автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Формирование экологически чистых горно-энергетических комплексов на базе многостадийной отработки угольных месторождений блок-стволами

о

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Л\осковский государственный горный университет

На правах рукописи

ШАРОВАР Иван Иванович

. . УДК 622.272:502.7:621.31

ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ГОРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА БАЗЕ МНОГОСТАДИЙНОЙ ОТРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БЛОК-СТВОЛАМИ

Специальность: 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный консультант чл.-кор. РАН, докт. техн. наук, проф. ПУЧКОВ Л. А.

Официальные' оппоненты: докт. техн. наук, проф. КАРЕТНИКОВ В. Н., докт. техн. наук, проф. ЗУБОВ В. П., докт. техн. наук, проф. ГУРЬЯНОВ В. В.

Ведущая организация: акционерное общество «Тулауголь» (г. Тула). _ ^

Защита диссертации состоится « » I. 1996 г.

Не '

в ./.'г. часов на заседании диссертационного " совета Д-053.12.02 при Московском государственном горлом университете по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский прошект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат диссертации разослан « /4» /о 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

докт. техн. наук, проф. КУЗНЕЦОВ Ю. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Структура топливно-энергетического баланса (ТЭБ) за последние сорок лет существенно изменилась. Если в 1950 г. доля угля в ТЭБ страны составляла 66,1%,'то в настоящее время — только 20,6%, а по прогнозам <к 2000 :г. ¡должна упасть до 11'8%. Аналогичная ситуация, наблюдается и в других государствах. Уменьшение доли угля В ТЭБ объясняется в ооноеио|м низкими' ценами на нефть и газ, хотя в некоторых страна«. (Франция) тешовьие электростанции, работавшие на каменном угле, вытеснены атомными. Тем не менее каменный уголь продолжает оставаться важнейшим энергоносителем. Мировая добыча составляет 3211,2 млн. т каменного и 1180,2 млн. т бурого угля. По прогнозам мировые разведанные запасы угля остались на 235 лег, тогда как остальных энергоносителей (нефть, газ, уран) — на несколько десятков лет.

Анализ распределения запасов ископаемых углей по глубине залегания и территории страны показывает, что только 35% дю-.гулны для| открытых горньи работ, но 2/3 из них представлены бурьчизд углями и находятся в сановном ¡в во-сточнных районах страны. Это говорит о том, что подземный способ разработки останется достаточно важным в угольной промышленности, несмотря на все присущие ему недостатки: высокая трудоемкость, некомфортные и опасные условия труда, высокая себестоимость добытого угля.

Тепловая энергетика занимает второе место в мире по загрязняющему воздействию на окружающую среду после автодорожного транспорта. Отдельными звеньями этого производства являются добыча и переработка угля, его транспортировка и хранение, производство электроэнергии. Кроме того, что каждое из этих звеньев является ©нергопотребляющим и, естественно, экологически вредным, они оказывают собственное специфическое воздействие на окружающую среду.

Весь процесс производства электроэнергии оказался разорванным на отдельные звенья, практически друг с другом мало связанные. Горняки стремятся добыть больше угля,

мало заботясь о его качестве, транспортники — набрать больше тонно-километров, энергетики, стоящие на завершающей ■стадии производства, должны расплачиваться за всех, голу-чая сырье низкого качества и высокой стоимости. .Производство разорвано на отдельные звенья, функционирующие на значительном пространственном удалении друг от друга: уголь добьии 'з Кузбассе, тарешезуш ,по железной дороге в Европейскую яасть страны и сожгли па электростанции. При этом .восп'п-рет эокологпческое противоречие: на шахте имеются 'большие объемы выработанного пространства, приводящие к сдвижению, массива со всеми .вытекающими отсюда негативными 'экологическими последствиями (подработка и заболачивание 'поверхности, [понижение уровня грунтовых вод); в то же время в районе тепловых глектростанций накапливается огромное количество золо-шлаковых отходов и жидких »выбросов, утилизировать которые из-за их огромного количества непосредственно на месте практически невозможно, а ■вывозить в другие регионы экономически невыгодно. Утилизация отходов горно-энергетического производства представляется сложной проблемой, так как ¡последние содержат трудновыводимые из них токсичные, радиоактивные и другие вредные примеси.

