Опыт формирования отвальных массивов во внутренних контурах крупных угольных месторождений

УДК 622.271 © Я.В. Левченко, 2019

Опыт формирования отвальных массивов во внутренних контурах крупных угольных

месторождений

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-2-20-21

ЛЕВЧЕНКО Ярослав Викторович

Канд. техн. наук, доцент Горного института НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: levchenko.mggu@mail.ru

В статье рассмотрены основные принципы формирования отвальных массивов при отработке крупных угольных месторождений, представленных брахисинклинальными структурами. Приведены примеры из практики открытых горных работ. Ключевые слова: отвальный массив, угольное месторождение, вскрышная порода, брахисинклиналь, карьер.

ВВЕДЕНИЕ

Типизацию отвальных массивов при отработке крупных угольных брахисинклиналей можно выполнить по ряду наиболее значимых факторов. Первым здесь является классический тип внутренних отвалов, в которых складируются вскрышные породы, удаляемые при производстве горных работ. Однако для их создания требуется ряд условий: значительная мощность пластов, благоприятные морфологические условия их залегания и относительно невысокие коэффициенты вскрыши. Данные предпосылки имеет ограниченное число угольных месторождений (Бородинское, Назаровское, Березовское и др.).

УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОТВАЛЬНЫХ МАССИВОВ

Для большинства угольных месторождений, представленных брахисинклинальными структурами, с определенного этапа их развития объем вскрышных пород, извлекаемых с рабочих горизонтов карьера, начинает превышать приемную способность выработанного карьерного пространства. Последнее приводит к тому, что высота внутренних отвалов начинает превышать уровень рельефа, существовавшего до разработки месторождения, а их контуры выходят за границы карьерных полей [1].

В результате формируется отвал, располагаемый частично в выработанном карьерном пространстве (внутренняя часть отвала), частично за контурами карьерного поля (внешняя часть отвала). Примерами здесь могут служить разрезы, отрабатывающие Кедровско-Крохалевское, Тал-динское, Шубаркольское, Борлинское, Нерюнгринское, Соколовское и другие месторождения.

Развитие внешней части отвала в большинстве случаев направлено в сторону, противоположную ведению горных работ, что ведет к увеличению расстояний перемещения вскрышных пород (транспортной работы карьера). Последнее предопределяет поиск альтернативных решений по компоновке отвальных полей и схемам вскрытия, обеспечивающих стабилизацию и снижение транспортной работы карьера [2].

Одним из таких решений являются формирование временных и стационарных отвалов во внутренних контурах крупных угольных месторождений и создание вскрывающих трасс со стороны рабочих бортов для выхода на вышесказанные отвалы.

На ряде крупных угольных месторождений существуют зоны, которые нецелесообразно вовлекать в отработку открытым способом. Данные зоны планируются для отработки подземным способом. В большинстве случаев вышесказанные зоны можно использовать для формирования отвальных массивов. Примерами здесь являются Кедровско-Крохалевское, Соколовское, Шоптыкольское и другие угольные месторождения.

Создание отвалов во внутренних контурах угольных брахисинклиналей возможно также в случаях, когда на месторождениях имеются обширные безугольные зоны или зоны с некондиционным полезным ископаемым (в ряде случаев выделение данных зон обусловлено повышенным уровнем радиоактивности).

Помимо стационарных отвальных массивов во внутреннем контуре крупных угольных месторождений могут быть сформированы временные отвалы, перенос которых возможен на поздних этапах эксплуатации месторождения (обычно через 10-15 лет). Примерами здесь являются временные отвальные массивы, сформированные в периоды горно-капитальных работ на ряде угольных и рудных месторождений. Условия размещения временных отвалов во внутренних контурах месторождений полезных ископаемых исследовались В.С. Хохряковым в работе [3].

В широком масштабе использование временных внутренних отвалов реализовано на разрезе «Северный» (Экибастузский угольный бассейн). Данное решение было предопределено снижением потребности в энергетических углях и связанным с этим выводом из эксплуатации карьерного поля № 3 [4].

Создание временных отвалов обосновано минимизацией текущих затрат, имеющих приоритет над затратами будущих периодов. Расходы на перенос временных отвалов, как правило, меньше за счет использования для этих целей более совершенных комплексов оборудования и инженерных решений. Формирование временных отвалов в контурах угольных брахисинклиналей в значительной

степени определяется расположением основного продуктивного пласта и пластов-спутников.

Примером создания временного отвала с последующим его переносом является разрез «Тугнуйский» (Олонь-Шибирское месторождение). Формирование временных отвалов внутри контура брахисинклинали выполняется при эксплуатации Соколовского угольного месторождения (Кузнецкий бассейн).

Иными факторами продиктовано расположение отвального массива во внутреннем контуре Экибастузского каменноугольного месторождения. Этот случай является «уникальным» в горной практике. Над запасами, которые целесообразно отрабатывать открытым способом, формируется отвальный массив объемом более 500 млн м3 [5].

Такое решение продиктовано тем, что запасы данной зоны месторождения планируются к отработке в дальней перспективе (через 30-40 лет). За столь значительный временной интервал возможно освоение альтернативных источников энергии, которые сделают разработку запасов к моменту их ввода в эксплуатацию проблематичной.

