автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Формирование природно-технического комплекса открытой угледобычи

V! г г- "!

¿'10 V «1

! • чг) - :•

) Г);; 1 и «л

На правах рукописи ЩАДОВ Иван Михайлович

УДК 622.271.3

ФОРМИРОВАНИЕ ПРЙРОДНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ОТКРЫТОЙ УГЛЕДОБЫЧИ

Специальность 05.15.03 — «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1996

Работа выполнена в акционерном обществе «Востсиб-уголь».

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. РЕПИН Н. Я. докт. техн. наук, проф. САМОРОДОВ Ю. П. докт. техн. наук, проф. ЧАПЛЫГИН Н. Н.

Ведущая организация—Минтопэнерго РФ. Защита состоится « »

^Црее/с/1 .1996 г.

в . з часов на заседании диссертационного совета Д-053.12.01 Московского государственного горного университета: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « ££ » 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

докт. техн. наук, проф. БУБИС Ю. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Эффективное функционирование обрабатывающей промышленности, агропромышленного комплекса, всего народного хозяйства связано с опережающим развитием топливно-энергетического комплекса, что оказывает негативное влияние на природную среду, самовосстановительные возможности которой ограничены. При этом возникают противоречия .между потребностями в топливе, допустимыми затратами на его добычу и потребление, поддержанием нормальных естественно-природных условий жизни людей.

Разрешение этих противоречий возможно, ¡как показывает анализ, только при гармоничном взаимодействии природной, технико-технологической и организационно-экономической составляющих горного производства.

Современный этап развития угольной промышленности характеризуется сокращением объемов добычи угля, снижением роли угля в топливно-энергетическом балансе страны (с 59% в середине 50-х годов до 20% к началу 80-х годов и до 14% в 90-х годах). Основные причины — наличие в России более 40% мировых запасов природного газа, неблагоприятное размещение и сложные горно-геологические условия большинства разрабатываемых угольных месторождений. Но немаловажными факторами являются и низкие темпы прогресса в технологии и организации горных работ, их экологической безопасности.

Развитие экономики требует структурных преобразований угольной промышленности, создания конкурентоспособных угледобывающих предприятий, обеспечивающих удовлетворение спроса на угольную продукцию при снижении финансовой нагрузки на бюджет России, улучшение социальной и экологической обстановки в шахтерских регионах. Это возможно, прежде всего, за счет селективной поддержки и развития предприятий (в основном с открытым спосбом добычи), отрабатывающих наиболее благоприятные угольные месторождения.

¡В этих условиях возникла потребность в решении крупной научной проблемы формирования п р и р од но - те хн и1 ге ско го комплекса открытой угледобычи, обеспечивающего одновременно повышение эффективности (производства по всему циклу получения электроэнергии и других .продуктов добычи и переработки угля, улучшение использования ресурсов недр, снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду.

«Под природно-техническим комплексом (ПТК) понимается динамическая совокупность природных и организационно-технических объектов, тесно .взаимодействующих между собой в процессе получения продукции и обеспечения среды обитания требуемого качества.

Решение этой проблемы в настоящей работе осуществлено для условий открытой разработки угольных месторождений Восточной Сибири. Выбор этих объектов обусловлен их ролью в угледобывающей промышленности России (более 10% добываемого угля) и в регионе (доля угля в «отель-но-печном топливе превышает 90%), а также повышенными требованиями к экологической безопасности добычи и сжигания угля из-за расположения большинства предприятий в природоохранной зоне о. Байкал.

Цель работы — разработка технолого-организационных решений, ,в совокупности формирующих лрир одно-технический комплекс открытой угледобычи, функционирование которого повышает экономическую эффективность и экологическую безопасность природопользования.

Идея работы заключается в том, что формирование при-■родно-технического комплекса рассматривается как организация рационального взаимодействия его основных составляющих: недр, угольных разрезов, электростанций, окружающей среды.

Методы исследования. В работе использованы методы тех-нико-экономичеакого анализа, математической статистики, эксперименты на физических моделях и в производственных условиях, математического моделирования производственных процессов и технологии разработки, анализа и синтеза сложных систем, теории выбора и принятия решений.

Научные положения, представленные к защите:

1. Разработанная на базе выделения элементов ПТК, изучения их взаимосвязей и показателей оценки многоуровневая структура объектов и решений, позволяющих определить потенциал природных ресурсов и обосновать технологию и организацию горных работ, в совокупности обеспечивающих формирование и функционирование природно-техничеокого комплекса открытой, угледобычи.

2. Обоснованные результатами теоретических и экспериментальных исследований выбор взрывчатых веществ и технологии взрывного разрушения высоких уступов, методиче-

скпе положения, обеспечивающие достижение рациональной степени дробления вскрышных пород и повышение коэффициента сброса их в выработанное [Пространство.

3. Динамический подход к обоснованию технологической схемы перевалки и экскаваторио-отвального комплекса оборудования и разработанные методические положения, позволяющие моделировать отработку поля разреза и ее экономические результаты с учетом изменчивости горно-геологических условий.

4. Комплексное обоснование технологии разработки свиты рассредоточенных угольных пластов пологого падения, включающее установление вскрышных н добычных зон, развития горных работ, глубины ввода железнодорожного транспорта и его вида тяги, мощности разреза по углю и горной ¡массе, приемной способности внутренних отвалов, схемы вскрытия, обеспечивающее повышение технико-экономических показателей и экологической безопасности горных работ.

5. Метод комплексного обоснования 'кондиций на выемочную мощность, технологии добычных работ и углепотоков при разработке сложноструктурного угольного месторождения, включающий структурный анализ угленосной толщи, формирование вариантов технологических схемы добычи и переработки угля, определение качественно-количественных показателен углепотоков, многокритериальную оценку результатов работы разреза и электростанции.

6. Система мер по организации функционирования ПТК угледобычи в период перехода к рыночной экономике, основными из которых являются акционирование производственного объединения единым комплексом, создание рыночной инфраструктуры, стабилизация и расширение рынка сбыта угля на основе интеграции производителей п потребителей угля в региональной финансово-промышленной группе.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается: сходимостью результатов теоретических исследований с данными экспериментов в полупромышленных н производственных условиях; анализом представительного статистического материала о работе разрезов и электростанций, их воздействия на окружающую среду; анализом и обобщением опыта комплексного использования углей и сопутствующих полезных ископаемых; лабораторными и полупромышленными исследованиями углей бассейна; корректным использованием методов математической статистики; широким применением методов 'математического моделирования; внедрением результатов работы при проектировании и эксплуатации, разрезов.

Научная новизна диссертации.

1. Предложены идея, принципы и концепция создания природно-технических комплексов открытой угледобычи.

2. Разработана методология формирования природно-тех-ничеакого 'комплекса открытой угледобычи как динамической системы единого процесса природопользования.

3. Уточнен механизм взрывного разрушения и сброса осадочных пород высоких уступов, предложена их классификация по сопротивляемости взрыву, установлены закономерности: динамики технического состава игданитов во времени, изменения коэффициента сброса ¡породы -и его управления.

4. Разработан динамический метод расчета технологических схем перевалки и обоснования экскаваторно-отвального комплекса оборудования при разработке свиты сближенных угольных пластов.

5. Разработан .метод обоснования транспортной технологии разработки свиты рассредоточенных пологих угольных пластов.

6. Разработана методика комплексного обоснования технологии разработки сложноструктурных угольных пластов с многокритериальной ее оценкой.

Практическое значение диссертации.

1. Установлены направления повышения потребительских свойств углей Восточной Сибири, нетопливного использования углей, отходов их: переработки и вскрышных пород.

2. Обоснованы и внедрены технические составы стабильных игданитов, технологии взрывных работ и .их параметры, обеспечивающие достижение рациональной степени дробления пород высоких вскрышных уступов и повышение коэффициента сброса их в выработанное пространство.

3. Обоснованы и внедрены рациональные вскрышные комплексы оборудования, технологические схемы перевалки вскрышных пород, их (Параметры и нормативы готовых к выемке запасов на угольных разрезах Иркутского бассейна.

4. Разработана технология отработки свиты рассредоточенных пологих угольных пластов, обеспечивающая глубокий ввод экологически (безопасного железнодорожного транспорта и почти полную утилизацию 'вскрышных пород.

5. Разработан комплекс технологических решений то добыче и 'Переработке угля, позволяющий резко снизить требуемые объемы обогащения и повысить экологическую безопасность в районах добычи, и сжигания угля.

6. Обоснована и внедрена система мероприятий по адаптации к рыночным условиям угольных предприятий Восточно-Сибирского региона.

Личный вклад автора состоит:

в постановке и решении ¡проблемы формирования природ-но-технического комплекса открытой угледобычи, обосновании его принципов и методологии;

в организации комплексного изучения сырьевой базы открытой угледобычи в (Восточной Сибири, оценке ее потенциала и определении направлений повышения потребительских свойств углей;

■в разработке метода обоснования бестранспортных и транспортных технологий разработки свит соответственно сближенных и рассредоточенных пологих угольных пластов;

в теоретическом и экспериментальном обосновании применения эфефктивных ВВ и технологий взрывных работ на высоких вскрышных уступах угольных разрезов;

в постановке и теоретическом обосновании выбора технологий добычи углеШ сложноструктурных 'месторождений.

Реализация работ. Разработанная методология формирования природно-технических комплексов открытой угледобычи использована ,в концепции развития АО «Востспбуголь» до 2005 г. Разработанные технологии горных работ внедрены в проекты строительства Тугнуйекого и, Мугу некого угольных разрезов. Стабильные взрывчатые смеси типа АС:ДТ, новые схемы взрывных работ и их параметры внедрены на Черем-ховских разрезах. Нормативы готовых к выемке запасов угля, определенные по разработанной методике, внедрены на Азей-скам и Тулунском разрезах. Комплекс технологических и спе-цальных противопожарных мероприятий внедрен на Хара-норском и Холбольджинском разрезах. Результаты исследований используются в учебном процессе в ИрТУ и МГТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались: на Всесоюзной конференции «Угольная промышленность Сибири» (Кемерово, 1985); на региональном совещании «Перспективы развития открытых торных работ по добыче угля Восточной Сибири и Забайкалья» (Иркутск, 1985); на ВУЗовской конференции «Актуальные аспекты техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири» (Иркутск, 1990); на Международной конференции «Безопасность работ в горной промышленности» (Донецк, 1991 У; на X Всесоюзной научной конференции ВУЗов с участием научно-исследовательских институтов (Новосибирск, 1991); на IX Международном горном конгрессе (Мадрид, 1992); на научно-практической конференции по горному машиностроению (Новокузнецк, 1993); на II Международной конференции по экологически чистому и эффективному использованию ¡каменного -и бурого угля (Гонконг, 1993); на научной конференции «Экологические проблемы горного производства» (Москва, 1993); на Международной деловой встрече «Уголь— стратегия развития и деловое партнерство» (Иркутск, 1993); на симпозиуме «Новая техника и технология открытых горных работ» (Москва, 1994); на совещании «Состояние и перспективы развития минерально-сырьевой базы угольной лромышлен-

ности Восточно-Сибирского региона» (Иркутск, 1995); на Всероссийском съезде ,по охране природы (Москва, 1995); на II научно-технической конференции «Экологические проблемы горного производства, переработки и размещения отходов» (Москва, 1995); на Международном симпозиуме по вопросам устойчивого развития районов открытых разработок угольных месторождений (Красноярск, 1995); на Международной конференции по технологии угля (Барселона, 1995).

Публикации. :По теме диссертации опубликована 41 работа.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, изложенных на 309 страницах машинописного текста, содержит 142 рисунка, 78 таблиц, 4 приложения и список использованных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Разработка полезных ископаемых открытым способом связана как с освоением такого природного ресурса как недра, так и существенным воздействием на другие природные ресурсы (водная и воздушная среда, растительный и животный мир), их потреблением, изменением качества. Поэтому в последнее десятилетие большое внимание уделяется как проблемам развития технологии и организации открытых горных работ в целом, так и их экологичное™. Крупный вклад в решение этих проблем внесли академики Н. В. Мельников, <В. В. Ржевский, К. Н. Трубецкой, члены-корреспонденты Н. Н. Мельников, В. А. Мироненко, Л. А. Пучков, В. Л. Яковлев, доктора наук Ю. И. Анистратов, А. И. Арсентьев,

A. С. Астахов, Ж. В. Бунин, В. М. Буткин, М. В. Васильев, К. Е. Виницкий, В. А. Галкин, В. И. Ганнцкий, В. Д. Горлов, Ф. Г. Грачев, Ю. И. Дриженко, Э. И. Ефремов, Б. А. Иванов, В. В. Истомин, В. И. Комащенко, А. П. Красавин, Б. Н. Кутузов, Н. Н. Медников, Г. Г. Мирзаев, М. Г. Новожилов, М. Е. Певзнер, М. Г. Потапов, М. А. Ревазов, С. С. Резниченко, Н. Я. Репин, Ю. П. Самородов, Г. ,В. Се-кисов, Б. А. Симкин, П. И. Томаков, В. А. Харченко, Г. А. Хо-лодняков, А. В. Хохряков, В. С. Хохряков, Н. Н. Чаплыгин,

B. Г. Шитарев, М. И. Щадов, Б. П. Юматов и др. Систематически работают в этих направлениях ИПКОН РАН, МГГУ, ИГД им. А. А. Скочинского, СПГИ, УГГА, НИИОГР, ИрГТУ

И дрк

Изучаемый пр.иродно-технический комплекс (ПТК) может быть представлен двумя основными составляющими: природной (все природные ресурсы) и технической (в основном угольные разрезы и электростанции). Характерной общей чертой проведенных исследований является стремление по-

высить экономическую эффективность горного производства и снизить его антропогенное воздействие па окружающую среду. В недостаточной степени изучены вопросы взаимодействия составляющих ПТК, их основных элементов между собой. Это положение подтверждается анализом элементов ПТК открытой угледобычи в Восточной Сибири, организационно объединяемых АО «Востсибуголь». Характерные черты комплекса — региональная структура производства энер-горесурссв и высокое влияние на него природных факторов.

