УДК
ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ УГОЛЬНО-ПОРОДНЫХ БЛОКОВ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ МАЛОМОЩНЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ.
,
Филиал КузГТУ в г. Белово
Все месторождения Кузбасса, разрабатываемые открытым способом, представлены свитами пластов угля с углами залегания, от пологого до крутого и относятся к сложноструктурным. Геологическая сложность таких месторождений зависит от частоты чередования пластов угля и междупластий породы и интенсивности их нарушенности тектоническими процессами.
Рис.1 Строение угольных месторождений, характерное для западной части Центрального Кузбасса.
Месторождения, расположенные в западной части Центрального Кузбасса, которые разрабатываются разрезами «Бачатский» и «Новобачатский» отличаются сложноскладчатым и сильно нарушенным залеганием пластов угля, изменением их угла падения от 46 до 90° и острыми замками антиклинальных и синклинальных складок (см. рис.1). При открытом способе разработки месторождений пласты угля мощностью менее 0,7 м считаются некондиционными и не отрабатываются. Количество таких пластов составляет около 20% от общей численности разрабатываемых пластов.
В пределах карьерного поля разреза «Новобачатский» производится добыча особо ценных марок коксующихся углей, которые расположены в маломощных пластах. Существующая система разработки разреза «Новобачатский» предусматривает отработку месторождения уступами высотой 10 метров (см. рис.2). При достижении уголенасыщенной зоны высота уступа уменьшается до 5 метров. Для добычи угля используются экскаваторы обратная гидравлическая лопата HITACHI ZX800 с объёмом ковша 4,3 м3. По традиционной технологии проводится разрезная траншея по пустым породам со стороны висячего бока пласта после предварительной подготовки буровзрывным способом, далее пласт угля зачищается от пустой породы, при этом происходят потери угля до 50%, затем уголь извлекается экскаватором с погрузкой в автотранспорт.
Рис.2 Технология выемки пласта угля, применяемая в настоящее время.
Мы предлагаем новую технологию отработки маломощных угольных пластов с крутыми углами падения 75 – 90 градусов. Сущность технологии заключается в предварительном извлечении угля из пласта в массиве горных пород без подготовки буровзрывным способом и без проведения разрезной траншеи.
Рис.3 Разрабатываемая технология.
Данная технология применима для разработки месторождений с небольшими объёмами работ по ценным маркам углей.
Применение новой технологии позволит:
- обеспечить полноту извлечения угля при отработке всего месторождения;
- получить дополнительные объёмы угля за счёт вовлечения в разработку забалансовых запасов из маломощных некондиционных пластов;
- сократить потери угля на контакте уголь - порода по сравнению с традиционными технологиями разработки маломощных пластов;
- сократить время на отработку уступа;
- сократить затраты на отработку уступа;
Для реализации разрабатываемой технологии требуется горновыемочная машина с изменяющимся углом бокового наклона рабочего органа. Проведённый мониторинг справочной литературы и ресурсов интернета показал, что в настоящий момент такие машины не производятся.
Для решения этой задачи необходима модернизация ныне выпускаемых горных машин, то есть разработка узла бокового наклона рабочего органа выемочной машины.
В качестве образцов для модернизации были выбраны следующие машины:
- зкскаватор типа гидравлическая обратная лопата;
- гидравлический экскаватор-планировщик;
- траншеекопатель.
В настоящее время гидравлические экскаваторы типа обратная лопата (рис.4) широко применяются на добычных работах без предварительной подготовки с применением БВР, однако область применения ограничивается глубиной копания в большинстве случаев не более 5 метров.
Рис.4 Экскаватор HITACHI ZX800. Рис.5 Экскаватор-планировщик ЕС-22-К2.
Экскаватор-планировщик ЕС-22-К2 (Рис.5) на гусеничном шасси, выпускаемый СП «Святовит» Беларусь, привлек внимание тем, что в конструкции экскаватора заложены два способа разрушения массива пород: поворотом ковша и прямолинейным перемещением стрелы. При прямолинейном движении стрелы для разрушения пласта возможно резание стружки угля на глубину до 100 мм, по принципу работы струга, применяемого при добыче угля подземным способом. Глубина копания 5,8 м.
Вышеупомянутые гидравлические экскаваторы являются машинами циклического действия с ограниченной глубиной копания, вполне приемлемы для разработки уступов по новой технологии высотой до 5 м после доработки.
Для переоборудования экскаватора необходимо:
- разработать узел изменения бокового наклона стрелы в пределах 0 – 15 градусов относительно вертикали (для наших условий), возможно и более. Наклон стрелы желателен в сторону кабины для лучшего обзора рабочей зоны с места машиниста экскаватора;
- применить дополнительную боковую защиту стрелы от трения её о стенки траншеи;
- разработать комплект ковшей разной ширины для отработки пластов различной мощности. Для более точной подгонки ширины ковша под мощность пласта возможно использование сменных зубьев с различным вылетом резцов;
- для разработки пластов угля повышенной крепости предусмотреть возможность применения «активного» ковша с гидровибратором.
В качестве выемочной машины так же предполагается использовать траншеекопатель который применяются в основном на строительстве трубопроводов для проведения траншей. В качестве образца взят траншеекопатель компании «Trencor», США, модель 1860HD с глубиной копания до 10,7 м, шириной траншеи до 2,4 м. для разработки скальных грунтов с прочностью до 150 МПа.
Рис.6 Траншеекопатель «Trencor» 1860HD.
Применение траншеекопателя значительно увеличит производительность труда за счёт использования поточной работы машины, позволит разрабатывать уступы высотой 10 м на полную глубину и отрабатывать пласты угля мощностью до 2,4 м.
Для доработки траншеекопателя необходимо:
- разработать узел наклона рабочего органа;
- разработать механизм контроля положения рабочего органа в пространстве;
- разработать рабочий орган с возможностью изменения его ширины;
- доработать разгрузочное устройство для погрузки угля в автотранспорт.
Список литературы:
1. , , Технология ведения горных работ на разрезах при разработке сложноструктурных месторождений; учебное пособие – Кемерово: Кузбассвузиздат, 2010, - 248 с.
2. www.
3. www. astecunderground. ru
4. http://exkavator. ru
