Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Диссертационная работа:

Говор Александр Николаевич. Обоснование пространственно-планировочных и технологических решений по подземной разработке угольных месторождений брахисинклинального типа : диссертация ... кандидата технических наук : 05.15.02.- Новокузнецк, 2000.- 165 с.: ил. РГБ ОД, 61 00-5/2954-6

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

1. ОБОБЩЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОПЫТА И РЕЗУЛЬТАТОВ
НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ РАЗРА
БОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БРАХИСИНКЛИНАЛЬНО-
ГОТИПА 15

  1. Анализ способов и схем вскрытия брахисинклинальных складок 15

  2. Анализ технологических схем подготовки шахтных и выемочных полей брахисинклинальных складок 23

  3. Обобщение технологических схем подготовки и отработки выемочных участков угольных пластов, залегающих в брахисинклинальных складках 28

  4. Результаты научных исследований по созданию прогрессивной технологии отработки угольных пластов с переменными горногеологическими параметрами 34

  5. Выводы, цель и задачи исследований 36

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДРПСИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И РЕАЛИЗА
ЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ
ПЛАСТОВ, ЗАЛЕГАЮЩИХ В БРАХИСИНКЛИНАЛЬНЫХ СКЛАД
КАХ 40

  1. Методика исследований технологических схем отработки брахисинклинальных складок 40

  2. Технологическая типизация брахисинклинальных складок угленосных месторождений по геологическим и технологическим признакам 43

  1. Разработка методики разделения брахисинклинальных складок на однородные технологические блоки 50

  2. Реализация методики разделения брахисинклинальных складок на однородные технологические блоки на примере Казанковской брахисинклинальной складки 61

  1. Создание базы горно-геологических данных 62

  2. Формирование базы технологических и технических параметров способов разработки угольных месторождений 66

Выводы 73

3. ОБОСНОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ
УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БРАХИСИНКЛИНАЛЬНОГО ТИ
ПА 76
3.1. Развитие существующих и конструирование альтернативных ва
риантов вскрытия, подготовки и отработки однородных технологи
ческих блоков 76

  1. Разработка методики конструирования альтернативных вариантов вскрытия, подготовки и отработки брахисинклинальных складок 76

  2. Развитие существующих и конструирование альтернативных вариантов вскрытия, подготовки и отработки брахисинклинальной складки с одним типом однородных технологических блоков 80

  1. Разработка генеральной схемы отработки брахисинклинальной складки с одним типом однородных технологических блоков 80

  2. Развитие существующих и конструирование альтернативных вариантов вскрытия, подготовки и отработки брахисинкли-

нальных складок с одним однородным технологическим бло
ком без разделения на шахтные или карьерные поля 87
3.1.2.3. Развитие существующих и конструирование альтернативных
вариантов вскрытия, подготовки и отработки брахисинкли-
нальных складок с одним однородным технологическим бло
ком с разделением его на несколько шахтных или карьерных
полей 97

3.1.3. Развитие существующих и конструирование альтернативных
вариантов вскрытия, подготовки и отработки брахисинкли-
нальных складок, включающих два типа однородных техноло
гических блоков 104

  1. Разработка методики дискретизации на шахтные и карьерные поля брахисинклинальных складок, включающих два типа однородных технологических блоков 104

  2. Развитие существующих и конструирование альтернативных вариантов разработки открытым и подземным способами брахисинклинальной складки, включающей два типа однородных технологических блоков 106

  3. Развитие существующих и конструирование альтернативных вариантов разработки открытым и открыто-подземным способами брахисинклинальной складки, включающей два типа однородных технологических блоков 114

3.1.4. Развитие существующих и конструирование альтернативных
вариантов разработки угольных пластов в брахисинклиналь
ной складке, включающей три типа однородных технологиче
ских блоков 119

  1. Разработка методики дискретизации на шахтные и карьерные поля брахисинклинальных складок, включающих три типа однородных технологических блоков 119

  2. Синтез альтернативных вариантов разработки брахисинклинальных складок открытым, подземным и открыто-подземным способами 121

Выводы 125

4. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРА
БОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В БРАХИСИНКЛИНАЛЬНЫХ
СКЛАДКАХ 128

  1. Характеристика объекта и методика шахтных исследований 128

  2. Разработка и реализация технологических и технических решений по совершенствованию технологии проведения подготовительных выработок в брахисинклинальной складке 135