Сырьевая база комплекса представлена 66 угольными месторождениями, расположенными в Иркутской и Читинской областях и республике Бурятия, общая площадь которых составляет 1550,7 тыс, км2 с населением 5322 тыс. чел. Здесь находится уникальное озеро Байкал. Основными действующими угольными предприятиями являются разрезы Черем.хов-ской и Азейской групп в Иркутской области (соответственно Сафроновский, Черемховский и Тулунский, Мугупский, Азейекий), Тугунекий и Холбольджинский в Бурятии, Хара-норский и Восточный в Читинской области. Эти разрезы и являются объектами прикладных исследований и внедрения их результатов.

Динамика совокупного товарного предложения на рынке уголь:ной продукции определила снижение объемов добычи угля в регионе с 40,98 млн. т в 1990 г. до (29,55 млн .т в 1995 г. (на 27,9%). На технологические цели используется 51% топлива, па коммунально-бытовые нужды 41 %. И сейчас, как и ранее, добыча открытым способом составляет 98,2%. Занято около 18 тыс. рабочих, среднемесячная производительность труда по добыче превышает 300 тонн (в 15 раз выше, чем на шахтах).

Горно-геологические условия большинства угольных месторождений региона благоприятны для открытой разработки, средний коэффициент вскрыши менее 4 <м3/т. Общий годовой объем вскрышных работ на разрезах превышает 130 млн. м3. Преобладают бестранспортные технологии (67%), с использованием комплексов ЭЖО и ЗАО выполняется соответственно 10% н 23% объемов вскрыши. Разрезы региона были пионерами освоения многих образцов новой техники.

Хотя в основном добываемый уголь потребляется в Восточно-Сибирском регионе, в целом районы его использования весьма обширны. Несмотря на постепенное ухудшение горно-геологнческих условии разработки, зольность углей, отгружаемых потребителям, на протяжении 10 лет стабильно удерживается на уровне 20%. Наметились положительные тенденции в изменении марочного состава добываемых углей: повысился удельный вес добычи каменных углей марки Д, что позволяет снизить поставки в регион кузнецких и не-рюнгринаких углей.

Однако и сейчас структура потребительского спроса на угольную продукцию определяет, с учетом производства, вывоза я ввоза углей, отрицательное сальдо их межрегионального баланса в объеме 10% (вывоз 9%, ввоз 19%), которое восполняется ;в основном канско-ачинскими углями. При этом их поставки в Иркутскую область осуществляются в направлении, встречном передаче электроэнергии. Такое положение обусловливает объективную необходимость расширения мощности М'угунского разреза,

;В связи с обострением энергетического кризиса на Дальнем Востоке поставки угля в этот регион возросли до ^—6 млн. т/год (3,5 'Млн. т в 1990 г.). Увеличивается экспорт восточно-сибирских углей (¡более 1 млн. т в 1995 г.). Состоя-чие сырьевой базы и развитие рынка угля позволяет определить прогнозные показатели добычи угля в ¡регионе в 2000—2010 гг. равными 32—36 млн. т/год (100% открытым способом), в том числе каменного и бурого угля 9—10 и 23—26 млн. Т.

Анализ использования природных ресурсов показал, что за последние 10 лет коэффициент извлечения угля из недр ^оставил 92,9%, расконсервировано 4,6 млн. т угля из предохранительных целиков, извлечено 12,5 млн. т угля из непредусмотренных проектами к отработке запасов по мощности ¡пластов, зольности угля и коэффициенту вскрыши. Около 80% извлекаемых вскрышных пород размещается в выработанном пространстве разрезов (ежегодно около 100 'Млн. м3), и более 300 тыс. м3 их используется при строительстве автодорог для собственных нужд.

¡Общий земельный отвод составляет 21,5 тыс. га, из ннч 60% сельхозугодий, 25% леса и 14% городских и .поселковых земель. Средняя землеемкость—18,2 та/.млн. т угля, среднегодовой объем рекультивации земель — 620 га при о'бщей нарушенной площади 10,8 тыс. га. За последние 5 лет землепользователям передано около 3 тыс. га (на 13,5% ¡больше, чем за предыдущие 5 лет), доля сельхозугодий возросла с 60 до 76%, пашни — с 33 до 44 %.

Хотя ежегодный забор воды относительно невелик, составляя 24,1 млн. м3, при расходе воды на 1 т угля 0,62 м3, влияние разрезов на гидрологический режим существенно. Общий водоприток в разрезы равен 9540 'М3/ч, вследствие чего уровень грунтовых вод понизился на 0,7—1,5 м. Общая площадь депрессионных воронок составляет 400 км2, их ¡влияние распространяется на территорию площадью 78,3 км2. Водоотлив— около 10 млн. м3/год, .при этом до 70% откачиваемой воды сбрасывается без дополнительной очистки, остальная вода очищается. Особенно жесткие нормы сброса установлены в Бурятии для предотвращения загрязнения о. Байкал через р. Селенгу и о. Гусиное, в которое прекращен сброс

чо,ды Холбольджинского разреза и она временно аккумулируется в выработанном пространстве.

,'Выбросы твердых и газообразных веществ в атмосферу, связанные с угледобычей, составляют около 11 тыс. т/год. Из них более 50% —это пыль с отвалов, забоев и автодорог, газообразные вещества от самовозгорания угля.

Общая оценка антропогенного влияния угледобычи, выполненная по методике ВНИОСуголь, .показала, что оно является сильным по масштабам воздействия только для земельных и водных ресурсов и не превышает умеренного уровня по степени их изменения и преобразования. В то же время ущерб, наносимый окружающей среде сжиганием угля, существенно превышает ущерб от его добычи, особенно (в десятки раз) по объемам выбросов в атмосфер}'. Поэтому основными направлениями экологизации ПТК должны быть снижение землеемкости угледобычи и улучшение качества добываемого угля с целью существенного снижения выбросов на электростанциях.

В целом практика и анализ выполненных исследований показали, 'что необходимо, с одной стороны, углубленное рассмотрение основной природообразующей части комплекса — недр, с другой — включение в ПТК не только горного производства, но и основных потребителей его продукции. В этом случае общая оценка функционирования комплекса должна осуществляться по конечной продукции (электроэнергии), должны учитываться технико-экономические и экологические показатели работы как добывающих, так и перерабатывающих предприятий.

Основные принципы формирования ПТК, соблюдение которых обеспечивает эффективное его функционирование: максимальное использование природного потенциала недр, минимальное воздействие на другие природные ресурсы, минимальное потребление трудовых и .материальных ресурсов.

Реализующая эти принципы разработанная методология формирования ПТК открытой угледобычи как непрерывного процесса предусматривает в общем случае рассмотрение объектов и обоснование решений пяти уровней (рис. 1): I — природных ресурсов и его потенциала; II — главных решений, параметров разреза; III — основных технологических и организационных решений ,по разработке месторождений; IV — производственных процессов и обоснования их параметров; V — специальных природоохранных мероприятий, их параметров. Эти уровни решений выделены и ранжированы исходя из определения ПТК, требований к его составляющим, последовательности рассмотрения и принятия решений, их значимости. Круг рассматриваемых на ¡каждом уровне факторов и решений и в целом их совокупность определяют результативные технические, экологические и экономические показа-

тели функционирования ПТК. Меж- и внутриуровневые связи характеризуют требуемую комплексность этих решений для достижения эффективности.

Формирование ПТК включает этапы: оценки природного потенциала месторождений полезных ископаемых, антропогенной нагрузки в районах их добычи и .потребления; анализа и установления качественно-количественных взаимосвязей между элементами (подсистемами) ПТК; разработки техно-лого-организационных решений; обоснования критериев и методики комплексной оценки решений; формирования и оценки решений различных уровней для конкретных объектов.

На основании анализа практики проектирования и эксплуатации разрезов определены основные задачи каждого уровня. Для обоснования критериев решения задач различных уровней выделяются:

основные результирующие показатели работы разрезов: объемы и качество по видам угольной продукции, сортам и маркам угля, объемы и качество попутных полезных ископаемых, объемы конечной продукции ПТК, прежде всего электроэнергии, объемы воспроизводства природных ре-сур едв;

показатели потребления ресурсов: материальных, трудовых, финансовых, природных, в том числе недр, земли, воздуха, воды.

Взаимосвязь основных задач формирования ПТК, результирующих показателей и потребляемых ресурсов отображается матрицей.

При решении многих технолого-организационных задач, особенно верхних уровней, связанных с формированием качества угля, определяются результирующие показатели пг только горных предприятий (разрезов, обогатительных фабрик), но и потребителей продукции — электростанций. Влияние качественных характеристик угля на экономические и экологические показатели разреза и электростанции противоположно. Улучшение качества угля (снижение зольности и др.) связано с дополнительными затратами на горном предприятии, но обусловливает снижение затрат и экологического ущерба на электростанции. Так, анализ отчетных данных электростанций систем Иркутскэнерго и Бурятенерго показал, что удельные затраты на сжигание, расход топлива, выбросы твердых и газообразных веществ параболически возрастают с увеличением зольности угля.

Для оценки функционирования ПТК, его составляющих и технологических решений используются технологические, экологические и экономические показатели (критерии).

Из технологических критериев наиболее часто используются: запасы полезного ископаемого К\, производительность разреза К2, выработка тепла и электроэнергии КЗ, ка-

чество полезного ископаемого К4, грузооборот К5, объем бестранспортной вскрыши Кб, коэффициент вскрыши Kl. Более частными критериями этой группы являются расстояние перемещения горной (массы, коэффициент извлечения, энерго-и материалоемкость, использование оборудования, ритмичность и др.

Среди многочисленных экологических критериев основными являются: землеемкость К8, коэффициент восстановления земель К9, загрязнение почвы КТО, выбросы твердых KI1 и газообразных К12 веществ, загрязнение водных ресурсов ЮЗ. Наряду с абсолютными показателями используются и удельные (на тонну условного топлива). Разработанные комплексные экологические критерии характеризуют в основном суммарные зоны (площади) экологического воздействия.

Основные из используемых в настоящее время экономических критериев: текущие затраты КГ 4, капитальные вложения /<15, приведенные затраты АГ16, ценность продукции К17, чистый дисконтированный доход /(18, внутренняя норма прибыли /(19. Ограниченную область применения имеют дисконтированный срок окупаемости 'капитальных вложений и индекс рентабельности.

Взаимосвязи .критериев эффективности с результирующими показателями ПТК и решаемыми задачами также целесообразно отобразить матрицами. Их анализ показывает, что технологические и экологические показатели следует использовать в основном для расчетов комплексных критериев и экономических показателей при формировании конкурентоспособных вариантов решений, в качестве основных критериев— при обосновании параметров отдельных технологических процессов (решения IV, V уровней), а также в качестве частных критериев и ограничений при решении задач более высоких уровней. При обосновании технологических решений ,111 уровня могут использоваться экономические критерии, если значения экологических показателей по вариантам отличаются и находятся в допустимых пределах. Для обоснования комплексных решений II и III уровней целесообразна их оценка по совокупности всех или части из 19 вышеуказанных технологических, экологических и экономических критериев.

Из существующих методов многокритериальной оптимизации на основании их анализа предпочтение отдано определению функции полезности альтернатив, интегральной оценке. Принятая методика многокритериальной оценки технологических и организационных задач формирования ПТК предусматривает на первом этапе отбор экспертов-специалистов различного профиля, которыми определяются критерии оценки и вес (важность) k{ каждого 1-го критерия. Далее осуществляется расчет значений выбранных критериев /7(/- для каждого /-го варианта технолого-организационных решений.

Как правило, критерии имеют различную размерность, поэтому осуществляется нормирование их значений .по десятибалльной шкале с таким расчетом Янг/-, чтобы наилучшее значение нормированного критерия было равно 10.

После этого рассчитывается функция полезности (общий рейтинг) по всем! вариантам

2 к1Пн п (0 < П/ < 10).

(=1

Оценка потенциала ПТК открытой угледобычи и путей его повышения должна базироваться прежде всего на всестороннем изучении угольных 'месторождений региона, морфологии отластов, состава углей, их -генетических особенностей, физических и химических свойств. Уже начальный этап такого изучения 'позволил установить, что основными задачами повышения потенциала и его реализации являются рост балансовых запасов топлива и сокращение потерь, повышение его потребительских свойств, утилизация отходов при одновременном повышении экологической безопасности.

