Формирование производственной системы разреза по доработке шахтных целиков

Разрабатываемые в последнее время НТЦ-НИИОГР проекты по открытой отработке месторождений полезных ископаемых, как правило, выполняются в несколько этапов.

Этапы проектирования угольных разрезов

Как показывает опыт проектирования, успех реализации проекта определяет первый этап. Именно на первом этапе принимаются принципиальные решения по существу проектирования объекта, выбору технологии производства.

Каждый объект находится в определенных горно-геологических, природно-климатических, экологических, социальных и других условиях функционирования. Это требует выявления на первом этапе характерных для проектируемого объекта особенностей и их значимости при формировании производственной системы разреза.

Рассмотрим принципы формирования производственной системы на примере сложного природно-техногенного объекта - разреза по доработке выходов угольных пластов ликвидированной шахты "Юнь-Яга", расположенной в Заполярном Урале (г. Воркута).

На первом этапе, включающем построение объекта и обоснование технологии отработки пластов, проанализированы горно-геологические и природно-климатические условия намеченного к отработке участка месторождения. При анализе этих условий определены основные показатели, имеющие существенное значение при формировании требований к порядку производства горных работ.

Горно-геологические и природно-климатические условия строительства разреза

В результате проведенного анализа установлено:
1. Горно-геологические условия благоприятны для открытой разработки выходов пластов оставшихся целиков угля:
• имеются два выдержанных по мощности и протяженности пласта Пц и n14; глубина залегания пластов с поверхности не превышает 30 м. Уголь качественный - марки К;
• мощность пластов (1,5-2,0 м) и углы их залегания (15-30 град.) определяют необходимость применения специализированной техники и методов отработки пластов. Кроме того, отработка маломощных пластов потребует значительных скоростей перемещения фронта работ и коммуникаций. В этом случае к технике предъявляется требование мобильности и автономности.

1. Природно-климатические условия определяют требования к характеру производства горных работ. Большое количество глинистых пород, суглинков, четвертичных отложений (до 40% от общей вскрыши) и 80-100% распространения вечной мерзлоты по площади месторождения создают проблему производства работ в теплое время года. Это связано с заплыванием скважин, налипанием породы на рабочие органы экскаваторов, ходовые и кузовные поверхности автотранспортных средств. В данном случае речь может идти о сезонном характере производства работ. Кроме того, регулярные снежные заносы (пурги) вызывают необходимость охранения карьерной выемки от заносов и определяют расположение вскрывающих выработок с возможностью ограничения от переметания и пересыпания их снегом.
2.Район строительства определяет жесткие экологические требования по восстановлению поверхности и приведению ее в первоначальное состояние.
3.Участок строительства разреза является природно-техногенным объектом - продуктом деятельности шахты. Оставшиеся в непосредственной близости к целикам угля вентиляционные штреки заполнены напорными водами. Необходимо принять меры безопасности против проникновения в разрез шахтных вод и производства горных работ в опасной зоне.

Совокупность перечисленных особенностей объекта и требований к порядку производства горных работ служит основанием для формирования основных подсистем разреза: техники, технологии, карьерной выемки и безопасности производства работ.

Формирование подсистем разреза с учетом возможностей строящегося предприятия по приобретению необходимого оборудования определило принятие основных проектных решений:

1. Отработка маломощных пластов предусматривается с применением мобильных комплексов:
• на основных процессах - экскаваторы с емкостью 1,5-5,0 автосамосвалы грузоподъемностью 13-30 т;
• на подготовке горной массы - буровые станки с дизельным приводом (БТС-150), бульдозеры-рыхлители;
• на вспомогательных процессах - бульдозеры, строительный экскаватор - обратная лопата (дизельный).

Исходя из большого содержания глинистых пород с учетом их состояния (вечная мерзлота) предполагается сезонный режим производства горных работ. Максимальный объем работ следует производить до начала таяния снегов, сокращать объемы в летний период и останавливать горные работы в мае-июне.

1. Система разработки - продольно-поперечная, с организацией внутренних отвалов. Конструкция карьерной выемки формируется системой внутренних съездов, располагающихся на висячем борту разреза. Лежачий борт - свободный, формируется по почве пласта. Направление выработок ориентировано в зависимости от господствующих ветров (на север).
2. Предусматривается слоевая отработка уступов высотой до 5 м. Это обусловлено необходимостью качественной проработки контакта порода - уголь с применением рекомендованного оборудования, а также сведением к минимуму рецидивов смерзаемости пород при подготовке блоков к взрыванию.
3. Безопасность работ. Учитывая наличие потенциально опасного объекта - вентиляционных штреков с напорными водами, предполагается устранить возможность проникновения шахтных вод в разрез. Предусматривается применение стационарных водоотливных установок для откачки шахтныхвод.Создается аккумулирующая ёмкость-котлован, в которую устанавливаются на понтонах мощные водоотливные установки, вскрывается штрек и производится откачка шахтных вод.

Таким образом, с учетом особенностей горно-геологических и природно-климатических условий на первом этапе проектирования определены общие принципы и требования к формированию производственной системы разреза по отработке шахтных целиков.

Оригинал: Соколовский А.В., Бортников В.П., Кривов А.С., Горбачевский А.Г., Родионов Ю.А. Формирование производственной системы разреза по доработке шахтенных целиков// Научные сообщения НТЦ-НИИОГР. Вып. 1. – Челябинск, 1999.