Пути решения проблем ресурсосбережения при освоении Павловского буроугольного месторождения

© В.П. Лушпей, Е.Е. Соболева, 2015

УДК 622.23.05

В.П. Лушпей, Е.Е. Соболева

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ ПАВЛОВСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Приведена краткая горно-геологическая характеристика пластов, разрабатываемых на Павловском буроугольном месторождении и основные сведения о качестве добываемых углей. Обоснован ряд преимуществ применения гидравлических экскаваторов по сравнению с мехлопатами в сложных горно-геологических условиях при селективной выемке сложно-структурных наклонных угольных пластов. Рассмотрен положительный опыт применения гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» в РУ «Новошахтинское». Показан характер позитивного изменения значений показателей качества в результате внедрения гидравлических экскаваторов, что в значительной степени решает проблемы ресурсосбережения.

Ключевые слова: сложная гипсометрия, обводненные условия, гидравлические экскаваторы, «обратная лопата», рациональное недропользование, потери угля, качество продукции, зольность.

РУ «Новошахтинское» в настоящее время отрабатывает отдельные, обособленные участки Павловского буроуголь-ного месторождения разрезами «Павловский № 2» и «Северная Депрессия».

Разрез «Павловский № 2» с 1982 года отрабатывает запасы детально разведанного участка «Павловский» Павловского буроугольного месторождения, представляющего собой изолированную мульду, наиболее крупную на месторождении. Основными геологическими элементами, осложняющими отработку данного участка, являются поднятия фундамента и разрывные нарушения. Промышленное значение на участке имеют четыре пласта (I, II, III, IV).

Производство горных работ на участке «Павловский» затруднено сложными горно-геологическими и горнотехническими условиями: сложной гипсометрией всех четырех отрабатывае-

466

мых угольных пластов и наличием в них породных прослоев, переменными углами падения пластов (2-5 — в центре мульды, 8-15 — на выходах пластов под наносы и в зонах примыкания пластов к поднятиям фундамента, 25-45 — на отдельных локальных участках карьерного поля).

На всей площади карьерного поля в отработке сейчас находятся пласты I, II, III и IV. Добываемые угли — бурые, марок 1Б-2Б, среднезольные (зольность чистых угольных пачек 18-20%), малосернистые (0,4-0,6%), с общей влагой рабочего топлива 41,3-45%, выходом летучих 58% и низшей теплотой сгорания рабочего топлива 2520-2970 ккал/кг. Краткая характеристика отрабатываемых пластов приведена в таблице.

Горные работы на разрезе осложнены наличием трех водоносных горизонтов (надугольный, угольный, подугольный), водовмещающими породами которых являются песчано-га-лечниковые отложения, песчаники, угольные пласты, породы коры выветривания фундамента. Водопритоки затрудняют выемку угля и негативно сказываются на устойчивости отвалов нерабочего борта. Общий приток воды на разрезе «Павловский № 2» составляет: максимальный (летний период) — 4000 м3/ч, минимальный (зимний период) — 1300 м3/ч.

Разрез «Северная Депрессия» отрабатывает запасы участка «Северная Депрессия» Павловского буроугольного месторождения, который расположен в долине среднего течения реки Абрамовка.

Таблица

Краткая характеристика угольных пластов [1]

Показатели Разрез «Павловский-2» Разрез «Северная Депрессия»

IV II I ШВ III Шн

Количество пачек 2 1 4 8 13 4

угля

Мощность пород- 0,15-0,4 - 0,05-1,0 0,05-0,06 0,05-0,06 0,05-0,95

ных прослоев, м

Общая мощность 2-9,7 2-7 2-29,9 1,5-8,8 1,5-20,2 1,5-10,25

пласта, м

Средняя мощность 5,0 3,14 8,69 5,11 6,43 3,93

пласта, м

Угол падения, град 5 6 8 1-8 1-19 1-12

467

В пределах участка распространен один пласт III, который в центральной части карьерного поля расщепляется на пласты Шв, Шн. Тектоника разрабатываемого месторождения в основном простая. Углы падения слоев в центре мульды составляют 2^5, реже — 15^25, Тектонических нарушений не выявлено. В мульдовой части угольного пласта отмечаются прослои мощностью до 1 м, которые требуют селективной выемки.

Добываемые угли — бурые, марки 1Б, среднезольные (20^30%), малосернистые (0,13^0,8%), с общей влагой рабочего топлива 41^45%, выходом летучих 56,1% и низшей теплотой сгорания рабочего топлива (в среднем) 2430 ккал/кг.