Угли в настоящее время являются прежде всего сырьем для получения энергии. Эффективность использования углей •прежде всего определяется их качеством — марочным составом и зольностью. Качество и балансовые запасы непосредственно связаны с кондициями на уголь. Регулирование кондиций является одним из основных методов управления качеством и объемами рядового, сортируемого и обогащаемого угля.,

Основными параметрами кондиций сложноструктурных угольных месторождений Восточной Сибири являются 'минимальная выемочная мощность пласта Мк, ¡максимальная мощность породных прослоев /Ипр и граничная (максимальная) зольность Атр углей, включаемых в подсчет запасов. Чем ¡меньше величина Мк, тем большее число угольных слоев можно включить в разработку, что ведет к увеличению мощности угольного комплекса М и извлекаемых запасов. С другой стороны, .появляется возможность исключить отдельные породные прослои, что ведет к улучшению качества — снижению зольности и засоренности добываемого угля.

Исследование этого параметра кондиций для условий сложноструктурного нижнего угольного комплекса Олонь-Шибирского месторождения на базе данных опробования 714 'разведочных скважин позволило установить связь Мк с извлекаемой мощностью М, зольностью А и засоренностью 3 угля. Выявлены значительные резервы прироста извлекаемых запасов угля и улучшения его качества (снижение зольности на 2,1%, уменьшение засоренности на 4,6%) при снижении минимальной выемочной мощности с 1 до 0,2 <м.

Более полное использование химического потенциала углей и реализация их (потребительской ценности связаны с выбором технологий комплексной переработки углей, оценкой возможностей получения микроэлементов, использования вскрышных пород и экологической опасности углей. На основании изучения качественных характеристик угля и известных технологий были определены возможные направления химической переработки углей региона и использования вскрышных пород, необходимые для этого исследования, которые осуществлялись в сотрудничестве с ИГИ.

Расположение ПТК в центре Сибири и необходимость транспортирования углей на большие расстояния, высокая влажность (до 25—40%), склонность к самовозгоранию, смер-заемость углей определяют актуальность проблемы их сушки и термического облагораживания, в основу которого положен скоростной нагрев дробленого угля газовым теплоносителем в вихревых камерах при температуре 350—400° С и удельном расходе тепла 2—4 МДж/кг. В облагороженном топливе содержание влаги снизилось до 20%, теплотворная способность его увеличилась до 21—23 МДж/кг. Расчеты относительных затрат на транспортирование и сжигание на электростанциях Азейского рядового угля и термоугля из него показали, что сжигание термоугля становится экономичным на расстоянии более 500 км от места его производства.

Проблема увеличения ресурсов высококачественного, экологически чистого кускового топлива для коммунально-бытовых нужд остается актуальной, особенно для Восточной Сибири и Дальнего 'Востока. Одним из способов ее решения является организация производства из бурых углей термобрикетов по технологии горячего прессования без связующего; КПД сжигания их повышается до 0,75 (при рядовом угле не превышает 0,5) и практически полностью исключаются вредные выбросы. Испытания восточносибирских дробленых углей с быстрым нагревом их до 380—400° С и прессованием под давлением 75 МПа показали возможность получения термобрикетированного топлива средней прочностью 3,8—5,5 МПа, сокращения расхода угля при сжигании на 30—33%, выгодность его применения при расстоянии транспортирования более 250—300 км.

Экспериментальная проверка технологии гидрогенизации ИГИ применительно к малозольным бурым углям разрезов Восточный и Харанорский показала, что в автоклавных условиях при температуре, 425—430° С и давлении 10 МПа достигаются высокие степень превращения и выход жидких продуктов (81,9 и 78,5%); жидкие продукты с температурой кипения до 425° С могут быть переработаны в бензин и дизельное топливо, а высокотемпературная фракция использована в составе пастообразователя в процессе гидрогенизации.

Проведен в автоклавных условиях цикл исследований .получения из тех же углей методом термического растворения нефтяных битумов (температура 420° С, время 60 -мин., соотношение уголь : отастообразователь 1:2, пастооюразова-тель — прямогонная дизельная фракция с интервалом кипения 180—300°С), который показал, что наилучшей растворяющей способностью (40%) обладает бурый уголь Харанорско-го разреза. 'Введение в процесс сапропелптов, которые широко 'Представлены в бассейне, позволило увеличить растворимость органической массы угля и считать перспективным получение из бурых углей Забайкалья высакокипящих жидких продуктов, обладающих свойствами вяжущих материалов.

Экологическая обстановка в Восточно-Сибирском регионе, в первую очередь в природоохранной зоне о. Байкал, определяет необходимость использования высокоэффективных про-цесов очистки газовых выбросов и сточных вод с применением активных углей. Анализ технического и элементного состава углей позволил определить, что целесообразно в качестве сырья для получения зерненных углеродных адсорбентов использовать бурый уголь Харанорокого разреза как малозольный, малосернистый, .маложелезистый, с высоким содержанием летучих веществ. .Карбонизация этого угля (фрация 1—6 мм) и последующая активация карбонизата в неподвижном слое смесью углекислого газа и водяного пара в электропечи при температуре 700—850° С позволили получить прочный и .пористый '(0,95 см3/г) адсорбент.

Исследования вскрышных порд разрезов Забайкалья позволили определить направления их использования: Хара-норских аргиллитов — в .производстве аглопарита, в том числе огнеупорного; аргиллитов разреза Восточный — то же при введении топливосодержащих добавок; Холбольджин-оких аргиллитов и алевролитов — в кирпичном производстве, а местных песчаников — в качестве грунтового строительного материала; вскрышных пород Тугнуйского разреза — для производства щебня, вяжущих материалов. На основании ¡проведенных АО «Востсибуголь», ИГИ и НПО стеновых изделий испытаний разработаны рекомендации, в соответствии с которьими аргиллиты и алевролиты Холбольджинского разреза уже используются в качестве основного сырья на Пуси-ноозерском заводе керамических изделий для производства кирпича марки «150». Установлена возможность использования зольных уносов в производстве керамики, вяжущих материалов, в качестве отощающих добавок в кирпичном производстве.

Одним из новых направлений утилизации отходов угледобычи является .производство дефицитного коагулянта Ab(S04)3, используемого для очистки воды. Вскрышные породы, из которых может быть получен сульфат алюминия,

по своему минералогическому составу должны приближаться к каолиновым рудам (содержание, %: А1203>25; С<20; СаО<2,5; МёО<1,5; АэгОз <0,003). Указанным требованиям в наибольшей степени соответствуют аргиллиты Харанор-ского разреза. Испытана в полупромышленных условиях технологическая схема получения коагулянта, предусматривающая гранулирование сырья, обжиг гранул, их измельчение, выщелачивание 20% раствором серной кислоты, фильтрацию суспензии и упаривание до образования кристаллического сульфата алюминия. Эксперименты подтвердили возможность получения из Харанорских аргиллитов коагулянта удовлетворительного качества, %: А1203— 13,8; Ре203 — 6,8; Аэ20з< <0,001; Н2504 (свободная)—3,8. По расчетам из 1 т поро-лы может быть получено около 700 кг коагулянта АЬ^О^з-•18Н20, стоимость 1 т которого на мировом рынке — около 200 долл. США. Инвестиции и текущие расходы снижаются на 30 и 15я/о по сравнению с производством коагулянта на базе отдельного месторождения.

Выполненные исследования определяют необходимость дальнейшего изучения углей и пород Холбольджинского, Ту-гнуйского и Харанорского разрезов как потенциальных источников ценных .металлов. Содержание токсичных 'микроэлементов (.бериллия, бора, ванадия, никеля, стронция, хрома, кобальта, марганца, ртути, мышьяка) в изученных углях и вскрышных породах не превышают значений ПДК, оцениваемых как опасных. Обследованные породы не содержат естественных радионуклеидов (ЕРН) в опасных концентрациях и по этим параметрам их использование в качестве сырья для производства стройматериалов не противопоказано.

Таким образом, экспериментально доказано, что добываемые на разрезах Восточной Сибири угли характеризуются широким спектром свойств и по своему химическому потенциалу могут быть использованы не только как топливо, но и как сырье для получения ценных вяжущих материалов, химических продуктов, жидких топлив, адсорбентов. Потребительская ценность этих углей как топлива, может 'быть существенно повышена в результате термооблагораживания, что улучшает энергетические и экологические условия их сжигания, снижает стоимость перевозок. Могут комплексно использоваться и вскрышные породы разрезов (производство стройматериалов, коагулянтов и др.).

Значимость систематизированных по уровням технологических и организационных решений (см. рис. 1) зависит в первую очередь от горно-геологических условий разрабатываемых угольных месторождений. Для Черемховской группы месторождений (восточная часть Иркутского бассейна) характерны крепкие вскрышные породы относительно небольшой 'мощности при близком к горизонтальному залеганию уголь-

ных-отлае-гов, и здесь наиболее важным для формирования ПТК является решение задач комплекса буровзрывных работ, позволяющее обеспечить полную перевалку вскрыши драглайнами относительно небольшой мощности. Месторождения Азейской группы (западная часть Иркутского бассейна) чаще имеют 2 горизонтальных угольных пласта и более мощную толщу покрывающих пород, что определяет для этих условий приоритетность выбора вскрьшных комплексов оборудования и технологических схем перевалки. -Перспективные месторождения Забайкалья представлены свитами рассредоточенных сложностружтурных угольных .пластов пологого шадения, что обусловливает необходимость комплексного обоснования порядка разработки, вскрышного и добычного горного и транспортного оборудования, вскрытия, в целом технологических exelM. Буроугольные месторождения этой части региона наиболее пожароопасны, что определяет особенности их разработки.

Результаты научного обоснования очереченного круга задач, представленные ниже, непосредственно связаны с решением задач II уровня (обоснование главных параметров разреза, его продукции, генерального плана и др.). Разработанные технологические и организационные решения предусматривают максимальное исключение дополнительных специальных мероприятий (Y уровень).

Многолетний опыт эксплуатации угольных разрезов Восточной Сибири показал, что наиболее эффективными ВВ для разрушения осадочных (пород являются простейшие взрывчатые смеси, ком.понентами которых являются аммиачная селитра (АС) марок А и Б и дизельное топливо (ДТ). Основной недостаток дтданита — его низкая стабильность из-за нарушения (гомогенной структуры при нахождении в скважине, что снижает теплоту взрыва с 900 до 340 ккал/кг BiB и его мощность на 20—30|%.

Основные направления стабилизации простейших ВВ: изменение агрегатного состава АС; использование в составе игданитов пористой аммиачной селитры (ПАС); применение добавок-стабилизаторов, повышающих общую сорбционную активность окислителя заряда. Установлены требования к последним: способность в течение 3—5 суток удерживать диз! топливо в смеси, сохраняя стехиометричность колонки заряда; доступность и дешевизна материала; экологическая чистота и безопасность добавок; использование минимума компонентов-стабилизаторов; физическая стабильность ВВ с добавками в диапазоне температур от —30 до 4-30° С. Исходя из этих требований, выполнены в лабораторных и (полигонных условиях исследования добавок-стабилизаторов: каменного, бурого и древесного угля, древесных о.пилок, сульфатного и гидролизного лигнина (Лг), алюминиевой шихты

да).

1б

ФАКТОРЫ И ТЕХНОЛОГО-ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФОРМИРОВАНИЕ ПРИРОДНО-ТЕХ-НИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ОТКРЫТОЙ УГЛЕДОБЫЧИ

Объекты рассмотрения

Основные составляющие

Резу

льтаты

1.Природные ресурсы

И.Главные решения и параметры разреза

И!.Технология и организация разработки месторождения

Основные процессы горных работ

У.Специальные природоохранные мероприятия

1о Ередояр» щевшо похаяв (ш1-нрогеяы я ДР.)

Оценка природного потенциала

Основные характеристики предприятия

Выбор основных техполого-органнза-циониых решений

Обоснование параметров производственных процессов

Выбор дополнительных мероприятий и обоснование их параметров

Рис. I

Проведенные исследования позволяют сделать следующие

вь|водьг.

порошки каменного, бурого и древесного углей, лигнин, сухие древесные опилки являются сорбентами, которые могут использоваться для стабилизации физического состава взрывчатых смесей тина АС : ДТ;

лучшими сорбционными свойствами характеризуются угольный ¡порошок (уголь марок Г и Д) и гидролизный лигнин фракций соответственно—1,25—0,314 мм и —2,5 мм в количестве 2—2,5% и 1—2% от массы взрывчатой смеси;

использование в качестве сорбентов древесных опилок, порошков древесного и бурого углей никаких преимуществ по сравнению с предыдущими добавками не имеет;

рациональными являются следующие составы игда-нитов, стабилизированных добавками-сорбентами углей марок Г и Д и гидролизного лигнина: АС : ДТ : УП=94,3 : 3,7 : 2; АС : ДТ : Лг = 94 : 4,5 : 1,5;

игданит на основе ПАС является эффективным высокостабильным экологически чистым по выбросам ядовитых продуктов детонации, получение которого не требует изменения технологической цепи транспортирования, приготовления, заряжания и взрывания В!В.

Исследование процессов вззрывного разрушения массива слоистых осадочных вскрышных пород Черемховского месторождения одиночными и групповыми зарядами с использованием ооииллографирования и скоростной киносъемки позволило уточнить механизм разрушения, установить характер и параметры распространения фронта деформаций, роль ударных волн сжатия и 'продуктов детонации, направленность методов управления энергией взрыва на усиление поршневого действия продуктов детонации и увеличение его длительности. При этом должна быть учтена структурная неоднородность массива, для чего предложен коэффициент Кг> величина которого определяется отношением суммарной мощности трудновзрываемых пород Нт и удельного расхода ВВ для их разрушения дт (<7Т=0,5 кг/м3) к произведению общей высоты уступа Н на средневзвешенный норматив <70 расхода ВВ: Кг -г--^——1 . Анализ зависимостей скорости распространения деформаций от физико-механических свойств пород и его структуры, а также удельного расхода ВВ от высоты уступа позволил разработать классификацию сопротивляемости взрыву еложноструктурных вскрышных уступов, представленных осадочными породами (табл. 1).

