта пульпы при скважинной гидротехнологии. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 2002, №1- С. 42-44.

9. Мельник В.В. Аналитические исследования эрлифтного подъема пульпы при скважинной гидравлической техноло-

гии добычи угля. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 2002, №1. - С. 45-48.

10. Мельник В.В., Федаш А.В. Аналитические исследования гидроэлеваторного подъема пульпы при скважной гидротехнологии добычи. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 2002, №2. - С. 12-15.

11. Мельник В.В., Полошков С.В. Разработка методики определения производительности разрушения угольного массива скважинными агрегатами. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 2001, №12. - С. 113-116.

12. Мельник В.В., Малухин Н.Г. Особенности подъема пульпы различными устройствами при скважинной технологии угледобычи. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ,

2002, №2. - С. 15-18.

13. Мельник В.В., Медведев В.И. Сважинная механогидравлическая отработка угольных пластов. - М.: Изд-во МГГУ // ГИАБ, 2002, №4. - С. 170-172.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Мельник Владимир Васильевич — доцент, кандидат технических наук, кафедра «Подземная разработка пластовых месторождений», Московский государственный горный университет