В условиях рыночных отношений остро стоит вопрос полноты извлечения добываемого угля и его качества. Товарная продукция характеризуется недостаточно высокими значениями показателей качества разрабатываемых пластов, которые имеют сложное геологическое строение и сложены низкометаморфи-зованными углями.

Достижение намеченных целей в области качества обеспечивается за счет решения возникающих перед предприятием задач, к которым относятся:

- обеспечение рационального использования ресурсов;

- оценка и оптимизация технологических схем ведения горных работ;

- оценка и обоснование рациональной области применения горно-транспортного оборудования.

Такие показатели качества добываемого угля, как зольность и влажность в значительной степени обусловлены применяемой технологией ведения горных работ, которая в свою очередь предопределяется применяемой структурой комплексной механизации.

Опыт работы показывает, что в сложных горно-геологических условиях при селективной выемке сложноструктурных наклонных угольных пластов, эксплуатация экскаваторов-мехлопат типа ЭКГ неэффективна в силу либо значительного засорения угля, либо высоких его потерь при селективной выемке. Кроме того, технические возможности экскаваторов ЭКГ таковы, что использование их на проходке водоотводных и дренажных канав, устройстве водосборников не дает эффекта полного

468

осушения пласта, что приводит к снижению теплотворной способности угля. При использовании экскаваторов-мехлопат требуется привлечение дополнительного оборудования для осушения породоугольных массивов, подготовки рабочих площадок и поддержания автомобильных дорог по почве пластов, для чего необходимы значительные ресурсы.

Положительный опыт практического применения доказывает целесообразность частичной замены экскаваторного парка типа ЭКГ на гидравлические экскаваторы типа «обратная лопата» [2]. В целях более рационального ведения горных работ и сокращения производственных расходов с 2004 года в РУ «Новошахтин-ское» начато внедрение гидравлических экскаваторов РС-400, Solar-50, ЕК-00 и HITACHI ZX-50 типа «обратная лопата» с вместимостью ковша до 4 м3. Согласно программе технического перевооружения горных работ на 2010-2015 гг. на производстве добычных и вскрышных работ были введены в эксплуатацию карьерные электрогидравлические экскаваторы типа «обратная лопата»: HITACHI ЕХ-200 на добычных работах и HITACHI ЕХ-500 на автотранспортной вскрыше с вместимостью ковша 6,7 и 15 м3 соответственно [3]. С 2004 по 2015 г. удельный объем применения гидравлических экскаваторов, занятых на вскрышных, добычных и погрузочных работах, увеличился с 3 до 50% (рис. 1), что обосновывается наличием у них ряда значительных преимуществ по сравнению с мехлопатами [4], таких как:

- более высокая приспособленность для работы в обводненных условиях (при более низком удельном давлении гусениц на грунт имеется возможность установки экскаватора и техно-

Рис. 1. Структура экскаваторного парка по типу оборудования в РУ «Ново-шахтинское»

469

логического автотранспорта на горизонте выше уровня воды и возможность самостоятельной подготовки сети дренажных выработок в забое);

- возможность более полного извлечения полезного ископаемого в условиях селективной выемки, так как мощности слоев угля, теряемых в кровле и почве пласта при применении такого экскаватора снижаются с 0,25 до 0,15 м;

- возможность более тщательной проработки контакта пласта с вмещающими породами и снижение за счет этого засорения угля вскрышными породами при зачистке кровли пласта;

- широкий диапазон траектории перемещения ковша (возможность работы с верхним и нижним черпанием, с верхней и нижней погрузкой);

- лучшее наполнение ковша при работе в забоях небольшой мощности;

- высокие мобильность и маневренность, более высокая скорость перемещения при перегонах в новый забой;

- улучшение качества угля со снижением его влажности за счет создания локальной системы водопонижения в добычном забое.

Накопленный опыт применения гидравлических экскаваторов в РУ «Новошахтинское» свидетельствует об их высокой производительности и надежности. По своим рабочим параметрам они полностью соответствуют принятой проектом системе разработки и хорошо сочетаются с используемым на разрезе горно-транспортным оборудованием. Их технические характери-

Потери УГЛЯ % Q Я

2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г.

Рис. 2. Эксплуатационные потери угля на разрезе «Павловский № 2»

470

Рис. 3. Динамика снижения зольности угля по разрезам «Павловский № 2» и «Северная Депрессия», %

стики позволяют даже в крепких пачках угля производить подготовку зумпфов для водоотливных установок (глубиной 4^5м) и водоотливных канав (глубиной 3-4 м) для водопонижения и осушения обводненных породоугольных массивов.