На основании экспериментально установленного радиуса активного разрушения массива К при диаметре заряда их изменения в соответствии с законами энергетического и геометрического подобия, учитывая корреляционную связь их

2

17

Таблица 1

Классификация осадочных пород уступов по сопротивляемости взрыву

Категория уступов по сопротивляемости взрывному разрушению Коэффициент, характеризующий структуру уступов Скорость распространения деформаций в массиве, м/с Удельный расход ВВ, г/м3

Легковзрываемыс 0—0,3 0,50Г-0'52--0,56Г'0'43 300—(7Я+250)

Сродневзрываемые 0,3—0,6 0,39 Г~°'5В-—0,507"0Д2 (7 И + 250) — — (20// + 80)

Трудновзрываемые 0,6—1,0 0,41Г-°'70-—О.ЗЭГ'0'60 (20Я + 80)—40Н

с параметрами сетки скважин и высотой уступа, определены эти параметры для условий бестранспортной отработки вскрышных уступов на Черемховоких разрезах (табл. 2). В этих условиях перебур скважин недопустим из-за разубожи-вания или потерь части угля во взорванном его слое. Увеличение ¿з при расширении сетки скважин и постоянном удельном расходе ВВ ведег к снижению длины заряда В В и степени дробления породы. Поэтому размеры скважин должны строго соответствовать активному радиусу разрушения мас-сива.в нижней части уступа, а следовательно диаметру скважин.

Таблица 2

Связь диаметра зарядов, параметров сетки скважин и высоты уступов для Черемховских разрезов

¡1 м

аХЬ, м 4з, мм

И) 15 20 25 29 35 40

4,5X4,5 ' 5,5x5,5 6X6 7X7 8 ХВ 8,5X8,5 9X9

150 170 ' 200 2о0 27.) 300 320

Одним из способов управления действием взрыва является применение рациональной конструкции зарядов ВВ. Подтверждено, что при разрушении .высоких уступов в осадочных породах рациональна конструкция зарядов ВВ с воздушными промежутками. В проведенных восьми опытно-промышленных взрывах общим объемом более 1 млн. м3 были опробованы 24 варианта конструкции зарядов с воз^чиными промежутками на уступах высотой 13—29 м. На основании статистической обработки результатов в?">ывов были установлены зависимости производительности драглайна ЭШ-15/90

от высоты воздушного промежутка Q»=f{h) и отношения масс верхнего и общего зарядов Q3=cp(p) (P~Qe /Q ct) ■ Эти зависимость имеют экстремум. Установлено, что рациональная величина h зависит от высоты уступа Я, эта зависимость аппроксимируется выражением /г=0,14Я—0,9 (/i:ff~l:10). Рациональное соотношение частей заряда р~ — 0,25 (р — const). Применение рассредоточенных зарядов с оптимальными параметрами ведет к увеличению выхода мелких фракций (—0,5 м) в среднем от 80 до 92%, снижению удельного расхода ВВ на 6%, росту величины Q3 на 8%.

Экспериментальные взрывы 50 одиночных екважннных зарядов с различными видами забойкп позволили сделать вывод, что для повышения эффективности БВР и КПД кзры- • ва забойка скважин необходима. Наиболее рациональна конструкция с рассредоточением забойки и заряда ВВ воздушным промежутком. Эффективна и полная забойка скважины инертным сыпучим материалом.

Взрыв зарядов второй и следующих очередей замедления, как показывают скоростные киносъемки, развивается в условиях зажима, создаваемого раздробленной взрывом зарядов предыдущей очереди горной массой. Интервал замедления т должен выбираться исходя из условий обеспечения для зарядов последующих очередей оптимальной степени зажима. На основании экспериментальных взрывов установлено, что рациональная величина т при порядной схеме взрывания и сетке скважин 6X6, 7X7 м находится в диапазоне 20—40 мс. Установление корреляционных связей между высотой, уступа и сопротивляемостью породного массива взрыву, параметрами БВР позволило разработать номограмму для определения параметров сетки скважин, диаметра заряда, интервала замедления и высоты воздушного промежутка от высоты уступа, основного-параметра схемы перевалки (рис. 2).

Под руководством и участии автора разработана н внедрена схема коммутации взрывной сети с дублированием ее только в скважинах, прокладкой магистральных линий из одной нити ДШ со страховкой их через каждые. 40—60 м перемычками из ДШ для передачи через них детонации между зарядами в ряду и между рядами при повреждении в любом месте магистрали. При высокой надежности сети расход ДШ сокращается на 12—15%.

Влияние степени дробления породы на производительность драглайнов ЭШ-15/90 исследовалось на разрезах «Черем'хсв-ский» и «Сафроновский» при высоте вскрышных уступов 15—35 м. Статистический анализ результатов хронометража показал, что зависимость числа циклов экскавации пп (в час) от размера среднего куска dcp (в м) характеризуется гиперболой вида

¿ср

Ыср—0,11

19

2

*

Коэффициент k равен 0,2—0,22 соответственно при высоте уступа 15—30 м. Управление кусковатостью взорванной породы осуществляется рациональным выбором ВВ, его удельного расхода, конструкции зарядов, схемы КЗВ. Для уступов •всех категорий взрываемости увеличение удельного расхода q (в кг/м3) ведет к росту числа циклов экскавации:

лц = 70,6--

q — c

Коэффициент с равен 0; 0,27 и 0,55 соответственно для уступов I, И и III категорий взрываемости. С использованием графиков результатов хронометражных наблюдений и нормативов производительности экскаватора построена номограмма, позволяющая установить величины dcp и q для уступов различной высоты и сопротивляемости взрыву. В работе приведены уравнения, позволяющие выполнить оценку оптимальной степени дробления горных пород.

Особое внимание при формировании рационального комплекса БВР уделялось исследованию взрывного сброса породы, коэффициента сброса Кс, его влияния на технико-экономические показатели разработки, способов управления величиной Кс- С ростом Kt уменьшаются площадь вскрышного забоя, объемы верхнего черпания и переэкскавации, средний угол поворота экскаватора, улучшается качество дробления огороды. Так, с ростом величины К\с от 0,1 до 0,3 в забое со средними для Черемхов-ских разрезов параметрами (Л = 45 м, Н—24 м) содержание фракции 0—40 см возрастает на 27%, а содержание фракции 120—160 ом снижается с 7,5% до 0. Величина dcp при этом уменьшается в 1,7 раза. Влияние Кс на техническую производительность вскрышного и отвального экскаваторов Q3T оценивалось величинами относительных коэффициентов изменения их технической производительности Ктп =т11Л211з И К'тп =ТНТ15Т16 (ль тн; Л2. ils; т]з> т]б — коэффициенты относительного наполнения ковша К„к , разрыхления в нем породы KPt и времени цикла экскавации in). Оценка изменения /Стя и К'тя производилась по данным работы драглайнов ЭШ-15/90 при значениях Кс от 0,1 до 0,32.

Выявлена корреляционная связь между Кс, dcр в ковше экскаватора, Кик и -rji:

_ 1 + lg(0,32d.//-0-M-/ry-1..fte + 0,11) "I0 2

71 L 1 + lg(0,032^.//-°'84-ATy-4 0,11) J '

где A — ширина заходки, м; H — высота уступа, м; Ку — коэффициент усиления действия зарядов.

от высоты воздушного промежутка С}, —/(Л) и отношения масс верхнего и общего зарядов (¿э=(р(р) (Р = С>с/Феб)- Эти зависимость имеют экстремум. Установлено, что рациональная величина /г зависит от высоты уступа Н, эта зависимость аппроксимируется выражением /г —0,14Я—0,9 (/г: Я» 1 : 10). Рациональное соотношение частей заряда р~ »0,25 (р —сопз!:). Применение рассредоточенных зарядов с оптимальными параметрами ведет к увеличению выхода мелких фракций (—0,5 м) в среднем от 80 до 92%, снижению удельного расхода ВВ па 6%, росту величины (Зэ на 8%.

Экспериментальные взрывы 50 одиночных скважннпых зарядов с различными видами забойки позволили сделать вывод, что для повышения эффективности БВР и КПД взрыва забойка скважин необходима. Наиболее рациональна конструкция с рассредоточением забойки и заряда ВВ воздушным промежутком. Эффективна и полная забойка скважины инертным сыпучим материалом.

Взрыв зарядов второй и следующих очередей замедления, как показывают скоростные киносъемки, развивается в условиях зажима, создаваемого раздробленной взрывом зарядов предыдущей очереди горной массой. Интервал замедления т должен выбираться исходя из условий обеспечения для зарядов последующих очередей оптимальной степени зажима. На основании экспериментальных взрывов установлено, что рациональная величина т при порядной схеме взрывания и сетхе скважпп 6X6, 7X7 м находится в диапазоне 20—40 мс. Установление корреляционных связей между высотой.. уступа п сопротивляемостью породного массива взрыву, параметрами БВР позволило разработать номограмму для определения параметров сетки скважин, диаметра заряда, интервала замедления и высоты воздушного промежутка от выгоды уступа, основного-параметра схемы перевалки (рис. 2).

Под руководством и участии автора разработана и внедрена схема коммутации взрывной сети с дублированием ее только в скважинах, прокладкой магистральных линии из одной нити ДШ со страховкой их через каждые 40—60 м перемычками из ДШ для передачи через них детонации между зарядами в ряду и -между рядами при повреждении в любом месте магистрали. При высокой надежности сети расход ДШ сокращается на 12—15%.

Влияние степени дробления породы на производительность драглайнов ЭШ-15/90 исследовалось на разрезах «Черем'хсв-ский» и «Сафроновский» при высоте вскрышных уступов 15—35 м. Статистический анализ результатов хронометража показал, 'что зависимость числа циклов экскавации пц (в час) от размера среднего куска ¿/ср (в м) характеризуется гиперболой вида

¿ср

п =-.

Ыср—0,11

2* 19

Коэффициент И равен 0,2—0,22 соответственно при высоте уступа 15—30 м. Управление кусковатостью взорванной породы осуществляется рациональным выбором ВВ, его удельного расхода, конструкции зарядов, схемы КЗВ. Для уступов всех категорий взрываемости увеличение удельного расхода <7 (в кг/м3) ведет к росту числа циклов экскавации:

лц = 70,6- 3,9

Я~с

Коэффициент с равен 0; 0,27 и 0,55 соответственно для уступов I, II и III категорий взрываемости. С использованием графиков результатов хронометражных наблюдений и нормативов производительности экскаватора 'построена номограмма, позволяющая установить величины dcp и q для уступов различной высоты и сопротивляемости взрыву. В работе приведены уравнения, позволяющие выполнить оценку оптимальной степени дробления горных пород.

Особое внимание при формировании рационального комплекса БВР уделялось исследованию взрывного сброса породы, коэффициента сброса Кс, его влияния на технико-экономические показатели разработки, способов управления величиной Кс • С ростом Кс уменьшаются площадь вскрышного забоя, объемы верхнего черпания и переэкскавации, средний угол поворота экскаватора, улучшается качество дробления породы. Так, с ростом величины Кк от 0,1 до 0,3 в забое со средними для Черемхов-ских разрезов параметрами (Л = 45 м, # = 24 м) содержание фракции 0—40 см возрастает на 27%, а содержание фракции 120—160 см снижается с 7,5% до 0. Величина dcp при этом уменьшается в 1,7 раза. Влияние Кс на техническую производительность вскрышного и отвального экскаваторов Q3T оценивалось величинами относительных коэффициентов изменения их технической 'производительности Ктп = тп 1Л2ЛЗ и /О'тв =Г)<Щ5Т16 (ль Т]4; т|2» Tis; Tis, т)б — коэффициенты относительного наполнения ковша Кнк , разрыхления в «ем породы ЛГР ц и времени цикла экскавации /ц). Оценка изменения Ктя >и К'т» производилась по данным работы драглайнов ЭШ-15/90 при значениях Кс от 0,1 до 0,32.

Выявлена корреляционная связь между Ке, dcp в ковше экскаватора, Кик и ttj 1 г

1 + lg(0,324.//-°'84-Ary-1./(c + 0,n) " 1 + lg (0.032Л • Я-0'84 • К у~1 4 0,11)

0,2

где А — ширина заходки, м; Н — высота уступа, м; Ку — коэффициент усиления действия зарядов.

Номограмма для определения рациональных параметров сетки скважин, диаметра заряда, времени замедления, величины воздушного промежутка . • : ; ' '

Рис. 2

Установлены корреляционные^ связи между Кс и остальными коэффициентами г\1 (I — 2,6), подобные выражения которых приведены в работе. Таким образом, с ростом Кс увеличивается К„к , а величины Крк и /, снижаются. Все эти факторы содействуют повышению <2ЭТ, но степень влияния этих факторов различна при экскавации и переэкскавации взорванной .породы.

Гранулометрический состав переэкскавируемых пород характеризуется повышенным содержанием мелких фракций |по сравнению со вскрышным забоем. Относительное изменение среднего диаметра породного куска (р—<1'с? /йср ) имеет корреляционную связь с величиной /Сс: р,=0,73+0,29/Сс. По этой причина и при небольшом изменении среднего угла поворота отвального драглайна темп прироста его технической производительности с увеличнеием Кс существенно ниже, чем основного экскаватора. Коэффициент /(с оказывает значительное влияние и на коэффициент использования времени смены экскаватора.

