Исследование технологии добычи угля в сложных горно-геологических условиях с использованием математического моделирования
А.Н. Стародубов1, 2, В.И. Клишин1, 2, А.Н. Кадочигова1, А.В. Каплун1
1 Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
2 Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №5S / 2023 стр. 47-52
Резюме: Развитие горных работ в дальнейшем наряду с созданием новых шахт будет обеспечиваться модернизацией и реконструкцией действующих предприятий. Перспективным является создание механизированных очистных комплексов, позволяющих осуществлять полное извлечение запасов угля при обеспечении безопасности труда. Одной из наиболее эффективных технологий разработки мощных пластов является их выемка на всю мощность с выпуском угля из подкровельной толщи в подсечный слой. С использованием разработанной имитационной модели на основе метода дискретных элементов в среде Rocky DEM проведено исследование новой конструкции механизированной крепи. Определена величина потерь угля, оставшегося в выработанном пространстве. Показана возможность применения разработанной модели для исследования потоков углепородного массива при реализации технологии добычи угля из мощных пологих пластов для выявления новых закономерностей и путей повышения эффективности технологии до её внедрения на угольных шахтах.
Ключевые слова: имитационное моделирование, технология отработки мощных пластов, выпуск угля подкровельной толщи, механизированная крепь, траектория движения частиц, метод дискретных элементов, параметры модели
Благодарности: Исследование выполнено в рамках гранта (постановление Правительства Кемеровской области – Кузбасса от 19.09.2022 №632) по прикладному научному исследованию «Разработка программно-методического обеспечения для цифровизации процессов проектирования горнотехнических систем для открытых и подземных горных работ», соглашение от 22.11.2022 г. №1.
Для цитирования: Стародубов А.Н., Клишин В.И., Кадочигова А.Н., Каплун А.В. Исследование технологии добычи угля в сложных горно-геологических условиях с использованием математического моделирования. Горная промышленность. 2023;(5S):47–52. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5S-47-52
Информация о статье
Поступила в редакцию: 01.10.2023
Поступила после рецензирования: 09.11.2023
Принята к публикации: 22.11.2023
Информация об авторах
Стародубов Алексей Николаевич – кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; доцент, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7577-9210; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Клишин Владимир Иванович – доктор технических наук, член-корреспондент РАН, профессор, директор Института угля, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-8346-8068; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Кадочигова Арина Николаевна – ведущий инженер, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Каплун Анастасия Вячеславовна – ведущий инженер, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1.Демченко И.И. Новые подходы к ресурсосбережению в угольной промышленности. Горный информационно-аналитический бюллетень. 1997;(5):120–122.
2. Jabinpoura A., Bafghib A.Y., Gholamnejad J. Application of vibration in longwall top coal caving method. International Academic Journal of Science and Engineering. 2016;3(2):102–109.
3. Kumar R., Singh A.K., Mishra A.K., Singh R. Underground mining of thick coal seams. International Journal of Mining Science and Technology. 2015;25(6):885–896. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2015.09.003
4. Hebblewhite B.K. Status and prospects of underground thick coal seam mining methods. In: 19th International mining congress and fair of Turkey, IMCET2005, Izmir, Turkey, June 9–12, 2005, pp. 169–178. Available at: https://vsip.info/status-and-prospects-ofunderground-thick-coal-seam-mining-methods-pdf-free.html
5. Guo J., Ma L., Wang Y., Wang F. Hanging wall pressure relief mechanism of horizontal section top-coal caving face and its application. A Case Study of the Urumqi Coalfield, China. Energies. 2017;10(9):1371. https://doi.org/10.3390/en10091371
6. Unver B., Yasitli N.E. Modelling of strata movement with a special reference to caving mechanism in thick seam coal mining. International Journal of Coal Geology. 2006;66(4):227–252. https://doi.org/10.1016/j.coal.2005.05.008
7. Шундулиди И.А., Марков А.С., Калинин С.И., Егоров П.В. Выбор параметров технологии отработки мощных угольных пластов с выпуском межслоевых и подкровельных пачек угля. Кемерово: Кемер. отд-ние Акад. горн. наук; 1999. 257 с.
8. Клишин В.И., Фокин Ю.С., Кокоулин Д.И., Кубанычбек Б. Разработка мощных пластов механизированными крепями с регулируемым выпуском угля. Новосибирск: Наука; 2007. 134 с.
9. Клишин В.И., Шундулиди И.А., Ермаков А.Ю., Соловьев А.С. Технология разработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля. Новосибирск: Наука; 2013. 248 с.
10. Клишин В.И., Клишин С.В. Состояние и направление развития технологии разработки мощных угольных пластов механизированными крепями с выпуском. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019;(1):162–173.
11. Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика CS. 3-е изд. СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV; 2004. 846 с.
12. Конюх В.Л., Зиновьев В.В. Дискретно-событийное моделирование подземных горных работ. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 2011. 243 с.
13. Aalst W.M.P., Stahl C., Modeling business processes: A petri net-oriented approach. MA, Cambridge: MIT Press; 2011. https://doi.org/10.7551/mitpress/8811.001.0001
14. Девятков В.В. Методология и технология имитационных исследований сложных систем: современное состояние и перспективы развития. М.: Вузовский учебник; ИНФРА-М; 2013. 448 с.
15. Павлова Л.Д. Моделирование геомеханических процессов в разрушаемом углепородном массиве. Новокузнецк: СибГИУ; 2005. 239 с.
16. Starodubov A.N., Sinoviev V.V., Klishin V.I. Research of draw mining method modes using simulation model. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019; 377:012032. https://doi.org/10.1088/1755-1315/377/1/012032
17. Стародубов А.Н., Зиновьев В.В., Клишин В.И., Крамаренко В.А. Применение имитационного моделирования для исследования режимов выпуска угля подкровельной толщи. В кн.: Имитационное моделирование. Теория и практика: материалы 9-й Всерос. науч.-практ. конф. по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности (ИММОД-2019), г. Екатеринбург, 16–18 октября 2019 г. Екатеринбург: Урал. гос. пед. ун-т; 2019. С. 540–547.
18. Клишин В.И., Худынцев Е.А. Создание механизированных комплексов с выпуском для подземной разработки мощных угольных пластов. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2022;(6):96–106. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2022-6-96-106
19. Клишин В.И., Варфоломеев Е.Л., Борисов И.Л. Экспериментальные исследования процесса выпуска угля подкровельной толщи на макетных образцах секций механизированной крепи. Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2019;(5):131–134
