К вопросу учёта системы ограничений в рамках принятия проектных решений по отработке запасов углей, расположенных в геологически нарушенных зонах пластов

Д.А. Стадник, к.т.н., доцент, А.М. Киселёв, аспирант, Московский государственный горный университет

В процессе принятия проектных решений по отработке запасов выемочных участков в зонах геологических нарушений угольных пластов существенную значимость приобретает вопрос корректности учёта системы ограничений, определяющих уровень рисков при практической реализации решений. Эту систему формируют: степень нарушенности выемочного участка; зольность угля в зоне нарушений; объемы добычи полезного ископаемого при отработке запасов на нарушенных участках угольных пластов; потери угля в недрах в зоне нарушений; повышение энергозатрат; увеличение численности персонала; снижение уровня безопасности труда; ограничения по технологическим характеристикам применяемого очистного оборудования; ускорение износа машин и механизмов; экономическая целесообразность отработки нарушенных участков угольных пластов.

Степень нарушенности выемочного участка выражается отношением протяженности зоны нарушения к общей длине выемочного участка. Данное ограничение влияет на принятие решения по целесообразности перехода нарушения. В этом случае учитывается длина нарушенной зоны и сопоставляется с оставшейся ненарушенной частью выемочного столба. Чем длиннее нарушение, тем на более длительный срок снижается нагрузка на очистной забой, увеличивается опасность динамических проявлений в забое, быстрее изнашиваются машины и механизмы.

068 1

Встречаются ситуации, когда несколько легкопереходимых нарушений образуют довольно протяженную зону, переход которой становится экономически нецелесообразным.

Поэтому при принятии решения о переходе таких нарушений необходимо оценить экономическую целесообразность этого процесса. Также нецелесообразно вести работы в сильно нарушенной зоне из-за повышенной зольности добываемого угля. Если же нарушение переходимо с технической точки зрения, а время нахождения комплекса в зоне перехода минимально, по сравнению с остальным временем работы в данном выемочном столбе, и зольность соответствует требованиям потребителей угольной продукции, то при соблюдении всех мер предосторожности и оценке экономической целесообразности принимается решение об отработке запасов угля на данном участке месторождения.

Случается и так, что ведение работ в нарушенной зоне более эффективно, чем перемонтаж комплекса оборудования в новую разрезную выработку и оставление этой части запасов в недрах. Бывают и обратные ситуации, в которых выгодней перемонтировать комплекс и отнести запасы угля нарушенного участка к потерям. Но в любом случае, чем выше степень нарушенности участка или чем больше число близко расположенных легкопереходимых нарушений, тем выше вероятность того, что будет принято решение в пользу перемонтажа очистного комплекса и оставления этих запасов.

Переход пликативных и дизъюнктивных нарушений нередко сопровождается присечкой вмещающих пород и, как следствие, повышением зольности добытого угля. Этот фактор негативно влияет на весь процесс добычи полезного ископаемого и требует учёта как на стадии разработки проектной документации, так и при ведении очистных работ. Зольность угля, как, впрочем, и другие его характеристики, как известно, строго регламентирована потребителями. При превышении или недоборе определенных значений этих характеристик качества угля возникает риск, что потребитель откажется от сделки, либо будет требовать снижения стоимости угольной продукции, что не всегда приемлемо для угледобывающего предприятия. В этой связи необходимо заранее «просмотреть» все возможные варианты исправления негативных ситуаций в системе отношений «производитель – потребитель» при повышении зольности добытого угля, и свести к минимуму процент содержания породы в добытой горной массе. В свою очередь, присечка боковых пород не только повышает зольность угля, но также негативно сказывается на состоянии исполнительного органа выемочной машины, забойном скребковом конвейере и других функциональных элементах очистного механизированного комплекса.

Существенным ограничивающим фактором для принятия решения о переходе очистным забоем геологических нарушений является снижение объемов добычи полезного ископаемого. В этой ситуации происходит увеличение времени на выполнение выемочного цикла. А это приводит уже к ощутимой потере суточной добычи угля и росту себестоимости добытого угля.

Еще одна причина потери добычи угля связана со снижением устойчивости кровли в нарушенной зоне. Происходит процесс «куполения», который проявляется вплоть до перехода комплекса в благоприятные условия. Тем самым снижаются производительность комбайна и уровень безопасности работающих в очистном забое. Заделка «купола» производится с применением ручного труда и занимает значительное время. Добыча угля в это время не производится, отсюда и имеет место снижение нагрузки на комплексно-механизированный очистной забой.

Потеря добычи угля представляет собой серьезный ограничивающий фактор при переходе нарушенных участков месторождения, естественно, вызывающий ухудшение технико-экономических показателей работы шахты.

Очередное ограничение перехода очистного забоя через нарушенную зону представляют дополнительные потери полезного ископаемого.

В условиях рыночной экономики и технического прогресса в области горного дела запасы месторождений угля, которые ранее считались нерентабельными, ныне повсеместно отрабатываются, и всё меньшее количество угля остается в недрах. Поэтому запасы, расположенные в нарушенных зонах угольных пластов, в современных условиях необходимо отрабатывать с экономически обоснованными потерями, равно как и с другими дополнительными издержками производства.

Оставление запасов в недрах приводит ещё и к таким негативным последствиям, как самовозгорание угля и нарушение ритма обрушения основной кровли, а также к экономическим – потере прибыли из-за невозможности продать данный уголь, и к уплате налогов за фактически не добытое полезное ископаемое. В этом случае, если не учитываются данные факторы и принимается решение по перемонтажу комплекса в новую разрезную выработку и оставлению запасов в недрах, предприятие рискует столкнуться со значительными финансовыми трудностями. И если такое происходит на раннем этапе, когда шахта еще не успела выйти на проектную мощность и окупить инвестиции в капитальное строительство, это грозит ей разорением.

Ко всему вышеизложенному остается добавить: при оценке вариантов перехода нарушения и полного перемонтажа добычного комплекса в новую разрезную выработку следует учитывать многочисленные последствия практической реализации каждого варианта. Стоит отметить, что при переходе зоны геологического нарушения предприятие столкнётся с многочисленными технологическими, организационными и финансовыми трудностями и рисками. Поэтому окончательное решение по преодолению нарушенного участка принимается на основе сравнения издержек по каждому из вариантов и оценки технической возможности их применения.

В настоящее время особое внимание при переходе очистными работами зон геологических нарушений угольных пластов уделяется экономической составляющей – рентабельности. Чтобы целесообразность перехода не вызывала сомнений, учитываются многочисленные факторы – природные, технические, технологические, организационные, а также социальные. Экономическая эффективность является определяющим критерием для выбора режима работы по преодолению геологических нарушений, при практической реализации нескольких альтернативных вариантов проектных решений. Кроме того, следует принимать во внимание тот факт, что зона с несколькими легкопереходимыми нарушениями представляет собой объект обоснования проектных решений по рациональной отработке запасов угля на площади её распространения.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Киржнер Ф.М., Скуба В.Н., Козионов Е.М., Левкович П.Е. Технология разработки нарушенных пластов. – Якутск: изд. ЯФ СО АН СССР, 1983.

2. Худин Ю.Л., Глазов Д.Д., Мамонтов С.В. Комплексно*механизированная выемка нарушенных угольных пластов. – М.: Недра, 1985.

Журнал "Горная Промышленность" №5 2012, стр.68