Предварительную оценку эффективности способов увеличения сброса целесообразно выполнять методами (моделирования с последующим опробованием в промышленных условиях. Задачами моделирования являлись исследование закономерностей формирования развала и оценка возможных способов управления его параметрами. Две .последние стадии взрыва—тазовое ускорение и инерционный разлет кусков — моделировались на установке с использованием в качестве носителя энергии воздуха, сжатого под давлением до 500—800 КПа. Скважинные заряды моделировались сквозными порезякмп шириной 4 мм.

Результаты моделирования свидетельствуют, что 'при относительно небольших значениях Кс <0,2 головная часть развала образуется породой 'первого ряда скважин. При увеличении Кс в сбросе принимают участие породы второго, а затем третьего рядов, доля их и при /(с =0,5 составляет соответственно 20 и 8%. Число рядов взрывных скважин, участвующих, в формировании сброса, можно приближенно определить из выражения

АКС — 0,5 (Н^ я + 3) [ ^

Ь

где а— угол откоса уступа, град; Ь — расстояние между рядами скважин, м.

Моделирование показало принципиальную возможность увеличения объема породы, сбрасываемой энергией взрыва в выработанное пространство, за счет схем взрывания, осно-ваных на перераспределении энергии ВВ в массиве уступа.

Лучшие результаты 'были получены при использовании удлиненных зарядов в первых двух .рядах окважин (прирост Кс составил 10%) и двух дополнительных рядов укороченных зарядов между тремя основными рядами (прирост Кс от 6 до 8%:).

В производственных условиях испытывались технологические схемы взрывания: с увеличением массы зарядов первых рядов окважин; с применением шараллельно-сближенных скважин в первом ряду, в том числе с взрыванием на неподобранный забой; с дополнительными рядами укороченных скважин в разных вариантах; с мгновенным взрыванием первых двух рядов зарядов. Результаты испытаний и технико-экономические расчеты дают возможность рекомендовать:

при технологии простой перевалки вскрыши—увеличение удельного расхода ВВ (~ на 18%) и использование схемы взрывания с увеличением массы зарядов первых двух рядов скважин;

три технологии усложненной перевалки — схемы взрывания с увеличенной массой зарядов первых рядов скважин, с параллельно-сближенными скважинами в 1-м ряду и с дополнительными рядами укороченных скважин между 1-м, 2-м и

3-м основными.

Такие схемы позволяют увеличить высоту вскрышных уступов до 35—40 1М. Разработка уступов высотой 45—50 м и более целесобразна двумя подуступами с взрывной подвалкой породой верхнего подустута откоса нижнего лодуступа и дальнейшим его взрыванием в зажатой среде. Возможно и увеличение угла откоса уступа при использовании технологии гладкостенного взрывания.

Актуальной проблемой разработки буроугольных месторождений Иркутского бассейна с мощной толщей вскрышных пород (40—50 м и более) является комплексное обоснование технологической схемы, мощного вскрышного оборудования и организации его работы. В то же время эля этих месторождений характерна существенная изменчивость горно-геологических условий. Так, например, на участке № 1 Мугун-ского месторождения отклонения мощностей от их средневзвешенных значений достигают: угольных пластов —88,5%,

4-250,3%; толщи вскрышных пород —66,9%, +73,9%. Поэтому обоснование технологических схем должно быть динамическим.

Представление исходной информации и характер решения определяют целесообразность использования блочной математической модели месторождения. Стороны геологотехноло-гических блоков ориентированы по фронту работ и направлению его подвигания. Программно определяются качественно-количественные показатели угля и вскрышных пород в каждом блоке, представляемые в табличной форме. 'Выполняют-

ся компьютерный горногеометрическнй анализ (¡моделирование последовательной отработки блоков и трансформация графиков режима горных работ), результаты которого являются основой для расчетов в динамике параметров технологических схем перевалки.

Разработанный метод расчета предусматривает на первой стадии определение возможных объемов перевалки и высоты вскрышного уступа Н в блоках при наличии двух угольных пластов, разделенных междупластьем (что характерно для азейакой группы месторождений), известных производительности разреза по углю и вскрышных комплексах оборудования. В основу метода положен итерационный подход к формированию технологической схемы, предусматривающий возможность изменения конструкции забойной и отвальной сторон схемы.

Сначала (первая итерация) схема конструируется при величине Я, определяемой исходя из производительности вскрышного экскаватора, с установлением местоположения обоих драглайнов, объемов подвалки и вторичной перевалки, возможности реализации схемы по линейным параметрам экскаваторов. Полученная величина Н корректируется исходя из сопоставления расчетных и возможных (по производительности экскаваторов) объемов работ, что является исходным условием для второй итерации расчета технологической схемы. Итерации прекращаются, когда относительная разность величин Н станет меньше допустимой погрешности.

Результатами расчетов технологической схемы являются высота уступов бестранспортной и транспортной вскрыши, коэффициент перевалки и параметры, необходимые для графического построения схемы. Расчеты выполняются отдельно для каждого геологотехнологического блока при разных комплексах оборудования и числе задалживаемых комплексов (от одного до трех) для разработки выделяемого блока поля разреза.

¡Показателями отработки каждого геологотехнологического блока являются средние ¡мощности бестранспортной и транспортной вскрыши в нем, дисконтированные затраты и время отработки всех ранее вынутых блоков, включая данный. Конечными результатами конкретной технологической схемы являются суммарные дисконтированные затраты на разработку всей вскрыши в блоке разреза, объемы бестранспортной и транспортной вскрыши, требуемые инвестиции..

Апробация разработанной методики динамических техно-лого-экономических расчетов выполнена применительно к условиям участка № 1 Мугунского разреза. Были рассмотрены шесть схем, в соответствии с разными комплексами оборудования и разделением фронта работ на два и три блока. Как показывает анализ относительных показателей суммарных

Дисконтированных затрат (табл. 3), три двухблочной отработке в Северном 'блоке практически равноценны технологические схемы I, III и IV (комплексы ЭШ-20/90 и ЭШ-20/90, ЭШ-40/85 и ЭШ-40/85, ЭШ-65/100 и ЭШ-40/85). В Южном блоке равноценны по этому критерию схемы II и III (ЭШ-65/100, ЭШ->20/90 и ЭШ-40/85). В целом, как показывает анализ, трехблочная отработка на 6,4—8,8% экономичнее двухблочной.

Таблица 3

Относительные затраты на вскрышные работы

Технологии еские схемы Комплексы оборудования Два блока Tip и блока

«Ссвер-ньци» «Южный» «Северный» «Центральный» «Южный»

I ЭЩ-20/90 и 103,44* 107,53 100,0 105,0 100,0

ЭШ-20/90 100,0 106,58 100,0 103,31 100,0

11 ЭШ-65/100 и 103.91 100,80 259,10 101,02 112,08

ЭШ-20/90 104,42 101,66 278,68 101,87 116,72

III ЭШ-40/85 и 103,68 100,0 212,37 100,79 105.04

,ЭШ-40/85 101,79 100,0 220,03 100,0 106,86

IV ЭШ-6(5/100 и 100,0 101,33 322,69 100,0 110,87

ЭШ-40/85 101,43 103,12 346,12 101,40 116,44

V ЭШ-100/125 и 114,0 110,0

ЭШ-20/90 121,27 116,17

VI ЭШ-65/100 и 109,87 102,73 432,93 103,09 120,23

ЭШ-65/100 114,16 106,34 427,08 106,60 129.52

* В числителе и знаменателе — соответственно при отсутствии и учете лага капитальных вложений на вскрышные комплексы оборудования (0; 1; 2; 3 года для ЭШ-20/90, ЭШ-40/85, ЭШ-65/100 и ЭШ-100/125).

Для выбора технологической схемы в Центральном и Южном блоках 'были использованы в качестве первого дополнительного критерия общие инвестиции на разработку, а в качестве второго — первоначальные инвестиции (на приобретение драглайнов). По дополнительным критериям существенное преимущество в обоих блоках имеет схема с использованием драглайнов ЭШ-40/85, которая со схемой с двумя драглайнами ЭШ-20/90 в Северном блоке была рекомендована для Мутунского .разреза.

Использование разработанного динамического метода тех и о л о го-экон о м и ч е с ки х расчетов позволяет по сравнению с применяемыми методами гораздо полнее рассмотреть и учесть конкретные горно-геологические условия, их изменчи-

вость и получить более достоверные технико-экономические результаты, что является особенно важным для принятия решений, связанных со значительными инвестициями.

Важными компонентами технологии и организации вскрышных и добычных работ при перевалке пород являются структура, условия размещения и объемы готовых к выемке запасов угля. Оптимальные значения ширины 'полосы готового к выемке угля, с учетом,1 применяемых схем выемки и годовой нагрузки на забой, изменяются от 20 до 75 м и определяются по предложенным зависимостям. Выемку угля используемыми роторными экскаваторами (ЭР-1250Д и др.) целесообразно производить заходками шириной 20 м.

Длина фронта готовых к выемке запасов угля ¿ф, (активного фронта) включает постоянную и временную составляющие, на долю которых соответственно приходится 40—80% и 60—20%. Постоянная часть активного фронта определяется безопасными условиями работы оборудования и длиной транспортного тупика, составляя около 90 м. Переменная часть фронта связана со скоростью .подвигания забоя (50—<35 м/сутки); она зависит от мощности пласта и ширины за ходки и гиперболически уменьшается с ростом ширины полосы запасов 5„(|при 5„=20 м ¿ф,—330 м, а при 60 <м ¿ф, ==240 м).

Определение готовых к выемке запасов угля базируется на анализе баланса рабочего времени добычного оборудования и его производительности, который позволяет определить его работоспособность, возможную нагрузку на экскаватор и на основе этого — динамику подвигания добычного забоя и величину запасов угля, готовых к выемке. Объемы готовых к выемке запасов угля—многопараметрическая функция, зависящая от длины транспортных коммуникаций, ширины за-ходки экскаватора, его производительности и высоты уступа. Потребные готовые к выемке запасы угля возрастают с увеличением ширины вскрытой полосы и мощности отрабатываемого пласта. Многообразие факторов, влияющих на готовые к выемке запасы угля, определило 'целесообразность построения номограммы для их установления (в первую очередь, длины активного фронта).

Управление готовыми к выемке запасами угля достигается за счет изменения технологических параметров в соответствии с установленными зависимостями, расстановки вскрышного и добычного оборудования, графиков его годовых ремонтов. Эти меры, внедренные на Азейском разрезе, позволили увеличить производительность оборудования, снизить коэффициент неравномерности работы разреза и 'повысить ее ритмичность. Данные технолого-ортанизационные решения обеспечили возможность повышения объемов добычи угля в течение года на 450 тыс. т.

Другой особенностью буроугольных месторождений, особенно в Забайкалье, является их тюжароопасность, что требует исследования и выбора специальных технологических и организационных решений, обеспечивающих их безопасную разработку. Применяемые на практике организационные способы предотвращения и ликвидации очагов самовозгорания угля, связанные в основном : засыпкой их инертными породами, удалением угольных скоплений и т. <п., являются трудоемкими, затратными и недостаточно надежными, что определило необходимость разработки более эффективных способов профилактики пожаров.

Эндогенная пожарооласность разрезов в целом определи' ется суммарным воздействием горно-геологических, горнотехнических и климатических факторов. Их исследование показало, что наиболее - перспективным направлением профилактики пожаров является устранение условий зарождения очагов самовозгорания. Это должны предусматривать применяемые технология и организация горных работ. Не следует исключать и дополнительного применения антипирогенов, в том числе разработанных с участием автора.

Взаимосвязь между параметрами добычной зоны и пожа-роопасностыо характеризуется инкубационным периодом самовозгорания угля, продолжительность которого тин является многопараметрической функций указанных групп факторов. Величина тнн в условиях Холбольджинского и Азейского разрезов составляет 90—150 суток, Харанорского 45—120 суток для нарушенных целиков, а в навалах, штабелях и осыпях снижается соответственно до 45—90 и 20—60 суток. В ненарушенном угольном массиве величина т„„ больше 360 суток.

На основании установленных зависимостей затрат на профилактику самовозгорания угля, с учетом продолжительности его инкубационного периода, от величины ¿фа и суммарных затрат на добычные работы от параметров т|1Н и ¿фа определено, что оптимальная длина ¿фа изменяется в диапазоне 365—560 м при Тнн до 70 суток. В этих условиях рекомендуемые готовые к выемке запасы угля, в зависимости от мощности угольного пласта (от 10 до 30 м), составляют 150— 180 тыс. т.

Нормативный срак хранения готовых к выемке запасов угля в пожароопасных условиях выражается неравенством

_Кт

' з а == ~ тии>

Уд

где SB—ширина полосы запасов, м; h — высота уступа (включая потери в кровле и почве пласта), м; уу — объемная масса угля, т/м3; Кпз —коэффициент извлечения запасов; Q, — производительность добычного экскаватора, т/сутки*

При несоблюдении этого неравенства требуемое сокращение ¿фа и Sn должно обосновываться технико-экономическими расчетами. При сроках хранения готовых к выемке запасов угля, не превышающих более чем в 1,5—2 раза величину тИ!|, возможна обработка уступов разработанными антнпирогена-мн. При Г3„ >2т,п необходима засылка угля инертными породами.