Еще одной проблемой, решению которой препятствует разорванность горно-энергетического производства, является ¡комплексное использование эиергоресурсов угольного месторождения. Та«, после отработки рабочих пластов угольного месторождения 'В недрах остаются колоссальные запасы энер-.горесур'сов, превратить которые б электроэнергию и тепло возможно только 'непосредственно па месте залегания. Для этого необходимо строительство объектов энергетики — задача 'невыполнимая, если их строить только для утилизации низкокондиционных ресурсов.

Таким образом, формирование экологически чистого производства, обеспечивающего добычу, переработку, сжигание угля и получение электроэнергии «а едином горно-энергетическом комплексе, обеспечивающем комплексное освоение энергоресурсов угольного месторождения, является крупной актуальной проблемой, имеющей .важное народнохозяйственное значение.

Целью диссертации является обоснование структуры, установление закономерностей функционирования и взаимосвязи элементов и этапов .горно-энергетического производства для формирования экологически чистых комплексов на базе многостадийной отработки угольных месторождений блок-стволами, обеспечивающих повышение эффективности их работы, уровня экологичное™ и комплексности использования энергоресурсов.

Основная идея работы заключается в единстве горно-энергетического производства, увязывающего все стадии добычи, переработки сьирья и производства электроэнергии в целостный экологически чистый и высокоэффективный процесс.

Л1етоды исследований. В диссертации использован комплекс методов на базе научно-технического обобщения и анализа современного состояния проблемы и передового производственного опыта, аналитические исследования процессов гидростатики и гидродинамики, механики сплошной среды, лабораторных экспериментов на специальных стендах и модельных установках, .методов математического моделирования и технпко-зкономнческой оптимизации параметров технологической схемы тахты, натурных исследовании, математической статистики и корреляционного анализа.

Новые научные положения, выносимые на защиту:

1. Концепция экологически чистого горно-энергетического комплекса, являющаяся основой формирования нового научного направления, базируется на закономерностях функционирования этапов производства электроэнергии гори многостадийной отработке угольных месторождений.

2. Стратегия многостадийной отработки месторождений полезных ископаемых учитывает последовательность, время «работы» стадий, направление и интенсивность отработки участков шахтных полей.

3. Использование тяжелых рабочих сред лля выполнения процессов горного производства по добыче угля, его транспортированию, водоотливу, закладке выработанных пространств, захоронению вредных отходов, кондиционированию рудничной атмосферы, обогащению угля и его классификации по крупности, дегазации пластов позволяет создать многофункциональную технологическую систему.

4. Закономерности изменения размеров блок-стволов пол влиянием горно-геологических и горнотехнических факторов являются базой для выработки рациональных пространственно-планировочных решений -по отработке участков угольных месторождений.

5. Конструирование схем вскрытия и подготовки шахтных полей при отработке их запасов блок-стволами основывается на систематизации участков, классификации схем и способов реализации пространственно-планировочных решений.

6. Технико-экономические показатели эффективности технологии отработки затасов блок-стволами находятся в тесной зависимости от комплекса горно-геологических и горнотехнических факторов при новом технологическом содержании производственных процессов, таких, как выемка утля в ¡коротких очистных забоях, проветривание блоков через тру-

бопроводы и скважины, пневмотранопор тирован не угля вентиляционной струей, подземное углеобогащение, гидростатический подъем горной массы, оставление породы в шахте.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

достаточным объемом лабораторных исследований на стендах и модельных установках процессов обогащения и подъема угля, явлений сорбции и десорбции тяжелых разделительных сред на поверхности каменного угля и пустой породы, а также явлений экстракции угольной органики, в том числе органической серы, тяжелыми фторалканами (более 2500 наблюдений);

значительным объемом вычислительного эксперимента .на 'математических моделях (10000 вариантов на каждой из 12 моделей),;

•удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований (.расхождение не превышало 12%);

— положительными результатами 'использования отдельных технических решений (по размещению породы от проведения подготовительных выработок в выработанном пространстве, по организации работы закладочных лав) при проектировании новых и реконструкции действующих шахт Ростовской области России и Луганской области Украины.

Научное значение работы заключается в разработке научно-методических основ формирования экологически чистого горно-энергетического комплекса на основе учета экологических и технологических проблем, а также проблем комплексного 'использования энергореоурсов ¡угл'я и угольного 'месторождения в целом, использование которые позволяет существенно повысить объективность вырабатываемых технико-технологических решений.