  3. Шахтные исследования параметров систем разработки короткими забоями 13 8

  4. Разработка и реализация технологических и технических решений по повышению нагрузки на длинные комплексно-механизированные забои 140

  5. Разработка и реализация технологических и технических решений по повышению эффективности отработки угольных месторождений брахисинклинального типа 149

Выводы 151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 153

ЛИТЕРАТУРА 157

Введение к работе:

Актуальность работы. В соответствии с программой реструктуризации угольной промышленности эффективность отрасли намечается повысить за счет развития угледобычи на месторождениях, благоприятных для применения высокоинтенсивных технологий. К перспективным отнесены районы и участки месторождений, запасы угля которых экономически выгодно отрабатывать открытым или подземным способами с суточной нагрузкой на очистной забой более 8 тыс.т. При подземном способе добычи такая нагрузка может быть достигнута при отработке пологих угольных пластов средней мощности.

Однако, объемы таких запасов на действующих шахтах ограничены и возникает необходимость проектирования и освоения новых месторождений, значительная часть которых представлена свитой пластов, залегающих в виде брахисинклинальных складок. Особенностями угольных месторождений брахисинклинального типа являются: переменный угол падения пластов; изменение от глубины залегания пластов качества угля, газоносности, водопритока, объема запасов на горизонтах, горного давления и др.

Производственный опыт отработки месторождений брахисинклинального типа показывает, что выемка участков угольных пластов с углами падения свыше 25 или на глубине более 500 м экономически невыгодна (шахты «Шушталепская», «Осинниковская», «Абашевская», «Зырянов-ская» в Кузбассе) и приводит к закрытию шахт по экономическим критериям и условиям безопасности. Существенным ограничением при доработке запасов в мульде брахисинклинальных складок, отрабатываемых несколькими шахтами, является наличие барьерных и предохранительных

целиков, затопленных выработанных пространств выше горизонта горных работ и др.

Следовательно, для проектирования горных предприятий и разработки угольных месторождений брахисинклинального типа необходимо применить системный подход, позволяющий полностью и эффективно отработать угольные пласты за счет использования оптимальных пространственно-планировочных решений, синтеза рациональных и безопасных технологий выемки угля.

Ведущими проектными, научно-исследовательскими и учебными институтами бывшего СССР выполнен и реализован большой объем научных исследований по созданию системы комплексного освоения месторождений брахисинклинального типа. Однако, изменение рыночных отношений и критериев оптимальности технологических решений показало недостаточную эффективность проектных решений и возникла потребность в новых методических подходах для проектирования и освоения месторождений брахисинклинального типа.

В связи с изложенным, проведение исследований, направленных на обоснование пространственно-планировочных и технологических решений, обеспечивающих комплексное и эффективное освоение в рыночных условиях месторождений брахисинклинального типа, имеет важное научное и практическое значение.

Диссертация выполнена по результатам научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ Сибирского государственного индустриального университета в 1996-1999гг., в том числе по региональной программе Кемеровского научно-образовательного комплекса (тема № 27-6), Федеральной целевой программе «Интеграция» - «Освоение и сохранение недр Кузбасса» (контракт №564, гос. per. № 01990000622), ГРАНТу №78 Министерства образования РФ; проектно-конструкторского бюро АОУК

«Кузнецкуголь» (проекты шахт «Есаульская», «Юбилейная», «Ульяновская»). Исследования проводились при участии автора в качестве руководителя и исполнителя.

Целью работы является повышение эффективности и безопасности подземной разработки угольных месторождений брахисинклинального типа за счет применения научно-обоснованных параметров пространственно-планировочных решений и системного подхода для оптимизации схем строительства и эксплуатации шахт.

Идея работы заключается в разделении по разработанной методике брахисинклинальной складки на однородные технологические блоки и однородные монотехнологические блоки с отработкой запасов каждого блока по адаптивной высокоинтенсивной технологии.