При отработке крупных брахисинклиналей имеется опыт создания прибортовых (внешних) отвалов. Целесообразность их использования появляется при подходе горных работ к конечному контуру карьера, когда расстояния перемещения вскрышных пород в прибортовой отвал становятся меньше, чем во внутренние отвалы. Использование прибортовых отвальных массивов при отработке разреза «Тугнуйский» (Олонь-Шибирское месторождение) рассмотрено в работе [6].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во внутренних контурах многих крупных угольных месторождений существуют площади, в которых возможно создание отвальных массивов. По условиям формирования они разделяются на отвальные массивы, размещаемые в контурах подземной отработки, в безугольных зонах место-

рождений, на площадях, планируемых к отработке в дальней перспективе, а также на временные отвалы. Возможность формирования отвальных массивов во внутренних контурах брахисинклиналей является одним из значимых способов регулирования транспортной работы карьера.

Технические решения по размещению отвальных массивов во внутренних контурах брахисинклиналей реализованы и планируются к реализации на ряде крупных угольных месторождений (Экибастузское, Кедровско-Крохалевское, Соколовское, Ерковецкое и др.).

Список литературы

1. Закономерности формирования отвальных массивов при отработке круп ных угол ьных место рожден ий / Супрун

B.И., Радченко С.А., Левченко Я.В. и др. // Уголь. 2017. № 7.

C. 32-38. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/072017.pdf (дата обращения 15.01.2019).

2. Левченко Я.В. Обоснование схем вскрытия верхней группы рабочих горизонтов угольных карьеров: дис. ... канд. техн. наук. М., 2016. 156 с.

3. Хохряков В.С. Проектирование карьеров. 3-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Недра, 1992. 382 с.

4. Щукин В.К., Мелехов Д.П. Трансформация технологий добычи угля на разрезах Экибастузского месторождения, новые решения - путь к мировым стандартам // Уголь. 2015. № 6. С. 12-17. URL: http://www.ugolinfo.ru/ Free/062015.pdf (дата обращения 15.01.2019).

5. Вскрытие карьерных полей / В.И. Супрун, В.Б. Артемьев, П.И. Опанасенко и др. М.: Издательство «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2016. 248 с.

6. Вскрытие и отработка карьерных полей Олонь-Шибирского месторождения каменного угля / Супрун

B.И., Пастихин Д.В., Радченко С.А. и др. // Уголь. 2012. № 12.

C. 10-13. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/122012.pdf (дата обращения 15.01.2019).

SURFACE MINING

UDC 622.271 © Ya.V. Levchenko, 2019

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 2, pp. 20-21 Title

PRACTICE OF DUMPING MASSES FORMATION IN THE INNER CIRCUITS DURING LARGE COAL DEPOSITS WORKINGS DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-2-20-21

Authors

Levchenko Ya.V.1

1 National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation

Authors' Information

Levchenko Ya.V., PhD (Engineering), Associate Professor Mining Institute, e-mail: levchenko.mggu@mail.ru

Abstract

The paper discusses the basic principles of the formation of dump massifs during the development of large coal deposits, which are represented by brachysyncline structures. Examples are given from surface mining practices.

Keywords

Dump array, Coal deposit, Overburden rock, Brachysyncline, Open-pit mines. References

1. Suprun V.I., Radchenko S.A., Levchenko Ya.V., Voroshilin K.S., Minibaev R.R. & Morozova T.A. Zakonomernosti formirovaniya otval'nykh massivov pri otrabotke krupnykh ugol'nykh mestorozhdeniy [Logic of dumping masses formation during large coal deposits workings]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, No. 7, pp. 32-38. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/072017.pdf (accessed 15.01.2019).

2. Levchenko Ya.V. Obosnovanie skhem vskrytiya verhney gruppy rabochih gorizontov ugolnyh kar'erov. Diss. kand. tekhn. nauk [Substantiation of coal opencasts top producing levels opening up model. PhD (Engineering) diss.]. Moscow, 2016, 156 p.

3. Khokhryakov V.S. Proektirovaniekar'erov [Designing of open-pit mines]. 3-th updated and revised edition. Moscow, Nedra Publ., 1992,382 p.

4. Shchukin V.K. & Melehov D.P. Transformatsiya tekhnologiy dobychi uglya na razrezah Ekibastuzskogo mestorozhdeniya, novye resheniya - put k mirovym standartam [Transformation of coal mining technologies on the open-pit mines of Ekibastuz minefield, new solutions — the way to the global standards]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2015, No. 6, pp. 12-16. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/062015.pdf (accessed 15.01.2019).

5. Suprun V.I., Artemiev V.B., Opanasenko P.I. et al. Vskrytie kar'ernyh poley [Opencast fields opening up]. Moscow, "Gornoye Delo" Publ., "Kimmeriysky Tsentr" LLC, 2016, 248 p.

6. Suprun V.I., Pastihin D.V., Radchenko S.A., Voroshilin K.S. & Panchenko O.L. Vskrytie i otrabotka kar'ernyh polej Olon'-Shibirskogo mestorozhdeniya kamen-nogo uglya [Opening and working of quarry fields at the Olon-Shabirsky coal field]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2012, No. 12, pp. 10-13. Available at: http:// www.ugolinfo.ru/Free/122012.pdf (accessed 15.01.2019).