Повышение эффективности вскрышных работ на разрезе "Кангаласский"

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТШ

4. Сафронов А.Ф., Оглы A.A., Алексеев H.H., Шадрин А.П. Принципы формирования и развития нефтегазовых трасс Восточной Сибири и Дальнего Востока // Материалы II Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (16-20 августа 2004 г.). - Якутск, 2004.

5. Курский А.Н. Вопросы развития российского нефтяного и горного законодательства и учет зарубежного опыта // Геология, геофизика и разработка

ТИ ВСКРЫШНЫХ РАБОТ

нефтяных и газовых месторождений: Обзорн. информ./ ВНИИОЭНГ. - 2002. - №2. - С.4-22.

6. Конопляник A.A., Субботин М.А. Тяжба о разделе (Дискуссии вокруг закона «О соглашениях о разделе продукции»), - М.: ВНИИОЭНГ, 1996.-224 с.

7. Суворов Е. Цена «Транснефти». Крупнейшая в мире компания по транспортировке нефти остается недооцененной // Нефть России. - 2003. - №3. - С.20-22.

УДК 622.271.4

Повышение эффективности вскрышных работ на разрезе "Кангаласский"

С.В. Панишев, В.В. Сердобинцев

Описаны горнотехнические условия эксплуатации Кангаласского буроугольного месторождения. Рассмотрено современное состояние вскрышных работ на Кангаласском угольном разрезе. Дана сравнительная оценка применяемых на разрезе технологий вскрышных работ. Предложено технологическое решение, позволяющее снизить себестоимость вскрыши.

Technical specifications of mining of Kangalasky brown coal deposit have been described. The modern state of stripping workings on Kangalasky opencast colliery has been considered. The comparative estimation of the used technology of the stripping works has been given. Technological decision has been offered enabling to reduce the cost of stripping operations.

Кангаласское буроугольное месторождение расположено в центральной части Республики Саха (Якутия) в 40 км севернее г. Якутска.

Рабочими угольными пластами на поле разреза являются (сверху вниз) пласты "Рудничный", "Верхний" и "Нижний". Они детально разведаны и первые два из них являются объектами интенсивной эксплуатации месторождения. По своим морфологическим особенностям пласты "Нижний" и "Верхний" образуют одну мощную угольную залежь, состоящую из двух основных сближенных угольных пачек, разделенных прослоем глин, алевролитов и песчаников (между-пластье) с суммарной мощностью 0,5-2,5 м.

Пласт "Нижний" имеет широкое площадное развитие. Пространственные границы его полно-

ПАНИШЕВ Сергей Викторович - к.т.н., с.н.с. ИГДС СО РАН; СЕРДОБИНЦЕВ Владимир Викторович - вед. инженер ИГДС СО РАН.

стью не установлены. Средняя мощность пласта составляет 5,2 м. Пласт плавно погружается под углом 1-2° в северном направлении, в эту же сторону происходит увеличение его мощности до 6 м. Кровля и почва пласта сложены, в основном, глинистыми образованиями с примесью песчаного материала.

Пласт "Верхний" является верхней пачкой угольной залежи и расположен выше пласта "Нижний" в 1,5-3 м. Пласт имеет простое и сложное строение.

Естественные границы распространения пласта не установлены. Совместно с пластом "Нижний" он погружается в северном направлении с постепенным нарастанием мощности от 8,9 до 13,3 м. Средняя мощность пласта составляет 11,1 м. Основная кровля пласта сложена песча-но-глинистыми образованиями: песками, песчаниками, алевролитами, аргиллитами и глинами, почва - аргиллитами и глинами.

Пласт "Рудничный" расположен в 25-30 м выше пласта "Верхний". На площади месторождения получил развитие в его восточной части. Падение пласта пологое под углом 1-2° с общим погружением в северном направлении. Мощность пласта изменяется от 2 до 3,8 м, средняя равна 2 м. Кровля и почва сложены преимущественно темно-серыми тонкослоистыми глинами, реже алевролитами и песками. В настоящее время пласт не разрабатывается.

На горных работах в разрезе задействованы экскаватор ЭШ-10/70 (бестранспортная вскрыша) и три экскаватора-мехлопаты ЭКГ-5А. Буровые работы ведутся станками СБШ-250МН и ЗСБШ-200-60, СБР-160-А-24 и СВБ-2М. Транспортный парк разреза составляют автосамосвалы БелАЗ-75405.

Междупластье на разрезе отрабатывается экскаваторами ЭКГ-5 и вывозится автосамосвалами во внутренние отвалы. Уголь вывозится как транспортом потребителя, так и транспортом разреза на причал р. Лена.