Рассчитанные по предложенной методике нормативные сроки хранения запасов на Азейском и Холболгджпнском разрезах составляют 12—40 суток и не превышают инкубационный период самовозгорания этих углей, равный 90—360 суток, в зависимости от степени парушенности угольных целиков. Для Харанорского месторол-иения величина Т3 н =23—180 суток и на отдельных, уступах превышает период самовозгорания (45—150 суток), что обусловливает необходимость выполнения специальных мероприятий.

Разработанные н внедренные технолого-организационные ■меры на пожароопасных угольных месторождениях предусматривают изменение способа механизации выемочно-,погрузочных работ (применение безвзрывной выемки угля роторными экскаваторами вместо выемки мехлопатами с предварительной буровзрывной подготовкой), использование способов и средств изоляции поверхностей угольных уступов, управление готовыми к выемке запасами, применение специальных методов (антппирогенов и др.).

Комплексное обоснование технологических решений необходимо при формировании ПТК добычи и переработки угля в первую очередь на перспективных месторождениях Забайкалья, представленных свитами рассредоточенных ел с »неструктурных каменноугольных пластов пологого падения. Оптимизирована должна быть технолого-органнзациоиная система, охватывающая второй, третий и четвертый уровни решений. Система является сложной. Поэтому целесообразно выделение подсистем, оптимизация их и нахождение общих решений с использованием принципа суперпозиции.

Алгоритм комплексного обоснования предусматривает: общий анализ горно-геологических условий, выделение технологических зон вскрышных и добычных работ; комплексное обоснование технологии вскрышных работ и главных параметров разреза; структурный анализ угленосной толщи, формирование угольных пластов и уступов; формирование вариантов технологических схем добычных работ и обоснование их параметров; определение качественно-количественных показателей угле.потоков; комплексную многокритериальную оценку п обоснование кондиций на выемочную мощность угля, технологии и механизации добычных работ, объемов сортировки и обогащения угля.

•Предложенный этапный 'подход к обоснованию решений реализован применительно к условиям Тугнуйского угольного разреза на юге Бурятии, разрабатывающего Олонь-Ши-бирокое месторождение, представленное рассредоточенными основными угольными пластами (18 и 6—8) пологого падения с мощным 1между,пластьем (30—80 м) на участке № 1 длиной до 3,8 км и одним рабочим пластом 18 средней мощностью около 21 м, .протяженостью до 2 км на участке № 2.

В соответствии с общим алгоритмом и предложенной методикой комплексного формирования технологии разработки пологих угольных месторождений:

1. Выделяются добычные и вжрышиые технологические зоны, которые дифференцируются в соответствии с применяе-1мыми комплексами оборудования. Определяются параметры этих зон.

2. Выполняется предварительный компьютерный геометрический анализ поля разреза с использованием математических моделей месторождения и горных работ по технологическим зонам, определением то этапам, блокам и зонам объемов вскрышных .пород и угля, его качества.

3. Определяются общая структура базовой технологии и область возможных вариантов. Общими требованиями являются интенсивная отработка мощных малозольных угольных пластов и обеспечение отсылки внутренних отвалов. Практическая реализация данного положения сводится к нахождению комбинации одновременной (или с небольшим отставанием) отработки выше- и нижележащих пластов на относительно ограниченном фронте уже в ¡первый период эксплуатации разреза.

4. Обосновывается глубина ввода железнодорожного транспорта, для чег оустанавливаются: требуемые отметки по характерным поперечным профилям и необходимые для их достижения уклоны забойных 'путей; скорректированные с учетом технически возможных уклонов (до 10%о) и радиусов кривых развитие фронта и возможные высотные отметки вскрышных зон с использованием комплексов ЭЖО.

'5. Устанавливаются возможная по горнотехническим условиям производственная мощность разреза по углю и рациональный вариант развития горных работ, для чего: по всем вариантам определяются этапные и итоговые объемные, линейные и относительные показатели, выполняется их сравнительный анализ; определяются сроки отработки этапных объемов горной массы и требуемое годовое подвигание горных работ; осуществляются проверка возможности реализации требуемой скорости подвигания фронта работ и ее корректировка; выполняются расчеты средней производительности разреза по углю за рассматриваемый период; рассчитывается допустимое лодвигание фронта для вариантов его длины по

участкам и пластам на расчетные годы эксплуатации; определяются расчетные сроки отработки этапов и возможная производительность.

6. Обосновываются возможности внутреннего отвалооб-разования, для чего с использованием математической модели поэтапно определяется вместимость горизонтов внутренних отвалов и, с учетом дифференциации этапных объемов вскрышных пород по технологическим зонам и сроков отработки этапов, среднегодовые объемы транспортной вскрыши, которые могут быть размещены в выработанном пространстве разреза.

7. Строится календарный план вскрышных и добычных работ для вариантов, отвечающих предъявляемым требованиям и обеспечивающих лучшие объемно-качественные показатели.

8. Обосновываются -принципиальная схема грузопотоков и соответствующая транспортная схема разреза по этапам горных работ.

Комплексное обоснование технологических решений по разработанной методике показало возможность и целесообразность на Тугнуйском разрезе одновременной отработки верхних и нижних свит угольных пластов уже в начальный период, сокращения длины фронта на участке № 1 с 2500 м до 1850—2000 м при повышении скорости его подвигання с 85—100 м/год до 115—120 м/год, ввода железнодорожного транспорта до глубины 60—75 м. В результате годовая производительность разреза увеличивается на 300—900 тыс. т, ■после двух лет работы вся транспортная вскрыша размещается в выработанном пространстве и большая ее часть разрабатывается с использованием экологически безопасного железнодорожного транспорта с электрической тятой.

В целом разработанная методика дает возможность детально и сопряженно рассмотреть и выбрать по эта>па>м горных работ основные технологические решения, сформировать во многих случаях, как и для Тугнуйского разреза, доминирующий вариант таких решений.

Угольная толща многих угольных месторождений, особенно в Забайкалье, представлена большим числом (до 10—20 и более) угольных пластов; например, на Олонь-Шибироком месторождении выявлено 22 пологих угольных пласта. Промышленные пласты выделяются в соответствии с кондиционными показателями минимальных выемочной мощности пластов И. и запасов угля Уу, а также предельной зольности Аа. На Тугнуе эти показатели кондиций приняты равными 1,0 м, 2 млн. т и 40%, что и определяет мощность рабочих уголь-, ных пластов и породных прослоев в них. При этом в целом кондиционная угольная масса пластов 18 и 6—8 содержит чистого угля 93,7 и 67,4% (суммарно 83,8%), остальная часть

ее представлена засоряемыми породами, среди которых 65—70% составляют алевролиты, аргиллиты и их угольные разности. Поэтому вся добываемая' валовым способом экскаваторами ЭК.Т-8И угольная масса по проекту подлежит дальнейшему обогащению.

Управление качеством добываемой угольной массы возможно двумя способами: изменением глубины селекции; разделением пластов на разнокачественные слои, из которых одни будут иметь качество выше среднего, другие — ниже. Увеличение глубины селекции ведет к уменьшению засоренности угля и росту его запасов. При выделении в пластах слоев, выемка которых осуществляется раздельно, показатели кондиций и балансовые запасы угля не изменяются. Далее этот способ условно называется «раздельной выемкой», а первый способ — «селективной выемкой».

Раздельная выемка угольных пластов базируется на следующих положениях: принципиальная возможность выделения относительно однородных слоев выемки, включающих только чистый или малозагрязненный уголь, и слоев с полярным содержанием минеральные примесей; использование в качестве исходной информации данных разведочных скважин; последовательное формирование для этих скважин и далее полос вдоль фронта работ вариантов слоев выемки по пластам; использование в качестве критериев и ограничений модели мощности выделяемых слоев, их зольности и засоренности, числа слоев выемки. Разработан и апробирован алгоритм формирования вариантов таких слоев раздельной выемки.

Раздельная выемка мощных угольных пластов (подобных пласту 18 на участке № 2 Тугнуйского разреза) связана с формированием прежде всего двух- трех добычных уступов; здесь целесообразна установка мехлопат на нижних уступах и драглайна ЭШ-11/70 (3111-13/15) на верхнем.

Селективная выемка при уменьшении кондиционной выемочной мощности до 0,5 м и менее должна быть безвзрывной. В последние годы на карьерах для безвзрывной выемки осадочных пород и конгломератов прочностью до 60—90 МПа начинают применяться машины с комбайновыми рабочими органами. Для отработки сложноструктурных пологих маломощных угольных .пластов, в ¡частности комплекса угольных пластов 6—8 на Тугнуйском разрезе, принципиально возможно применение комбайнов фирмы «Виртген» с рабочим органом фрезерного типа шри глубине селекции 15—20 см.

Выполнено исследование возможности селективной безвзрывной выемки гидравлическими экскаваторами (тина Н135 фирмы «Демаг»), Экскавация горизонтальными стружками позволяет при использовании гидравлических прямых лопат (ГПЛ) такого типоразмера обеспечить глубину селек-

ции до 0,3 м. Расчеты показывают: снижение удельного сопротивления пород копанию ГПЛ по сравнению с мехлопатами на 23—25%; относительно высокое значение коэффициента наполнения ковша ГПЛ (0,45—0,55); надежность работы ГПЛ при уклонах рабочей площадки до ±4%; ожидаемую техническую производительность ГПЛ Н135 в пределах 250—700 м3/ч и эксплуатационную производительность в пределах 0,6—1,2 млн. м3/год. Это позволяет на данном этапе считать применение гидравлических экскаваторов для селективной выемки на Тугнуйском разрезе перспективным, особенно при предварительном разупрочнении 20—25% разрабатываемых пород добычной зоны.

Решения по кондициям и технологии добычных работ, структуре и мощности сортировочно-обогатительного комплекса взаимосвязаны и должны приниматься комплексно. Этн решения определяют уровень использования природного потенциала, сортамент выпускаемой продукции, экономические и экологические показатели добычи, обогащения и потребления углей, охватывая все элементы ПТК.

Формирующим стержнем схемы технологического комплекса добычи и переработки угля являются углепотоки, отличающиеся объемами рядового (непосредственно отгружаемого потребителю), сортируемого и обогащаемого угля. От этого будут зависеть выход и качество угля различных марок и классов крупности, доходы, затраты на переработку. Показатели же углепотоков непосредственно зависят от технологии добычи, а следовательно, и от кондиций на уголь.

Возможные подходы к формированию углепотоков и комплекса переработки характеризуются максимизацией поставок рядового (А) угля (<2,5% видимой породы) или (Б), сортового топлива, или обеспечением электростанций рядовым углем и отсевом с поставкой остального объема угля на ком-бытнужды в виде сортового топлива (В). Для Тугнуйокого разреза при общем объеме добываемой угольной массы 9,5 млн. т/год объем поставок угля на электростанции составит 6,4 млн. т/год.

Возможные технологические схемы добычи: I — валовая (h— 1 м); II — раздельная (низко- и высокозасоренных пачек угля (h— 1 м); III — селективная (с изменением кондиций на уголь) с подразделением на Ша (Л = 0,3 м) и Шб (h — 0,2 м) при выемке соответственно ГПЛ и комбайнами. Для каждого варианта добычи рассмотрены подходы Б и В и соответствующие схемы сортировки и обогащения (С+О) и (P-f-C+O) с минимизацией объемов обогащения добываемого угля. Таким образом, сформировано 9 схем добычи и переработки угля: валовой (варианты 1, 2, 3), раздельной (4, 5), селективной с выемкой ГПЛ (6, 7), и комбайнами (8, 9).

Для обоснования показателей этих 9 схем добычи и обогащения выполнено моделирование углепотоков при разделе-

нии на рядовой, сортируемый и обогащаемый угоЛь, которое основано на изменчивости качественных показателей в плане, а для схемы II (варианты 4 и 5) —и по мощности пластов. Разделение осуществлялось по граничному содержанию 3 гр минеральных лримесей более 25 мм (Згр=2,5%). Засоренность угля, подаваемого на сортировку, не должна превышать 1,7—1,8%'.

Рассчитаны по укрупненным показателям качественно-количественные схемы переработки тугнуйских углей, объемы и качество конечной продукции. Объемы по схемам изменяются: рядового угля—от 0 (схемы 1, 2, 4, 6, 8) до 3750 тыс. т (схемы 3, 5) при зольности А^ — 19,1-^20,3%; отсева — от 4370 до 2760 тыс. т при Л/=20,02-М7,61 % (схемы 1—9); концентрата после сортировки от 670 (схема 3) до 4260 тыс.т (схема 8) при Л/= 19,7-^-21,7%; концентрата после обогащения—от 4550 тыс. т (схема 1) до 420 тыс. т (схема 9) при Л/ = 16,8%.

Выполнена многокритериальная оценка комплексных решений по обоснованию кондиций на выемочную мощность, технологии и механизации добычных работ, составу и мощности сортировочно-обогатительного комплекса. На основании анализа выбраны 9 критериев: 1 —производительность разреза по углю; 2, 3 — засоренность и зольность угля; 4 — суммарные выбросы твердых и газообразных веществ при добыче, переработке (сортировке и обогащении) и сжигании угля; 5 — объем сбрасываемой воды; 6 — инвестиции; 7 —чистый ДО'ход разреза; 8 — суммарный чистый доход разреза и электростанции; 9 — внутренняя норма прибыли разреза. Показатели 1—3, 4—5 и 6—9 относятся соответственно к группам технологических, экологических и экономических критериев.