Практическое значение диссертации заключается в:

обосновании наиболее перспективных схем отработки •шахтных полей блох-стволами с точки 'зрения -снижения объема консервируемых в охранных и междублоковы.х -целиках запасов угля;

оценке схем подготовки блоков по критерию минимизации объемов породы, получающейся от проходки подготовительных, выработок;

обосновании вариантов системы разработки пластов для наиболее распространенных горно-геологических условий залегания их;

разработке экономико-математических моделей технологической схемы шахты для оптимизации параметров '•блок-стволов;

обоснованном выборе рабочих жидкостей для реализации процессов подземного обогащения и гидростатического подъема угля;

разработке схем проветривания блок-стволов с отводом исходящей струн по трубам и скважинам и с совмещением пневмотранспорта с вентиляцией и обосновании их ¡параметров;

разработке технологических схем 'подготовки блоков без выдачи породы от проходки подготовительных выработок из шахты;

установлении оптимальных параметров блоков при различных вариантах технологической схемы отработки их запасов (с канатно-скиповым подъемом, с гидростатическим подъемом).

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований составили основу для формирования трех концепций экологически чистой автоматизированной шахты глубокого заложения, победивших во Всесоюзном конкурсе, объявленном в 1990 г. ГКНТ СССР, с использованием которых была разработана «Целостная концепция...». Для реализации последней б. ГКНТ СССР была составлена программа научно* исследовательских работ.

Технологические схемы оставления породы в шахте приняты Всероссийской топливной ассоциацией, а также ПКБ производственных объединений «Антрацит», «Ровенькиантра-цит», «Краснодонуголь», «Ростовуголь» для использования при конкретном проектировании и планировании горных работ.

Классификация систем отработки шахтных полей вошла в учебник по технологии подземной разработки пластовых месторождений, а основные положения многостадийной отработки блок-стволами—<в учебные пособия, конспекты лекций, практические и лабораторные занятия по учебным программам ряда дисциплин учебного ¡плана МГГУ.

Апробация работы. Основные результаты работы, отдельные положения и разделы диссертации докладывались и получили одобрение на Всесоюзной научно-технической 'конференции «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных п сланцевых месторождений» (Москва, 1989 г.), Всесоюзном научно-техническом совещании «Эколого-эконо-мнческие проблемы угледобывающего региона с подземным способом ¡добычи угля» (Шасеты, 1990 г.), ученом совете ИГД им. А. А. Скочипского (Люберцы, 1989, 1991 гг.), Всесоюзном конкурсе по разработке концепции создания экологически чистой, автоматизированной угольной шахты глубокого заложения (Москва, 1990 г.), Круглом столе АЕН РФ «Нетрадиционные технологии добычи полезных ископаемых

и решение экологических проблем» (Москва, 1995 г.), Второй научно-технической конференции «Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов» (Москва, 1995 г.), научном семинаре кафедры ТПУ Московского государственного горного университета (Москва, 1989—1996 г.).

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы ,в 51 работе, в том числе 4 брошюрах и учебных пособиях, 25 авторских свидетельствах на изобретения и 22 статьях.,

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из -введения, семи разделов, заключения и списка использованных 'источников из 233 наименований. Диссертация изложена на 516 страницам, включая 304 страницы машинописного текста,. 96 рисунков и 42 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры «Технология, механизация и организация подземной разработки угля» за большую помощь в проведении экспериментов, а также работникам опытной обогатительной фабрики ПО «Беларуськалий» за активное участие в изготовлении опытной установки гидростатического подъема и проведении экспериментальных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структура топливно-энергетического баланса за последние десятилетия претерпела существенные изменения в большинстве развитых стран (мира в сторону уменьшения доли угля. Это объясняется тем, что предпочтение отдается более технологичным энергоносителям — нефти, природному газу, урану. Перечисленные источники также являются и более экологически чистыми, однако быстрое исчерпание природных ресурсов и опасность глобальных катасроф типа чернобыльской в последние годы .переориентировали энергетику на более широкое использование ископаемых углей. Для обеспечения конкурентоспособности тепловой энергетики на базе ископаемых углей необходимо решить три крупнейшие научно-технические проблемы:

обеспечение экологической чистоты всех звеньев производства;

существенное повышение экономической эффективности на всех этапах производства;

обеспечение комплексности использования энергоресурсов угольного месторождения.