Добычные работы на разрезе обычно ведутся в январе-апреле и августе-декабре. В эти же периоды по транспортной системе разработки отрабатывается внутренняя вскрыша (междупластье). Технология отработки междупластья включает в себя бурение, взрывание междупластья, погрузку экскаватором ЭКГ-5 и вывоз в отвалы. Среднее расстояние транспортирования составляет 1-1,5 км.

По проекту реконструкции разреза "Кангалас-ский" в зависимости от горнотехнических условий рекомендованы 3 основные схемы отработки при мощности вскрыши: 1 - до 10 м; 2 - до 25 м и 3 - до 38 м.

Принципиальная технология отработки вскрышных уступов по данным схемам заключается в следующем. После производства буровзрывных работ экскаватор первым ходом, находясь на вершине развала на подготовленной площадке стояния, экскавирует часть объема вскрышного уступа в предотвал. Затем с предот-вала (вторым ходом) производится отсыпка оставшихся взорванных пород вскрышного уступа в конечные контуры отвала [1].

Область применения вышеуказанных технологий, параметров систем разработки определена проектными техническими решениями и опытом работы.

Производственная мощность разреза на сегодняшний момент времени обуславливается спросом на уголь, который ввиду все расширяющейся газификации находится на низком уровне. В

2003 г. на разрезе было добыто около 200 тыс. т угля. В этой связи необходим поиск технологических решений, обеспечивающих конкурентоспособный уровень себестоимости продукции на рынке сбыта.

В табл. 1 представлены данные по себестоимости вскрышных работ на разрезе "Кангалас-ский" за 2001-2003 гг.

Таблица 1 Себестоимость вскрышных работ на разрезе "Кангаласский"

Квартал Объем работ, тыс. м3 Себестоимость, руб./м3

2001 г.

I 35000 134,2

II 115000 62,03

III 146000 26,27

IV 40000 120,55

2002 г.

I 33 132,06

II 10 -

III 120 60,08

IV 27 244,04

2003 г.

I 35 223,05

II 235 54,09

III 90 76,76

IV 210,00

Анализ этих данных показывает, что себестоимость разработки вскрыши имеет значительные колебания в течение года. Связано это в основном со способом транспортирования вскрышных пород. Минимальная себестоимость 1 м3 вскрышных пород наблюдается в летнее время года, а максимальная в периоды, когда осуществляется отработка междупластья и вывоз его автотранспортом в отвалы.

Во всех случаях, несмотря на короткое плечо транспортирования, себестоимость отработки вскрыши по бестранспортной технологии значительно ниже, чем при применении комплекса ЭКГ + автотранспорт.

По результатам ранее проведенных исследований [2] производительность драглайна ЭШ-10/70 на разрезе "Кангаласский" зависит от времени года и составляет от 130 до 185 тыс. м3/мес. (табл. 2).

Таблица 2

Средняя производительность ЭШ-10/70 в различные периоды года

Период года Производительность, тыс.м3/мес.

Март-апрель 130

Май-июнь 170

Июль-август 185

Сентябрь-октябрь 150

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВСКРЫШНЫХ РАБОТ

Сравнение данных о выполняемых объемах работ (табл.1) и производительности (табл.2) «<53в<зляет сделать вывод <з том, что ка разрезе имеется реальный резерв производительности драглайна, обуславливающий возможность расширения области применения более экономичной бестранспортной технологии путем частичного использования ее на отработке междупластья.

Вместе с тем прямое использование данной технологии на разработке междупластья невозможно ввиду отсутствия дополнительных емкостей во внутренних отвалах. Однако эти емкости можно создать предварительно во время отработки вскрышного уступа над верхним пластом угля. В этом случае возможна следующая технология отработки внешней вскрыши и междупластья.

После производства взрывных работ на уступе (уступах) внешней вскрыши драглайн отсыпает как обычно предотвал, после перехода на который начинает отсыпку породы в конечные контуры отвала. Причем отсыпая породу в конечные контуры отвала, драглайн создает специальную отвальную емкость для размещения в ней впоследствии расчетных объемов внутренней вскрыши. Параметры и местоположение этой емкости должны определяться с учетом конкретных условий разработки.

В этой связи необходимо:

- оценить возможность и определить граничные условия применения данной технологии в стесненных условиях нижней части рабочей зоны;

- выяснить насколько возрастут объемы вторичной экскавации при формировании дополнительных емкостей.

Определение граничных условий предлагаемого технического решения осуществлялось в соответствии с принятыми параметрами системы

разработки на разрезе. Были рассмотрены варианты с мощностями внешней вскрыши 10 -30 м и шириной экскаваторной заходки 40-60 м. Глубина создаваемой отвальной емкости принималась в диапазоне 2-10 м с интервалом в 2 м. Критерий оценки — возможность беспрепятственного разворота (вращения) экскаватора в пределах рабочей зоны на 360° и свободное прохождение ковша драглайна над любой точкой отвала во время разгрузки при соблюдении безопасных расстояний в соответствии с нормативными документами. Принципиальная расчетная технологическая схема изображена на рис. 1.