В соответствии с проектом разработки месторождения при вскрытии и отработке пласта нормативные потери угля по контакту залежи (в почве и кровле пласта) составляют 10%. Приобретение и дальнейшая эксплуатация гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» позволяет снизить уровень этих потерь до 8,3%. Динамика снижения потерь угля на разрезе «Павловский № 2» представлена на рис. 2.

Рис. 4. Характер изменения низшей теплоты рабочего топлива, ккал/кг

471

Итогом внедрения гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» стало улучшение качественных характеристик отгружаемой потребителям продукции:

- снижение зольности за 2005-2015 гг.: на разрезе «Павловский № » — с 22,9 до 17,6%, на разрезе «Северная Депрессия» — с 27,3 до 25% (рис. 3);

- увеличение низшей теплоты рабочего топлива за 20072015 гг. с 2562 до 2749 ккал/кг (рис. 4).

Таким образом, достигнутые положительные результаты практического внедрения гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» при разработке сложноструктурных обводненных месторождений являются основой для разработки комплекса мероприятий при решении проблем ресурсосбережения.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рашевский В.В., Артемьев В.Б., Силютин С.А. Качество углей ОАО «СУЭК». — М.: Кучково поле, 2011. — С. 551-552 (Серия «Библиотека горного инженера». Т. 5. Кн. 1).

2. Шестаков И.Г., Косых С.В. Использование гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» в сложных горно-геологических условиях // Вологдинские чтения: сборник материалов научной конференции, Владивосток, декабрь 2011. — Владивосток: Издательский дом Дальневосточного федерального университета, 2012. — С. 118-170.

3. Кукаренко А.И., Ломовцев В.В., Дьяконов А.В., Шестаков И.Г., По-стоялкин В.А., Косых С.В, Ковшура С.В., Соболева Е.Е., Хажиев В.А. Роль организации производства при техническом перевооружении // Уголь. — 2011. — № 6. — С. 70-72.

4. Анистратов К.Ю. Карьерные экскаваторы — гидравлика или канат? // Уголь. — 2010. — № 6. — С. 31-35.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Лушпей Валерий Петрович — д-р техн. наук, проф., профессор кафедры Горного дела и комплексного освоения георесурсов Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Владивосток, e-mail: lvp-2012@mail.ru Соболева Елена Евгеньевна — аспирант, ведущий инженер по охране окружающей среды (эколог) РУ «Новошахтинское» ОАО «Приморскуголь» АО «СУЭК», п. Новошахтинский Михайловского района Приморского края, e-mail: SobolevaEE@suek.ru

472

A

UDC 622.23.05

WAYS OF SOLVING THE PROBLEMS OF RESOURCE DEVELOPMENT AT PAVLOVSK BROWN COAL DEPOSIT

Lushpey Valery P., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Professor of the Department of Mining and Integrated Development for Georesources (udsc) of the Far Eastern Federal University (DVFU), Vladivostok, e-mail: lvp-2012@mail.ru

Soboleva Elena E., Graduate Student, Lead Engineer for Environmental Protection (ecologist), RU «Novoshahtinskoe», OJSC «Primorskugol» JSC «SUEK», p. Novoshahtinskoe, e-mail: SobolevaEE@suek.ru

We present a brief description of mining and geological formations developed on Pavlovsk brown coal deposit and other information about the quality of extracted coal. Justified several advantages of using hydraulic excavators, compared to used in complex geological conditions for selective extraction of difficult-structural inclined coal seams. Positive experience of application of hydraulic excavator type «backhoe» razrezoupravlenie «Novoshakhtinsk». It shows the character of positive changes in values of quality as a result of the introduction of hydraulic excavators that largely solve the problem of resource.

Key words: complex hypsometry, flooded conditions, hydraulic excavators, «backhoe», the rational use of mineral resources, the loss of coal product quality, ash content.

References

1. Rashevsky V.V., Artemev V.B., Silyutin S.A. Quality coals suek, 2011, pp. 551-552.

2. Shestakov I.G., Kosyh, S.V. Vologdinskie reading: proceedings of scientific conference, Vladivostok, December 2011, Vladivostok, Far Eastern Federal University Publishing House, 2012, pp. 118-170.

3. Kukarenko A.I., Lomovcev V.V., Dyakonov A.V., Shestakov I.G., Pos-toyalkin V.A., Kosyh S.V., Kovshura S.V., Soboleva E.E., Hazhiev V.A. Russian Coal Journal, 2011, no. 6, pp. 70-72.

4. Anistratov K.Y. Russian Coal Journal, 2010, no. 6, pp. 31-35.

473