Оценка эффективности селективной разработки сложноструктурных угольных пластов Эльгинского месторождения

DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2018-2-138-73-74

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.

Таблица 1 Эксплуатационные потери угля при валовом способе отработки с зачисткой кровли и почвы угольных пластов

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).

Изменение потерь (а) и разубоживания угля (б) по пластам при различных вариантах разработки (1 – валовая; 2 – селективная, с выемкой прослоев ≥20 см; 3 – селективная с выемкой прослоев ≥10 см)

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.

Рис. 2 Изменение зольности угля при различных вариантах разработки

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.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1. Обосновать концепцию разработки Эльгинского каменноугольного месторождения открыто-подземным способом, отвечающую требованиям охраны окружающей среды, эко- номичности и эффективности горного производства: отчет о НИР (прилож.): 0-92-11 / Рос. акад. наук. Сиб. отд-ние, Ин-т. горн. дела Севера ; рук. Яковлев В. Л.; исполн.: Петров С.Н. др.]. Якутск, 1993. 200 с. (Фондодержатель ИГДС СО РАН).

2. Ордин А.А. Об эффективности применения фрезерных комбайнов Wirtgen surface miner при открытом способе разработки рудных месторождений /А.А. Ордин, Е.Е. Швабенланд // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ре- сурсов. 2016. 3. С. 47–54.

3. Фризен А.П. Vermeer T1255TL универсальные машины для выполнения вскрышных и добычных работ в карьерах /А. П. Фризен // Горная промышленность. 2012. 3. С. 56.

4. Пихлер М. Ввод в эксплуатацию карьерного комбайна Wirtgen surface miner 2200SM на карьере Дубовецкого месторождения известняка ОАО «Иванофранковскцемент» / М. Пихлер, Я. Н. Возняк, Ю. Б. Панкевич, М. Ю. Панкевич // Горная промышленность. 2012. 2. С. 107.

5. Безвзрывные технологии открытой добычи твердых полезных ископаемых : коллек- тив. моногр. / А.Р. Маттис др.] (всего 17) ; отв. ред. В. Н. Опарин ; Рос. акад. наук, Сиб. от-ние Ин-та горн. дела. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. 357 с.

6. Хосоев Д.В. Оценка горнотехнических условий Эльгинского месторождения с пози- ции применения горных комбайнов / Д. В. Хосоев // Горная промышленность. 2016. 6. С. 81.

7. Наговицин О.В. Горно-геологические информационные системы, область примене- ния и особенности построения / О.В. Наговицин, С.В. Лукичев // Проблемы недропользо- вания. 2016. №4. С. 69 73.

8. Эльгинский горно-обогатительный комплекс. I очередь строительства «Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень ин- женерно-технических мероприятий, содержание технических решений»: проектная доку- ментация. Подраздел 7: Техн. решения. Кн. 1: Горнотранспортная часть (разрез «Эльгинский») / Мечел-Инжиниринг» ОАО ХК «Якутуголь». Нерюнгри, 2010. 150 с.

Ключевые слова: сложноструктурные пласты, селективная разработка, потери угля, породные прослои, разубоживание, зольность, горные комбайны, валовая выемка

Журнал "Горная Промышленность" №2 (138) 2018, стр.73