Рассматриваемые технологические схемы существенно отличаются качеством угля, отправляемого на электростанции, что влияет на удельный расход топлива, выработку электроэнергии, выбросы вредных веществ, затраты на сжигание угля. С использованием полученных зависимостей удельных расходов угля, выбросов и затрат на сжигание от зольности угля определены основные показатели работы электростанций. Со снижением зольности угля (схемы с выпуском сортового топлива О, С+О) существенно сокращаются затраты и выбросы вредных веществ, увеличивается общий и чистый доход электростанций.

На основании полученных показателей дохода от производства электроэнергии и выпуска сортового топлива на ком-бытнужды рассчитан чистый доход системы Ту.гнуйский разрез-— электростанции, который растет с повышением качества продукции -разреза и максимален в схемах с сортировкой

и обогащением всего добываемого угля. Если для разреза выгодна поставка электростанциям рядового угля (схемы Р+С+О), то при учете показателей потребителя, выгодны поставки на электростанции сортового топлива и отсева.

С использованием исследовательских, проектных и нормативных данных и полученных статистических зависимостей определены объемы потребления и загрязнения воды, выбросы твердых и газообразных веществ при добыче, сортировке и обогащении угля, сжигании его на электростанциях.

Анализ значений всех девяти критериев по рассматриваемым вариантам (табл. 4) показывает, что схемы тонкослоевой (селективной) выемки превосходят .практически по всем показателям варианты валовой и раздельной выемки (доминируют над ними). Для окончательного выбора в соответствии с принятой методикой проведено нормирование значений всех критериев по десятибалльной шкале и установлены их веса, которые в целом по группам критериев составляют: технологических — 0,202; экологических — 0,191; экономических — 0,607.

'Подсчитаны рейтинги (функции ценности) вариантов (см. табл. 4). Высшие рейтинги имеют схемы с тонкослоевой разработкой угольных пластов и разделением потоков рядового, сортируемого и обогащаемого угля. При этом рейтинги схем с применением комбайнов и ГПЛ практически равноценны (разница 1,15%), а для разреза схема с ГПЛ предпочтительна. Учитывая недостаток опыта применения данных схем в условиях, подобных тугнуйским, целесообразно создание на разрезе опытного участка для добычи углей пластов 6—8 ГПЛ и комбайном и последующей их переработки на модульных сортировочной и обогатительной установках.

Комплексное обоснование для условий Тугнуйокого разреза кондиций на выемочную мощность, технологии и механизации добычных работ, структуры и параметров углепото-ков, выполненное по разработанной методике .многокритериальной оценки с использованием совокупности установленных технологических, экологических и экономических показателей, показало эффективность технологии тонкослоевой выемки сложноструктурных угольных пластов. По сравнению с проектной схемой (валовая выемка мехлопатами с обогащением всей добываемой угольной массы) коэффициент извлечения угля из недр увеличивается на 1,5—3,0%, чистый доход разреза возрастает на 10,5—14,3% и системы разрез — электростанции — до 4,7%, внутренняя норма прибыли — до

14.4—15,7%, объем капитальных вложений уменьшается на

10.5—14,3%, а загрязнение окружающей среды за счет снижения объемов обогащения угля — на 11,5—43,1%.

Актуальной проблемой является организация функционирования ПТК угледобычи в период перехода к рыночной зко-

3

33

Таблица 4

Значения критериальных показателей и рейтинга вариантов

Показатели Вариант

1 2 3 j 4 5 6 7 | 8 9

1. Производительность разреза по 9500* 9500 9500 9500 9500 9850 9850 9920 9920'

углю, тыс. т/год 0 0 0 0 0 0,70 0,70 0,84 0,84

2. Засоренность угля, % 7,14 7,14 7,14 7,01 7,01 3,04 3,04 2, •' >2 2.52

0 0 0 0,02 0,02 0,54 0, г»4 0,62 0,62

3. Зольность угля, % 21,93 21,93 21,93 20,99 20.99 20,24 20,24 19,82 19.82

0 4 0 0,24 0,24 0,44 0,44 0,55 0,55

4. Загрязнение воздуха, тыс. т/год 142,65 150 13 144.95 152,'5 145,38 135,42 124,36 135,50 126,79

0,37 0,04 0,28 0 0,26 0,65 1,08 0,65 0,99

5. Загрязнение воды, млн. м3/год 3,23 2,55 1,53 1,19 0,94 0,61 0,32 0,60 0.29

0,84 0,73 0,49 0,58 0,66 0.74 0,83 0,75 0,84

6. Инвестиции, млн. у. е. 127,5 123,5 115,75 116,3 113,05 116,55 109,2 119,42 114,02

0 0,29 0,84 0,66 1,03 0,70 1,31 0,58 0,97

7. Чистый доход разреза, млн. у. е. 21,97 22,38 23,87 22,33 24,55 25,91 25,99 25,00 27,33

0 0,58 0,77 0,28 0,97 1,49 1,51 1,17 1,63

8. Чистый доход разреза и элек- 50,82 47,33 36,94 45,93 48,12 50 62 48,22 53,21 48,96

тростанции (ПТК), млн. у. е. 1,81 1,25 0 1,02 1,38 1,78' 2,39 2,20 1,66

9. Внутренняя норма прибыли 9,5 10,5 12,9 11,3 13,8 14,5 15,7 14.0 14,4

(разреза), '% 0 0,15 0,51 0,27 0,65 0,75 0,93 0,79 0,73

Общий рейтинг 3,02 ** 3,04 2,89 3,37 5,21 7,79 8,73 8,07 &,83

VIII VIII IX VII У IV II III I

* В числктеле — значения критерия, в знаменателе — его рейтинг.

** п ---------- -л».,,,,, „ „,„,.,„„„„.---------

номике. Исследования и практический опыт показывают перспективность следующих направлений адаптации угольной промышленности Восточно-Сибирского региона к рынку: приватизация и акционирование угольных предприятий; стабилизация и расширение внутреннего и внешнего рынков сбыта угля; создание рыночной инфраструктуры; закрытие нерентабельных и неперспективных предприятий.

Изучение мирового опыта разгосударствления, анализ инициатив и опыта (в основном негативного) перестройки угольной промышленности, особенностей региона, экономико-социальной ситуации определили -целесообразность акционирования ПО «Востсибуголь» единым комплексом, что отличает его от большинства других объединений, где акционерные общества (АО) создавались на основе консолидации пакетов акций дочерних акционерных обществ (ДАО). В настоящее время в составе АО «Востсибуголь»—35 структурных подразделений и 3 ДАО. Сопоставление структур ПО и АО «Востсибуголь» показывает, что практически полностью удалось сохранить производственно-технологический комплекс в составе АО.

Переход к рыночным отношениям потребовал изменения организации управления, его структуры. Численность исполнительного аппарата сократилась с 239 в 1988 г. до 165 в 1995 г. Ряд важных для ПО функций (управление производством, обеспечение научно-технического прогресса, капитальное строительство, материально-техническое снабжение, торговля и общественное питание) либо передаются на места, либо для этого создаются специальные самостоятельные подразделения. Появление новых функций обусловливает целесообразность создания подразделений для их реализации: дирекции по акционированию и ценным бумагам, группы по налогам 'в составе главной бухгалтерии и др.

Стабилизация и расширение рынка сбыта угля достигаются -за счет: интеграции производителен и потребителей угля, что является и органичным направлением развития ПТК; регулирования железнодорожных тарифов; освоения чистых технологий добычи, переработки и сжигания угля; снижения издержек производства и цены на уголь; создания маркетинговых служб и товаропроводящей сети.

Организация маркетинговой службы и создание товаропроводящей сети осуществляются структурным подразделением АО — управлением «Иркутскуглесбыт», что позволило централизовать сбыт, направленно изучать и воздействовать на рынок.

Важное значение для адаптации угольных ¡предприятии к рынку имеет создание среды, обеспечивающей формирование рыночных отношений на различных иерархических уровнях (отрасль, регион, АО). Создание рыночной инфраструктуры

3*

35

связано с организацией структур для решения задач финансирования и платежей, страхования, торговли, способных заменить ранее действующие механизмы.

Для решения вопросов финансирования и платежей АО «Востсибуголь» стало учредителем ряда банков, в том числе крупных: «Востсибкомбанк», «Русско-азиатский банк». Для работы с ценными бумагами и взаимодействия с организациями, акции которых имеет АО «Востсибуголь», создан фонд «Байкалинвестуголь».

К мероприятиям по диверсификации относятся организация добычи попутных -полезных ископаемых, создание цехов по выпуску товаров народного потребления, расширение работ «на сторону» обслуживающими и вспомогательными подразделениями (рудоремонтными заводами, деревообрабатывающим комбинатом, ИВЦ и др.). Показательно осуществляемое с участием АО перепрофилирование Черемховского радиозавода. Создаются малые предприятия в сфере материального производства, снабжения, торговли и обслуживания, восстановления и охраны окружающей среды.

Основное для большинства угольных предприятий направление реструктуризации — закрытие нерентабельных и неперспективных шахт — для АО «Востсибуголь» не является решающим. Тем не менее в связи с исчерпанием запасов в ближайший период будет осуществлено закрытие шахт «Бу-качача »и «Гусиноозерная» с трудоустройством высвобождающихся работников.

Таким образом, в АО «Востсибуголь» используются разнообразные направления и меры адаптации угольных предприятий (к рынку. Для ПТК открытой угледобычи Восточной Сибири основным направлением является стабилизация и расширение рынка сбыта угля, прежде всего за счет освоения экологически чистых технологий, снижения издержек производства, интеграции производителей и потребителей угля.

Целесообразность организации регулируемого рынка угля, закрепления разрезов и электростанций подтверждается оптимизацией распределения добываемого в Иркутском бассейне четырьмя разрезами угля между восемью электростанциями системы «Иркутскэнерго».

Различны для каждой электростанции удельный расход угля qj, удельные выбросы Vj и затраты на сжигание угля Cj, цена 1 кВт-ч электроэнергии Ц), как различны для каждого разреза удельные затраты на добычу угля сп зольность угля Aid, удельные затраты на транспортирование угля cif между разрезами и электростанциями.

Оптимизируемой переменной Хц является объем поставок угля с г'-го разреза на /-ю электростанцию. Ограничения модели определяются мощностью разрезов Q, , мощностью элек-

ФОРМИРОВАНИЮ ИНВЕСТИЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ФПГ

Рис. 3

тростанций по .переработке угля С>у/-, минимальной выработкой электроэнергии С2э/. допустимыми суммарными выбросами на электростанции V, и в регионе V 0.

Критериями оптимальности задачи могут являться минимум затрат на полный цикл получения электроэнергии, минимум выбросов вредных вещств, ¡максимум чистого дохода от производства электроэнергии, максимум выработки электроэнергии, а также использован комплексный критерий:

п т п т п т

2 Е хч ± к г 2 2 <?г%--- к?, 2 2 - -

(-1 ; = 1 / = 1 у = 1 ¡-6

{ п т

К4 ^¡¡(Ъ+си+ч7/--1)+

п т.

4- АГ5 2 2 (Ц/УГ1 -с, — с и — с^)) тах,

где веса: К\—объемов добычи угля (/С1 = 0,1); К%— объемов производства электроэнергии (/Сг = 0,2); Кг— объемов выбросов (/<з = 0,3); Кц — затрат на производство электроэнергии (/(4=0,1); Къ— прибыли (/(5=0,3).

Сравнение результатов расчетов с показателями фактического распределения показывает, что углубление интеграции разрезов и электростанций, учитывающее оптимизацию поставок угля, ведет к увеличению прибыли (до 9%), объема производства электроэнергии (до 8%), уменьшению выбросов (до 21% ).

Результаты моделирования показывают, что повышение эффективности распределения поставок может быть осуществлено с учетом интересов как разрезов, так и электростанций. Целесобразно постепенное объединение топливных и энергетических предприятий. В регионе шагом в этом направлении явилось создание АООТ «Восточно-Сибирская финансово-промышленная группа», учредителями которой стали производители и потребители угольной продукции, коммерческие банки и фирмы, научно-технические организации (рис. 3).

Для обеспечения технического перевооружения предприятий-участников, повышения экспортного (потенциала и конкурентоспособности продукции на внутреннем рынке к финансовой структуре ФПГ предъявляются требования: аккумуляции финансовых ресурсов участников; обеспечения ускорения оборачиваемости средств; высокой инвестиционной привлекательности; управляемости со стороны головной организации. Эти требования реализованы за счет участия ФПГ учредителем всех структур, действующих на фондовом и финансовом рынках, обеспечения за ФПГ и ее участниками контрольного пакета и других мер.

Важное направление работы ФПГ по техническому перевооружению предприятий — лизинг оборудования. На разрезах АО 1«Востсибуголь» используется мощное оборудование, стоимость которого измеряется десятками, а в совокупности и сотнями миллиардов рублей. Такими свободными суммами для приобретения машин АО не располагает. В этих условиях лизинг оборудования является практически единственным путем технического перевооружения разрезов, которое позволит снизить себестоимость добычи угля, повысить его конкурентоспособность и расширить рынок сбыта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных исследований разработаны теоретические положения, включающие многоуровневую структуру технолого-организационных решений и их связей, систему оценки природных и производственных ресурсов, методы комплексного обоснования технологий вскрышных и добычных работ и процессов, совокупность которых представляет собой решение имеющей важное народнохозяйственное значение научной проблемы формирования природно-технического комплекса открытой угледобычи, отвечающего современным требованиям экономической эффективности и (экологической безопасности.