Экологические проблемы являются наиболее актуальными па современом этапе развития цивилизации. Все звенья производства (добыча угля, его транспортирование и хранение, производство электроэнергии) являются энергопотреб-ля,ющташ и оказывают опосредованное техногенное ¡воздействие на окружающую среду. Основными факторами непосредственного техногенного воздействия горного производства па окружающую среду являются:

изъятие из сельскохозяйственного оборота земельных угодий под строительство поверхностного комплекса шахты, отсыпку породных отвалов и складирование шламовых отходов углеобогащения;

ущерб находящимся на подрабатываемой территории природным объектам от оседания земной поверхности; сброс шахтных вод в ¡природные водоемы; понижение уровня подземных вод на всей территории шахтного поля;

¡загрязнение воздушного 'бассейна ¡продуктами ¡ветровой эррозии и горения отвалов пустой породы и складов угля, дымовыми газами объектов поверхностного комплекса;

разрушение озонового слоя стратосферы метаном и угольной пылью, выбрасываемыми в атмосферу с исходящей струей воздуха.

Основными направлениями решения этих проблем являются:

сокращение площади и продолжительности отчуждения земельных отводов;

применение технологических схем с закладкой выработанного пространства;

оставление пустой породы в выработанном пространстве шахты;

глубокая очистка шахтных вод, регулирование водопри-токов, замкнутое водоснабжение;

включение складов угля в технологический процесс для повышения его надежности;

утилизация или дожигание метана исходящей струи шахты.

Основным видом транспорта угля является железнодорожный. На его долю приходится 98% всех углеперевозок в СНГ. Основными загрязняющими факторами железнодорожного транспорта являются: выбросы тепловозов, сточные воды железнодорожных станций, рассеивание в окружающую среду перевозимых грузов, производимый шум.

Существует набор конкретных технических решений, позволяющих резко сократить экологическое воздействие железнодорожного транспорта на окружающую среду: переход на электровозную тягу, системы замкнутого водоснабжения железнодорожных станций, применение различного рода по-

крытий, препятствующих выдуванию первозимого угля, использование гладкого ('бесстыкового) шути и т. д. Однако наиболее кардинальным решением является исключение транспорта как технологического звена, т. е. совмещение в пространстве добычи угля и производства электроэнергии.

¡Представляется целесообразным 'исключение резервных складов из технологической цепи и использование для этих -целей аккумулирующих емкостей шахты.

Непосредственно производство электроэнергии является основным загрязняющим звеном всей технологической цепочки. При сжигании антрацита отходы примерно в 4 раза превышают массу использованного топлива. Основными загрязняющими факторами тепловой электростанции являются: зола и шлаки, окислы азота и серы, водяные пары, стоки и шламы. Кроме того, 10% энергии топлива рассеивается в виде горячих газов и 60% в виде теплой воды.

Основным методом удовлетворения экологических требований к тепловым электростанциям является рассеивание газообразны« ¡выбросов ¡в атмосфере с .помощью высоких дымовых труб. Из-за больших объемов золы и шлаков, как ¡правило, не обеспечивается их полная утилизация, и они складируются, занимая огромные территории вблизи электростанций. Электростанции потребляют большое количество ¡пресной ¡воды, в том числе для ¡целей золоудаления. ТЭС на твердом топливе мощностью 2400 МВт на удаление золы и шлаков в объеме до 1000 т/ч используют 5000 м3/ч воды. Очистка такого количества воды является весьма сложной технической задачей. Отдельной крупной проблемой является предотвращение теплового загрязнения водоемов и водотоков. Таким образом, тепловая электростанция создает большое число экологически вредных объектов, ликвидация которых связана с огромными инвестициями. Существующие методы очистки газообразных выбросов достаточно надежны, но они дороги. Для очистки дымовых газов от окислов азота промышленные установки не применяются.

Технико-экономические проблемы развития топливно-энергетического комплекса являются вторыми по важности в повышении экономической эффективности производства.

