Оценка эффективности селективной разработки сложноструктурных угольных пластов Эльгинского месторождения
С.А. Ермаков, канд. техн. наук, вед. науч. сотруд. зав. Лабораторией, ИГДС СО РАН
Д.В. Хосоев, ведущий инженер, ИГДС СО РАН
Эльгинское каменноугольное месторождение находится в 415 км к востоку от города Нерюнгри, в центральной части Токинского угленосного района. Детально разведанный Северо-Западный участок Эльгинского угольного месторождения содержит 2,1 млрд т высококачественных коксующихся углей, при этом около 75% запасов месторождения, предназначенных для открытых горных работ, приходится на сложноструктурные пласты У5, У4, Н16 и Н15, имеющие от 1–2 до 10–12 породных прослоев. Наиболее сложным из них является пласт Н15, на отдельных участках которого наблюдается его расщепление на две самостоятельные пачки [1].
В настоящее время месторождение разрабатывается с использованием традиционной цикличной технологии на базе одноковшовых экскаваторов, буровзрывных работ и автотранспорта, использование такой технологии сопровождается большими потерями и разубоживанием угля.
Их уменьшение возможно за счет применения современных горных комбайнов фрезерного типа («КСМ-2000Р», «Wirtgen», «Man Takraf», «Voest Alpine» и др.). Комбайны «Wirtgen», «Man Takraf», «Voest Alpine» осуществляют выемку горных пород тонкими слоями мощностью от 0,05 до 0,80 м [2–4].
Минимальная величина срезаемого слоя составляет 5–10 см [5]. Комбайны КСМ-2000Р за счет четырех секционных исполнительных органов роторного типа способны производить селективную разработку как тонких, так и мощных угольных пластов, с высотой отрабатываемого слоя от 0,10 до 2,9 м.
Так как основные пласты У5, У4, Н16 и Н15 относятся к мощным (средняя общая мощность в пласте: У4 – 8,1 м, У5 – 9,9 м, Н15 – 4,8 м и Н16 – 9,8 м), то следует произвести оценку эффективности их селективной разработки с использованием комбайнов типа КСМ-2000Р. Оценка проведена на примере отработки угольных пластов Н15 в и Н15 первоочередного участка Эльгинского каменноугольного месторождения [6]. С использованием горно-геологической информационной системы «MineFrame» [7] выполнены расчеты потерь, разубоживания и зольности угля для угольных пластов Н15 и Н15 в по трем вариантам их разработки.
Первый вариант предусматривает валовую выемку пластов с потерями по 10 см в кровле и почве пластов (принято в действующем проекте) (табл. 1) [8].
Второй вариант – селективную отработку комбайном угля и породных прослоев ≥ 20 см, а породные прослои меньше 20 см, вынимаемые совместно с углем принимаются в расчет разубоживания. Потери угля в этом варианте происходят по 10 см в почве и кровле пласта, а также по 10 см в почве и кровле породных прослоев ≥ 20 см, 0,6% при транспортировке..
Третий вариант – селективную отработку угля и породных прослоев ≥10 см, а породные прослои меньше 10 см, вынимаемые совместно с углем, принимаются в расчет разубоживания. Потери угля происходят по 10 см в почве и кровле пласта, а также по 10 см в почве и кровле породных прослоев ≥10 см, 0,6% при транспортировке.
Из табл. 1 видно, что основная доля потерь при валовой выемке происходит при зачистке в кровле, почве пластов и в осыпях при взрывании вмещающих пород. Разубоживание в этих пластах происходит за счет внутрипластовых прослоев пород и составляет в Н15 – 20,7% и Н15В – 18,3%. Как показали результаты расчетов, наилучшие качественные показатели получены при селективной выемке угля и пропластков ≥10 см, так потери угля при отработке сложноструктурного пласта Н15 повышаются на 1,5%, а пласта Н15в имеющего простое строение, снижаются в 3,4 раза по сравнению с валовой выемкой (рис. 1, а). Разубоживание в указанных пластах снижается на 7,4–17,5% (рис. 1, б).
Из рассмотренных вариантов наименьшая зольность угля наблюдается в третьем варианте (рис. 2), происходит снижение зольности по сравнению с валовой выемкой: в пласте Н15 с 36,4 до 33,9%; в пласте Н15 в с 31,5 до 30,2%.
Таким образом, как показали проведенные исследования, наименьшие показатели потерь, разубоживания и зольности угля при разработке сложноструктурных пластов Н15 в и Н15 на первоочередном участке Эльгинского месторождения в третьем варианте при селективной выемке угля и породных прослоев ≥10 см.
Установлено, что при селективной разработке сложноструктурных угольных пластов Н15 и Н15 в комбайнами КСМ-2000Р в зависимости от параметров вынимаемого слоя разубоживание угля снизится в 1,8–6,5 раза, а зольность угля уменьшится на 1,3–2,5% по сравнению с валовой разработкой. При этом потери при разработке сложноструктурных пластов с большим количеством породных прослоев незначительно увеличатся, а при разработке угольных пластов простого строения потери значительно уменьшатся.