Основные научные результаты и рекомендации:

1. Методология формирования ПТК открытой угледобычи в соответствии с его структурой предусматривает установление системы опорных технолого-организационных задач для основной группы месторождений и их решение разрабатываемыми методами, направленными на повышение использования природного потенциала недр, снижение потребления других природных и производственных ресурсов.

2. Рост потенциала ПТК открытой угледобычи в Восточной Сибири достигается повышением запасов и качества угля при регулировании кондиций на него, улучшением потребительских свойств топлива, а также нетопливным использованием угля, отходов его переработки и вскрышных пород при одновременном повышении экологической безопасности. Экспериментально установлены возможности получения из углей ряда разрезов брикетированного топлива прочностью 4—5 МПа, жидких продуктов, зольных вяжущих и адсорбентов, а из вскрышных пород — кирпича и алюмосульфатного коагулянта.

3. Оптимальная степень взрывного дробления осадочных пород и повышение экологической безопасности обеспечиваются применением рациональных типов ВВ, конструкции и параметров их зарядов, порядка взрывания. В качестве сорбентов для стабилизации взрывчатых смесей тина АС : ДТ

рекомендуются угольный порошок и гидролизный лигний фракций соответственно —1,25—0,314 мм н ,—2,5 мм -в количестве 2—2,5% и Г—2% от массы смеси, а ,также игданит на основе пористой АС, При взрывании высоких уступов -рациональны заряды IBB с воздушными промежутками высотой 0,1 Н при соотношении частей заряда, равном 0,25, а также воздушные промежутки между зарядами и забойкой. Оптимальная степень зажима при порядной схеме взрывания достигается при интервале замедления 20—40 мс. ■

4. Увеличение коэффициента сброса, позволяющее повысить производительность драглайнов и высоту вскрышных уступов, отрабатываемых с перевалкой пород, достигается за счет усиления действия взрыва зарядов -первых двух: рядов скважин при использовании схем взрывания:.с параллельно-сближенными скважинами в первом ряду; с,увеличением массы зарядов первых двух рядов; с мгновенным взрыванием зарядов этих рядов; с размещением ВВ в дополнительных рядах укороченных скважин; с параллельным сближением первого и второго рядов скважин. По сравнению с базовой технологией эти схемы повышают сброс пород в постоянный отвал и предотвал на 5—10%)- . .

5. При существенной изменчивости мощностей ..угольных пластов и толщи вскрышных пород, характерной для поло-, гих буроутольных месторождений, обоснование технологических схем должно базироваться на динамическом подходе. Реализующая его методика включает компьютерный -горно-геометричеэкий анализ месторождения, систему итерационных расчетов технологической схемы для каждого геолого-технологического блока при всех сравниваемых экскаваторно-от-вальных комплексах, динамическую оценку экономической эффективности за весь период эксплуатации. . Апробация, ме-, тодики для условий Мугунского разреза показала,, что. динамический подход существенно влияет на результаты решения, позволяет сократить требуемые инвестиции и одновременно расширить область применения экономически и экологически эффективных бестранспортных схем.

6. Рекомендуемое обоснование технологических зон, -развития горных работ, глубины ввода железнодорожного транспорта, его вида тяги и уклона, мощностей разреза по углю и горной массе, приемной способности внутренних отвалов, транспортной схемы и схемы вскрытия основано на комплекс-пом динамическом подходе к расчетам технологии разработки пологих месторождений. Его применение для условий Тугнуй-ского разреза определило возможность и целесообразность одновременной отработки верхней и нижней свит угольных пластов уже в начальный период ведения горных работ, сокращения длины фронта на участке № 1 с 2500 до -1850—2000 м при повышении скорости его -подвигания до 110—120 м/год,

Вйбда железнодорожного транспорта До глубины 60—75 М. При этом возможно увеличение .производительности разреза по углю в отдельные периоды на 300—900 тыс. в год, отработка большей части вскрыши с использованием железнодорожного транспорта при размещении ее во внутренних отвалах.*

7. Важным компонентов технологии и организации разработки месторождения являются структура, условия размещения и объемы готовых к выемке запасов угля. При ¡рекомендуемой ширине заходки добычного роторного экскаватора 20 М, в зависимости от применяемых схем выемки и годовой нагрузки на забой, оптимальная ширина полосы этих запасов изменяется от 20 до 75 м,. а потребнЫе готовые запасы находятся в диапазоне 70—235 тыс. т.

8. На пожароопасных разрезах срок хранения угля не должен превышать инкубационного периода его самовозгораний, который для Холбольджинокого и Азейского разрезов составляет 90—150 суток и Харанорского 45—120 суток для ■нарушенных целиков, а для Навалов, штабелей и Осыпей — соответственно 45—90 и 20—60 суток. Рекомендуемые готовые к выемке запасы угля составляют 150—180 тыс .т. Разработанные и внедрённые технологические схемы горйых работ на пожароопасных угольных Месторождениях предусматривают изменение способа механизации выеМ'очно-погрузоч-ньгх работ и паспорта выемки, Использование способов и средств изоляции поверхностей уступов, управление готовы• мн к выемке запасами, применение специальных методов (ан-типирогенов и др.).

9. При разработке сложноструктурйых угольных пластов и их свит управление качеством добываемой угольной массы возможно за счет его перераспределения при раздельной выемке и изменения кондиций при тонкослоевой выемке. Разработанные технологические схемы раздельной выемки с использованием мехлапат и драглайнов и тонкослоевой выемки гидравлическими экскаваторами И фрезерными машйнам-и позволяют существенно снизить объемы угля, подлежащего обогащению. 'Комплексное обоснование кондиций на выемочную мощность, технологии и Механизации добычных работ, структуры и параметров углепотоков для условий Тугнуйско-го разреза с их многокритериальной оценкой пб сбвок-угшбсти технологических, экологических и экономических показателей показало 'эффективность селективной тонкослоевой выемки угля с использованием гидравлических экскаваторов и карьерных комбайнов. При этом по сравнению с проектным вариантом (валовая выемка и обогащение всего объема угля) увеличиваются на 1,5—3% извлечение угля из недр, на 15,3—16,5% чистый доход разреза и до 4,7% чистый доход системы разрез — электростанции; уменьшается объем жапи-

тальных вложений на 10,5—14,3.%; за счет снижения объемов обогащаемого угля увеличивается внутренняя норма прибыли до 14,4—15,7%; уменьшается загрязнение воздуха и воды (на 11,5—13,1!%).

|10. Адаптация природно-технического комплекса к рыночной экономике достигается за счет акционирования угольных предприятий Восточной Сибири в единое акционерное об-I щество на базе структурных подразделений производственного объединения, совершенствования его структуры управления с сокращением исполнительного аппарата и изменением части его функций, стабилизации внутреннего и расширения внешнего рынков сбыта угля, создания рыночной инфраструктуры, диверсификации производства.

11. На современном переходном этапе создание регулируемого рынка сбыта угля целесообразно на основе интеграции разрезов и электростанций в рамках региональной финансово-промышленной группы, объединяющей интересы и усилия производственных, финансовых, коммерческих и научных организаций по стабилизации и расширению рынка сбыта угля, освоения экологически чистых технологий добычи, переработки и сжигания угля, внедрения новой техники на основе лизинга.

Внедрены следующие результаты диссертационных исследований: технология горных работ с глубоким вводом железнодорожного транспорта и сокращением объемов внешнего отвалообразования — в проект строительства Тугнуйского разреза; рекомендуемыеэкскаваторно-отвальныекомплексы — в проект стрительства и практику Мугунского разреза; стабильные игданиты и новые схемы взрывных работ — в практику работы Черемховских разрезов; рекомендуемые нормативы готовых к выемке запасов угля — на Азейском и Ту-лунском разрезах; комплекс противопожарных мероприятий— на Холбольджинском и Харанорском разрезах; рекомендации по использованию аргиллитов для производства кирпича — на Холбольджинском разрезе.

Содержание работы опубликовано в 41 труде, из них наиболее значимыми являются следующие:

1. Щадов И. М. Технолого-экономнческая оценка экологизации угледобывающего комплекса Восточной Сибири и Забайкалья//Обзор. — М.: ЦНИЭИуголь, 1992, 63 с.

2. Щадов И. М. Совершенствование технологии взрывных работ на разрезах Черемховского месторождения. Часть 1. — Иркутск. Восг,-Сиб. кн. изд-во, 1992, 215 с.

3. Щадов И. М. Совершенствование технологических решений — важное направление, повышения эффективности и экологической безопасности открытой разработки пологих угольных месторождений//Экономнка угольной промышленности. — М.: ЦНИЭИуголь, 1994, № 4, с. 31—38.

• 4. Щадов И. М. Рост добычи, техническим прогресс и повышение производительности труда в угольной промышленности Иркутского бассейна и Забайкалья//Угольная промышленность Сибири — Докл. Всесоюзной конф. — Кемерово, 1985, с 42—49.

5. Щадов И. М. Проблема расширения использования углей АО «Востсибуголь»//Уголь, 1995, № 2, с. 46—47.

6. Щадов И. М. Разработка стабильных игданитов для угольных разрезов Восточной Сибири. — Иркутск: изд. Иркутского университета, 1995, 59 с.. . ; .. . , ;

7. Щадов И. М. Многокритериальная оптимизация эколого-экономи-ческих задач/Экологические проблёмы горного производства. — Тез. докл. научно-техн. конф. — М.:. изд. МГГ.У, 1993, с. 35—37.

. 8. Щадов И. М. Совершенствование технологии взрывных работ на разрезах Черемховского месторождения. Часть 2. — Иркутск: изд. Иркутского университета,1 1994, 151 с.

9. Щадов И. М. Повышение эффективности и экологической безопасности открытой добычи угля/Экологические проблемы горного производства— Доклады II научно-техн. конф.—М.: изд. МГГУ, 1995, с. 11 —15.

11. Щадов И. М. Опыт работы пожароопасных буроугольных разрезов Восточной Сибири/Актуальные аспекты техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. — Тез. докл. .ВУЗовской, научной конф. — Иркутск: изд. ИПИ, 1990, с. 24—25.

12. Щадов И. М., Калашников В. Ф. Об использовании роторных экскаваторов ЭРГВ-630-9/05 на разрезе Холбольджинский//Уголь, 1987, № 2, с. 38—40.

13. Щадов И. М., Хазанет Д. Л., Разумов С. В. Влияние ширины полосы готовых к выемке запасов на эффективность отработки их роторными экскавато,рами//.Уголь, 1984, № 4, с. 31—33.

14. Щадов И. М., Еремин Р. А., Волохов Г. В. Бестранспортная селективная разработка вскрышных пород разреза Восточный//Уголь, 1988, № 10, с. 33—36.

15. Щадов И. М., Разумов С. В., Дорогов В. А. Обоснование рационального состава комплекса машин непрерывного действия производства комбината «ТАКРАФ» для разреза Харанорский//Уголь, 1990, № 3, с. 29—31. ' '' ' "" "

16. Щадов И.' М., 1 Бараш И. М., Гущин В. Н. и др. Технология взрывных работ в условиях многолетней мерзлоты на разрезе Восточный. — М.: ЦНИЗИуголь, 1990, 48 с.

17. .Ершов А. Л., Щадов И. М. Развитие добычи угля открытым способом в Восточной Сибири//Обзор — М.: ЦНИЭИуголь, 1985, 33 с.

18. Рангин Н. А., Щадов И. М. Подготовка свит пологих угольных пластов. — Иркутск: изд. Ирутского университета, 1994, 165 с.

19. Бурков П. А., Щадов И. М. Опыт борьбы с эндогенными пожарами на разрезе Харанорскпй//Уголь, 1986, № 9, с. 15—18.

20. Головин Г. С., Скрипченко Г. Б., Щадов И. М. Особенности состава углей ПО- «Востсибуголь» и вопросы их комплексного использо-вання//Химия твердого топлива, 1994, № 6, с. 57—61.

21. Бурков П. А., Чиркин А. И., Щадов И. М. Снижение пожаро-опасности ,. на , разр.езах//Добыча угля открытым способом. — М.: ЦНИЭИуголь, 1987, № 1, 36 с.

22. Скрипченко Г. Б., Щадов И. М., Шпирт М. Я. и др. Проблема комплексного, .использования углей и пород вскрыши: пути ее решения для ■ Иркутского, бассейна и месторождений Забайкалья//Рсссинский химический журнал, 1994, т. XXXVIII, № 5, с. 97—99.

23. Бурков П. А., Александров И. В., Щадов И. М. Состояние проблемы борьбы с эндогенными пожарами на разрезах, технические разработки и мероприятия по-ускорению внедрения их в производство//Без-опасность труда в промышлености, 1987, № 12, с. 9—14:

24. Щадов И. М. Об улучшении экологической обстановки в угольных регионах//Уголь, 1994, № 8, с. 44—45.

25. А. с. 1481431 (СССР). Состав для профилактики и тушения пожаров в твердых горючих ископаемых/П. А. Бурков, В. Е. Денисенко, И. М. Щадов и др.— Опубл. в Б. И., 1989, № 31.

Подписано в печать 15.03.1996 г. Формат 60X90/16 Объем 2,5 печ. л.-1-3 вкл. Ти'раж 100 экз. Заказ № 1535

Типография Московского государственного горного университет». Ленинский проспект, 6