Хотя доля ископаемых углей в топливно-энергетическом балансе постоянно снижается, абсолютный уровень добычи в мире растет. В РФ объем добычи угля ¡падает, как и производительность труда рабочего по добыче на шахтах, составляя около 2,253 т/смену по ко|мпания «Рооуголь» .в 1993 г. (Аналогичный показатель на шахтах США составляет 16,4 т/смену.)

Если в ФРГ, Великобритании, ЮАР, России высоких тех-нико-экоиомическ'их показателей добиваются на крупных

шахта«, то в США, КНР, Австралии основу угольной промышленности составляют мелкие и средние шахтьи.

К преимуществам строительства и эксплуатации мелких шахт относятся:

сокращение сроков проектирования и строительства (в США срок строительства шахты 2...3 года); 'меньшие ¡первоначальные капиталовложения; меньшие удельные капитальные затраты за счет применения менее долговечного и, следовательно, более дешевого стационарного оборудования, зданий и сооружений; малая численность персонала шахт;

возможность быстрого реагирования на изменение спроса; .возможность развития за счет самофинансирования; возможность обновления оборудования три переходе на новый участок;

сокращаются затраты на доставку трудящихся к рабочим местам;

проще решаются все производственные процессы и вопросы безопасности;

меньше социальный и экономический ущерб от аварий. В США срок случжбы шахты, ■составляет около 5 лет,, причем за это время добывается 4 млн. т угля. Преимущественные способы вскрытия: штольнями и ¡наклонными стволами. Соотношение затрат на вскрытие шахты штольней и вертикальным стволом — 1:3.

66% подземной угледобычи приходится на системы разработки с длинными очистными забоями. Если в СНГ, ФРГ, Великобритании преимущественно используются длинные забои, то в Австралии, США, ЮАР — короткие. При прочих равных условиях преимущества короткозабойных систем разработки усматривают в следующем: простота технологической схемы; высокая экономичность;

основные производственные процессы: не вызывают затруднений;'

породы кровли не подвергаются полному обрушению, уменьшая оседания земной поверхности;

сокращается приток воды в подземные выработки; снижается воздействие тяжелых кровель. Недостатком короткозабойных систем разработки являются высокие потери угля, достигающие при небольшой глубине 30%, а при большой—60... 70%. Однако в последние годы появились варианты камерно-столбовой системы разработки, позволяющие повысить коэффициент извлечения до 95% за счет погашения охранных целиков.

Анализируя результаты деятельности угольных шахт России и занимающих лидирующее положение в мировой угольной промышленности ЮАР, США, Австралии, можно выде-

лить основные причины отставания отечественной угольной -промышленности:

большое число лав с низкой нагрузкой; большая протяженность поддерживаемых подготовительных выработок;

низкая производительность труда из-за низкого качества изготовления и малой энерговооруженности оборудования, сложных горно-геологических условий, высокого уровня ручного труда.

Сопоставление угольных шахт США и ФРГ ¡показывает, ■что на очистных работах производительность труда в ФРГ только на 14... 24% ниже, чем в США, а на вспомогательных— в 10... 20 раз. Осоюенно характерно это для таких процессов, как подготовительные работы, подземный транспорт, содержание и ремонт выработок.

Выполненный анализ показывает, что основу совершенствования технологии подземной угледобычи составляют не очистные работы, где имеется высокопроизводительное оборудование, а обеспечивающие их этапы и процессы: вскрытие, подготовка, внутришахтный транспорт, проветривание, поддерживание выработок и т. п.

Основным видом транспорта угля является железнодорожный. При объеме транспортируемого угля в б. СССР около 670 мл«, т в год средняя длина доставим составляла 705 км. Аналогичная ситуация наблюдается и в США. Железнодорожный транспорт, хотя и является наименее энергоемким, по годовы'.м приведенным затратам уступает всем видам транспорта.

Совершенствование железнодорожного транспорта может только несколько повысить его эффективность, но по-прежнему уступает такому специальному виду транспорта, как трубопроводный. В США некоторые системы трубопроводного транспорта имеют длину доставки 2000 км ври производительности свыше 23 млн. т угля в год. Концентрация пульпы составляет обычно до 40%, а давление — до 4130 кПа. Более широкому внедрению трубопроводного транспорта препятствуют железнодорожные компании.