Полученные результаты расчетов позволили сделать следующий вывод:

1. Для условий разреза "Кангаласский" беспрепятственная отсыпка междупластья в специальные емкости в контуре внутренних отвалов по бестранспортной технологии возможна при мощности внешней вскрыши до 20 м.

2. При мощности вскрыши более 20 м конструктивные параметры экскаватора не обеспечивают беспрепятственной отсыпки внутренней вскрыши в отвальные емкости по бестранспортной технологии.

Исследование взаимосвязей между конструктивными параметрами создаваемой отвальной емкости и показателями работы драглайна осуществлялось следующим образом.

Были рассмотрены варианты отработки вскрышной толщи по бестранспортной технологии с рабочими мощностями 10, 15 и 25 м.

Ширина вскрышной заходки - 40, 50 и 60 м. Для всех вариантов параметров рабочей зоны графоаналитическим способом были рассчитаны технологические схемы экскавации и определены дополнительные объемы вторичной экскавации, возникающие при создании специальных

Рис.1. Схема отработки внутренней вскрыши

емкостей в контуре внутреннего отвала. Глубина выемок принималась равной 2, 4, 6, 8, и 10 м. Результаты расчетов представлены в табл. 3 и на рис. 2. Приращения объемов переэкскавации рассчитаны относительно данных по обычной технологии.

Таблица 3

Приращение объемов переэкскавации при различных мощностях вскрыши и параметрах экскаваторной заходки, %

Ширина заходки Высота уступа 10 м

2м 4м 6м 8м 10м

А=40м 18,75 40 85 120,25 166,25

А=50м 11,25 27,7 44,4 64,16 79,03

А=60м 16 45,83 64,83 91,66 130

Среднее 15,33 37,86 64,75 92,02 125,26

Высота уступа 15 м

А=40м 12,21 25,58 46,74 69,77 94,92

А=50м 15,10 34,39 45,92 89,79 130,20

А=60м 18,65 40,27 75,67 107,84 152,16

Среднее 15,32 33,45 56,11 89,13 125,59

Высота уступа 25 м

А=40м 8,07 19,1 32,61 40,71 49,19

А=50м 15,76 25,94 37,47 47,07 61,48

А=60м 7,86 18,19 28,03 37,57 45,25

Среднее 10,56 21,07 32,70 41,78 51,97

I —Высота уступа Юм Высота уступа 15м Высота уступа 25м ]

Рис. 2. Изменение усредненных объемов переэкскавации при различной мощности вскрыши

Как видно из полученных данных, графики приращений объемов вторичной экскавации имеют сходный характер. Для условий разреза "Кангаласский" при мощности междупластья 2,5-3 м достаточно формирования емкостей

глубиной до 4 м, что обуславливает вполне приемлемые приращения объемов переэкскавации (до 40%).

Выводы

Для условий разреза "Кангаласский" моделированием технологических схем бестранспортной системы разработки при различных параметрах рабочей зоны карьера оценена возможность отработки внутренней транспортной вскрыши (междупластья) драглайном с размещением пород непосредственно в конечные контуры отвала. Установлено, что в условиях стесненности нижней части рабочей зоны карьера экскавация междупластья драглайном возможна в предварительно созданные отвальные емкости в контуре внутренних отвалов. Максимальная высота вскрышного уступа, при которой такое перераспределение возможно, составляет 20 м. Эти емкости необходимо создавать в процессе отработки вскрышного уступа.

Предварительное создание этих отвальных емкостей сопровождается некоторым увеличением объемов вторичной экскавации. По результатам исследования технологических схем получены зависимости, характеризующие изменение объемов переэкскавации от размеров отвальной емкости для различных параметров рабочей зоны.

Исходя из высоты вскрышного уступа и ширины заходки, приращение дополнительных объемов переэкскавации может составить 40%, что компенсируется перераспределением объемов транспортной вскрыши на бестранспортную технологию, и обеспечивает снижение общей себестоимости разработки вскрышных пород.

Литература

1. A.c. СССР 1624152, Е 21 С 41/00. Способ разработки вскрышных пород/И.И. Заудальскш, A.C. Марченко, С.Н Петров и др. Т4494228/03; Заявл.17.10.1988; Опубл. 01.10.1990 // Открытия изобретения. - 1991. - №4. - С.89.

2. Панишев C.B. Обоснование рациональных параметров бестранспортной системы разработки многолетнемерзлых вскрышных пород. -Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1999. - 88 с.