Задачи исследований:

типизировать брахисинклинальные угольные месторождения по параметрам складчатости и горнотехнологическим признакам на основе адаптации открытого, подземного и комбинированного способов разработки к горно-геологическим условиям залегания угольных пластов;

разработать методику разделения брахисинклинальных складок на однородные технологические блоки с использованием алгоритма определения границ блоков по экономическим и технологическим критериям;

обосновать пространственно-планировочные решения по подземной разработке угольных месторождений брахисинклинального типа на основе системного подхода при выборе схем вскрытия, подготовки и отработки угольных пластов;

провести шахтные исследования технологических схем разработки однородных технологических блоков брахисинклинальных складок длинными и короткими забоями с применением традиционного и гидравлического способов отработки угольных пластов;

разработать и реализовать технологические и технические решения по повышению эффективности отработки угольных пластов в брахисинклинальных складках с использованием высокопроизводительной отечественной и зарубежной техники.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включающий:

системный анализ способов разработки, горно-геологических и горнотехнических параметров брахисинклинальных складок для их типизации;

метод многокритериальной оптимизации для установления границ однородных технологических блоков в пределах брахисинклинальных складок;

метод вариантов для обоснования альтернативных пространственно-планировочных решений по вскрытию, подготовке и отработке месторождений брахисинклинального типа;

хронометражные шахтные наблюдения технологических процессов и статистический анализ результатов для выбора оптимальных параметров технологических схем разработки однородных технологических блоков;

научно-техническое прогнозирование технологических и технических решений для повышения эффективности отработки брахисинклинальных складок.

Научные положения, выносимые на защиту:

интеграция традиционных способов разработки угольных месторождений и уровень их адаптивности к горно-геологическим условиям позволяет типизировать брахисинклинальные складки по параметрам складчатости и обосновать схемы строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий каждого типа складок;

границы однородных технологических блоков и однородных монотехнологических блоков устанавливаются по технологическим и экономическим критериям и используются при разделении брахисинклинальной складки на шахтные поля, выемочные поля и блоки;

высокий уровень пространственно-планировочных решений по подземной разработке угольных месторождений брахисинклинального типа достигается типизацией брахисинклинальных складок, разделением их на однородные технологические блоки и адаптацией способов и средств разработки пластов к горно-геологическим условиям монотехнологического блока;

реализация адаптивных технологических схем разработки однородных технологических блоков в пределах брахисинклинальной складки обеспечивает повышение концентрации работ, коэффициента использования шахтного оборудования и уровня безопасности технологических процессов за счет узкого диапазона изменения горно-геологических параметров блока, сокращения типоразмеров забойного оборудования и специализации трудовых коллективов;

эффективность разработки угольных пластов в брахисинклинальных складках достигается применением последовательно-параллельной и параллельной схем строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий, что обеспечивает сокращение начальных инвестиций и срока их окупаемости.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов работы подтверждается:

высокой адаптивностью традиционного и гидравлического способов отработки Байдаевской и Антоновско-Есаульской брахисинклинальных складок в Кузбассе;

опытом эксплуатации шахты «Юбилейная» при отработке верхних горизонтов Байдаевской брахисинклинали гидравлическим способом короткими забоями и нижних горизонтов длинными очистными забоями с определением границ однородных технологических блоков по технико-экономическим критериям;

успешной практической реализацией пространственно-планировочных решений по вскрытию, подготовке и отработке Байдаевской и Антоновско-Есаульской брахисинклинальных складок шахтами «Юбилейная», «Полосухинская», «Есаульская» и «Антоновская»;

представительным объемом шахтных наблюдений технологических процессов традиционной и гидравлической технологий на шахтах «Юбилейная» и «Есаульская» (за период наблюдений на этих шахтах добыто более 10 млн.т угля);

применением последовательно-параллельной схемы строительства и эксплуатации шахты «Есаульская», на которой в процессе строительства добыто более 1,5 млн.т угля, а затраты на строительство окупились за 7 лет.

Научная новизна работы заключается в:

типизации брахисинклинальных складок по уровню адаптивности способов разработки угольных пластов к горно-геологическим условиям брахисинклинальной складки и интеграции последовательной, последовательно-параллельной и параллельной схем строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий;

разработке методики определения границ однородных технологических блоков по технологическим и экономическим критериям с ограничениями по горно-геологическим и горнотехническим параметрам угольных пластов брахисинклинальных складок;

установлении зависимостей уровня пространственно-

планировочных решений по величине чистого дисконтированного дохода системы действующих в пределах брахисинклинальной складки горнодобывающих предприятий с применением на каждом однородном технологическом блоке технологической схемы с наивысшим уровнем адаптации;

установлении диапазона изменения горно-геологических параметров в пределах однородного технологического блока и однородного монотехнологического блока;

обосновании области применения последовательной, последовательно-параллельной и параллельной схем строительства и эксплуатации горных предприятий в пределах брахисинклинальных складок разных типов.