Очевидно, что при формировании горно-энергетических ■комплексов необходима тесная технологическая увязка электростанции и шахты либо надежной ,н экономичной транспортной магистралью — трубопроводом, либо размещением их на одной площадке и устранением транспортного звена.

Если в США на душу населения приходится 11,6 -кВт общей мощности электростанций, то в б. СССР — 5,3 (в мире 2,2). Очевидно, что развитие отечественной экономики до уровня развитых стран немыслимо без развития энергетики, причем доля тепловой на базе ископаемых углей должна возрастать. В то же время имеется тенденция к ухудшению

показателя удельного расхода топлива из-за постоянного ухудшения его качества. В лучшем случае КПД тепловых электростанций составляет 40%. Повысить КПД до 45. ..50% можно за счет применения технологии сжигания угля в кипящем слое, однако эта прогрессивная технология не нашла широкого применения.

Кардинального повышения общего КПД электростанции можно добиться за счет магнитогидродинамическнх преобразователей (МГД). В настоящее время промышленные МГД-электростанцпи, работающие па твердом топливе, отсутствуют. Сложность их создания заключается в низком качестве топлива и нестабильности его характеристик. Опытные работы на лабораторных и экспериментальных установках показывают перспективность данного научного направления, особенно в связи с созданием сверхпроводящих 'Магнитов, хотя программа научньгх работ ,по этой проблеме и приостановлена.

Идея создания МГДЭС хороню вписывается в концепцию энерготехнологпчес-ких комплексов, включающих кроме мощностей по производству электроэнергии, ряд дополнительных производств: угольных 'брикетов, синтетического жидкого топлнза, азотной кислоты. Объединение такого энерготехнологического -комплекса с собственно добычей у.гля позволит сформировать экологически замкнутое горно-энергетическое производство, обеспечивающее комплексное использование энергетических и сырьевых ресурсов угольного месторождения.

Запасы угля в нерабочих пластах и запасы расеянного во вмещающих породах углистого вещества не учитываются пр.; подсчете запасов. Существуют косвенные методы, позволяющие их оценить, например, по коэффициенту угленосности и количеству метана, выделяющегося при преобразовании древесных остатков в каменный уголь. Выполненный в работе анлиз позволил определить примерную структуру энергоресурсов угольного месторождения: рабочие пласты — 17,7 ... 21,8%, нерабочие пласты — 20,1 ... 23,6%, рассеянное углистое вещество вмещающих пород — 52,2 ... 57,5%, углеводороды — 1,9 ... 4,7 %.

Непосредственно с проблемой комплексного использования энергоресурсов связана полнота извлечения запасов угля из рабочих пластов. Общие и эксплуатационные потери угля при подземном способе составляют соответственно 25,5 н 1-1,8%. Нанботее важным средством борьбы с потерями является бесцеликовая выемка или погашение охранных целиков. При этом второе направление представляется более предпочтительным, так как позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты на очистные работы.

В настоящее время разработаны методы, позволяющие отрабатывать некондиционные пласты безлюдными подземными и геотехнологическимн методами, что позволяет существенно повысить полноту извлечения энергоресурсов месторождения. Наиболее перспективными из них являются: подземная газификация и подземное сжигание угля.

В угольных шахтах мира при добыче угля ежегодно выделяется 26... 28 млрд. м3 метана. Только около 5% выделяющегося метана практически используется.. Остальной метан выбрасывается в атмосферу, где поднимаясь до озонового слоя тропосферы, вступает с ним в реакцию и разрушает его. Таким образом, утилизация метана является не только проблемой комплексного использования энергоресурсов угольного месторождения, но и важнейшей экологической проблемой.

Особое место занимает утилизация вредных отходов угольного производства, среди которых наиболее существенным является сера. Например, 80% запасов углей Подмосковного и Кизеловского бассейнов могут рассматриваться как сырье для получения серы.

Весьма низкие показатели комплексности использования топлива на тепловых электростанциях. 90% всего угля идет па нужды энергетики. Практически в нерассортированном виде сжигается половина всего угля. При этом в золе содержится от 1 до 15... 20% угля, а при работе ТЭС в режиме пиковых нагрузок — до 30%. При обогащении же угля в отходах в виде сростков находится от 8 до 52% ¡упл-Я|.

