УДК 622. 271
Графическая модель Регулирования баланса
распределения вскрыши по отвалам
угольного разреза
КузГТУ
Научный руководитель – к. т.н., доцент
В практике производства открытой угледобычи, в Кемеровской области начиная с момента ввода в эксплуатацию первых угольных разрезов, преимущественно имела место углубочная продольная одно или двух бортовая система разработки. При этом все вскрышные породы извлекаются из контура карьерного поля и перевозятся в основном с использованием колесных видов транспорта на внешний отвал. Эти основополагающие моменты по формированию внешних отвалов основываются на пункте 141 “Правил безопасности…..” [1]: Местоположение, количество, порядок формирования и эксплуатации внутренних и внешних отвалов, их параметры определяются проектом. К этому же такой способ производства способствует прогрессирующему темпу отчуждения земель, которые подчас важны для сельскохозяйственного назначения (землеемкость открытых горных работ достигает до 50Га/млн. т.).
Однако в последнее десятилетие в проектной документации стали появляться технологические решения, направленные на снижение негативных последствий открытых горных работ. К числу таких проектных решений можно отнести внедрение блоковых технологий отработки карьерного поля. Сущность технологии состоит в делении карьерного пространства на блоки, из которых первоначальный отрабатывается до проектной глубины с размещение вскрышных пород на внешнем отвале, а затем по мере образования выработанного пространства последующие блоки отрабатываются с размещением вскрыши в образовавшемся пространстве предыдущего [2].
По результатам анализа проектной документации по угольным разрезам с блоковым способом отработки не маловажно подчеркнуть общую группу недостатков, присутствующих в ней: при внедрении блокового способа отработки для режима действующего карьерного поля наблюдается рассогласованность долевого участия внешнего и внутреннего отвалов в общем годовом объеме перерабатываемой вскрыши. Следует пояснить это обстоятельство, которое наступает с негативной стороны следующей направленности: часть вскрышных пород предназначенных для размещения во внутреннем отвале приходится располагать во внешнем, так как в проекте используются теоретическая база, основы которой появились в трудах ученых горняков нашей страны начиная с 60-70гг. прошлого столетия. К тому же современные требования к тем или иным разделам проекта, с точки зрения обоснованности принятых решений основываются подчас морально устаревшими документами, и чаще всего задачи более детального обоснования вопроса не требуется, а ограничиваются всего лишь общими чертами.
Для изыскания путей устранения распределения вскрыши на внешнем и на внутреннем отвале при блоковом способе отработки угольного месторождений предлагается модель баланса, включающая следующие группы факторы, которые не находят той или иной характерной взаимосвязи в проекте:
- методическая основа точки отсчета момента времени (технологической, экологической или иной необходимости) изменения перераспределения объемов вскрышных пород, отсыпаемых на внешнем отвале с направлением их на внутренний отвал;
- динамика развития контуров карьерного поля во взаимоувязке с размерами карьерного поля и внешнего отвала при достижении ими конечных размеров;
- направление и цикличность развития контуров карьерного поля и внешнего отвала исходя из момента перераспределения баланса вскрыши с внешнего отвала на внутренний отвал;
- местоположения внешних отвалов, их количество, их взаимное слияние, наличие свободных земель в горизонтальном пространстве между карьерным полем и внешним отвалом;
- аккумулирующая способность выработанного пространства в режиме поэтапной интеграцией внутреннего отвала в рабочую зону карьера и др.
Баланс распределения вскрышных пород на “внешний/внутренний отвал” должен основываться только на фактическом положении горных работ, параметров горных выработок и отвалов, динамике пространственного развития рабочей зоны. Укрупнено модель баланса можно представить в виде графической схемы представленной на рисунке 1.
С точки зрения перераспределения вскрыши с внешнего отвала на внутренний отвал такая модель баланса является универсальной и охватывает всевозможные условия эксплуатации разных угольных разрезов, в частности для наклонных и крутопадающих угольных месторождений.
Рассмотрим пример реализации модели баланса для условий разреза Киселевский». Согласно данным по разрезу и их анализу через укрупненную графическую модель баланса необходимо размещать вскрышные породы в следующем порядке: - на I этапе отработки поля разреза (2014- 2016 г. г.) при отработке запасов угля по пластам Восточного крыла I Тырганской антиклинали - на внешнем Восточном отвале (38 млн. м3) и на Внутреннем отвале № 1 (10,85 млн. м3) , при этом часть вскрыши будет транспортироваться на северную часть Западного внешнего отвала (4,0 млн. м3); вскрышные породы центрального блока Западного крыла вывозятся автотранспортом на Внутренний отвал № 1 (28,8 млн. м3) и частично на Южный отвал (4 млн. м3); - на II этапе (2017-2025 г. г.) – отработка запасов угля на Восточном крыле I Тырганской антиклинали производится с вывозкой вскрышных пород на Восточный отвал (80 млн. м3), на Западный отвал (24,2 млн. м3) и незначительный объем при вскрытии запасов южной части блока – на Дальнегоровский (5,02 млн. м3); на Западном крыле в центральном блоке закончена отработка запасов южной части и производится засыпка выработанного пространства вскрышными породами северной части центрального блока (16 млн. м3) и породами верхних горизонтов южной части западного блока (7,5 млн. м3), часть объемов вскрыши укладывается на Южный отвал (7,2 млн. м3), оставшиеся объемы вскрыши вывозятся на Западный отвал (18,7 млн. м3); - на III этапе (2026-2030 г. г.) – производиться доработка запасов южного блока на Восточном крыле I Тырганской антиклинали с вывозкой вскрыши на внешний Восточный отвал (18 млн. м3) и в выработку центрального блока (20 млн. м3); отработка запасов западного блока Западного крыла I Тырганской антиклинали с вывозкой вскрышных пород на внутренний отвал № 3 в северную часть центрального блока (31,1 млн. м3).
Рис. 1. Логическая блок-схема представления укрупненного баланса распределения вскрышных пород отсыпаемых на внешний или внутренний отвалы.
Таким образом, регулируя перераспределением вскрышных пород через графическую схему можно повысить эффективность горного производства за счет увеличения долевого участия внутреннего отвала, что положительно скажется на показателях производственно-хозяйственной деятельности предприятия.
Список литературы:
1. Правила безопасности при разработке угольных месторождений открытым способом (ПБ 05-619-03).
2. Рутковский способ отработки месторождений открытым способом: Межвуз. сб. науч. тр. / Кузбас. политехи ин-т. Кемерово, 1972. с. 81-87.