Личный вклад автора состоит:

в анализе форм и условий залегания угольных пластов и типизации месторождений брахисинклинального типа;

в разработке методики определения границ однородных технологических блоков в пределах угольных месторождений брахисинклинального типа с использованием технико-экономических критериев оптимизации и ограничений по горно-геологическим параметрам;

в конструировании альтернативных вариантов вскрытия, подготовки и отработки брахисинклинальных складок разных типов и обосновании технологического уровня пространственно-планировочных решений;

в разработке методики, организации и проведении комплексных шахтных исследований технологических схем разработки угольных пластов и обосновании допустимого диапазона изменения горногеологических параметров в пределах однородных технологических блоков;

в разработке и реализации прогрессивных технологических решений нового технико-экономического уровня, обеспечивающих интенсивную отработку брахисинклинальных складок при последовательно-параллельной и параллельной схемах строительства и эксплуатации шахт.

Практическое значение работы состоит в том, что полученные результаты исследований позволяют:

оценивать уровень адаптивности традиционных способов разработки угольных месторождений к горно-геологическим условиям брахисинклинальных месторождений по типу их складчатости;

устанавливать на этапе проектирования границы шахтных и выемочных полей в пределах брахисинклинальных складок по контурам однородных технологических блоков;

обосновывать оптимальные варианты вскрытия, подготовки и системы разработки при отработке месторождений брахисинклинального типа несколькими горнодобывающими предприятиями;

расширить область применения прогрессивных технологических схем отработки однородных технологических блоков путем использования производственного опыта и результатов шахтных исследований;

сократить объем начальных инвестиций и сроки их окупаемости при использовании последовательно-параллельной и параллельной схем строительства и эксплуатации нескольких шахт в пределах брахисинкли-нальной складки.

Реализация работы. Основные положения и результаты исследований использовались при реконструкции шахты «Юбилейная» (1990-1995гг.), расширении шахты «Есаульская» (1996-1999гг.) и техническом перевооружении шахты «Новокузнецкая» (1998-1999гг.) АОУК «Кузнецк-уголь». Оптимальные пространственно-планировочные решения по подземной разработке угольных месторождений брахисинклинального типа

включены в проект строящейся шахты «Ульяновская» АОУК «Кузнецк-уголь» (1998-1999гг.). Методика разделения брахисинклинальных складок на однородные технологические блоки используется в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета (1997-1999гг.).

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты диссертации докладывались на VI Международной научно-практической конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности" (Новокузнецк, 1999г.), конференции «Совершенствование подземной разработки» (Кемерово, 1999г.), Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 1999г.), Международных конференциях «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1998-1999гг.), III Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс-99» (Кемерово, 1999г.), технических советах АОУК «Кузнецкуголь» (1991-1999гг.), технических советах шахт «Юбилейная», «Есаульская», «Новокузнецкая» АОУК «Кузнецкуголь» (1991-1999гг.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 8 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 165 страницах машинописного текста, включает 12 таблиц, 36 рисунков и список литературы из 74 наименований.

Подобные работы
Комчугов Анатолий Александрович
Повышение интенсивности разработки месторождений камерными системами с твердеющей закладкой
Гутиев Аслан Юрьевич
Экономическое обоснование применения отходов доломитового производства при подземной разработке месторождений
Маджумдер Сурджо Кинкар
Обоснование и выбор технологических схем шахт и их параметров для условий подземной разработки угольных месторождений Народной Республики Бангладеш
Липин Яков Иванович
Прогнозирование и предупреждение горных ударов в выработках при разработке железорудных месторождений Урала
Сосновский Леонид Иннокентьевич
Определение параметров целиков при разработке крутопадающих золоторудных месторождений средней мощности
Арипов Шукур
Влияние устойчивости боковых пород на выбор и параметры систем разработки с магазинированием жильных месторождений
Хамимолданов Бауржан
Совершенствование технологии и установление параметров разработки мощных пологопадающих рудных месторождений (на примере Джезказганского месторождения)
Серебрянский Анатолий Тимофеевич
Установление оптимальной динамики производительности рудников по этапам разработки сложно-структурных месторождений (на примере предприятий цветной металлургии Средней Азии)
Парханьский Юзеф
Выбор параметров групповой разработки пластов в люблинском угольгом месторождении ПНР
Закусин Геннадий Александрович
Повышение эффективности разработки наклонных залежей средней мощности железорудных месторождений

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net