Постоянно снижаются качественные показатели поставляемого на ТЭС угля. За последние 20 лет зольность угля повысилась с 28,8 до 32,5%. Ежегодно на ТЭС поставляется 120 млн. т баласта, для перевозки которого задалживается более 2 млн. железнодорожных вагонов. Зольность существенно влияет на показатели работы электростанций: антрацит зольностью более 30% не горит без подсветки мазутом и необходимо тратить до 15... 30% его от общего расхода топлива.

Улавливание вредных компонентов из дымовых газов технически возможно, но является весьма дорогостоящим. Так, установка для улавливания сернистого ангидрида составляет около 60% стоимости основных силовых блоков.

Анализ потерь энергоресурсов угольного месторождения на всех этапах горно-энергетического производства показывает, что только 3,7... 5,4% из них непосредственно превращаются в электроэнергию.

Постановка проблемы комплексного использования энергоресурсов угольного месторождения требует решения следующих технических задач:

повышение коэффициента извлечения балансовых запасов; вовлечение в процесс отработки забалансовых запасов; вовлечение в процесс отработки рассеянного углистого вещества (частично);

повышение полноты утилизации углеводородов; повышение извлечения угля в процессе обогащения; снижение потерь угля при хранении и транспортировке; повышение коэффициента использования топлива при про-пзсодстве электроэнергии;

повышение КПД энергетического цикла; энергосбережение на всех эта,па.х ¡производства. Решению этих проблем и посвящена концепция экологически чистого производства электроэнергии на базе ископаемых углей при комплексном использовании ресурсов месторождений.

При формировании концепции экологически чистой энергетики на базе ископаемых углей необходимо ориентироваться па следующие принципиальные предпосылки, позволяющие снизить экологическое воздействие на окружающую среду:

расматривать добычу и обогащение угля, его транспортировку п выработку электроэнергии как единый технологический процесс, лишенный отраслевых барьеров;

обеспечивать комплексное использование энергоресурсов, что позволит не только уменьшить выбросы загрязняющих веществ, но и снизить общин объем вовлекаемых в сферу техногенного воздействия природных ресурсов;

повышать общий КПД энергопроизводства за счет утилизации энергопотоков и энергоресурсов.

Структура проблемы формирования экологически чистых горно-энергетических комплексов на базе ископаемых углей приведена на рис. 1.

Анализ всего перечня проявлений вредного воздействия горно-энергетического производства па окружающую среду показывает, что, несмотря на все их многообразие, главный узел вопросов имеет одну общую первопричину — разобщение основных составляющих эту технологическую цепь звеньев в пространстве и во времени и, как следствие, отсутствие сквозной технической идеи, изначально не порождающей внутри такой системы каких-либо возмущающих экосферу факторов. Кроме того, объединение в одном комплексе позволяет более рационально организовать материальные и энергетические потеки всего производства, сведя выбросы к минимуму.

Наиболее полно требованиям формирования экологически чистой тепловой электроэнергетики отвечает концепция многостадийной отработки шахтных полей, обеспечивающая комплексное использование энергоресурсов угольного месторождения. При этом технология должна включать три стадии:

предварительное извлечение метана, частичная выемка угля, подземное сжигание оставшихся энергоресурсов.

Предварительное извлечение метана основывается на разработанной в МГГУ проф. Н. В. Ножкиным, проф. А. С. Бур-чаковым, проф. Ю. Ф. Васючковым, проф. С. А. Яруниным и усовершенствованной в работах проф. С. В. Сластунова, проф. Н. Н. ¡Красюка и др. технологии гидрорасчленения угольных пластов с использованием поверхностно- и хими-чески-актнвных -веществ.

На стадии предварительного извлечения метана за 3 ... 8 лет до начала подземных горных работ через скважины, пробуренные с поверхности, осуществляется гидрорасчленение пласта с последующей обработкой поверхностно- и химически-активными веществами, обеспечивая более 30... 40% съема газа с единицы дегазируемых запасов угля.

Наиболее идеальными по воздействию на угольный массив веществами представляются фторалканы. Они позволяют реализовать принципиально иной механизм воздействия на массив с целью повышения газоотдачи. После обычного гидрорасчленения и откачки воды скважину заполняют фтор-алканом. Являясь более тяжелой, менее вязкой и не смешивающейся с водой жидкостью, фторалканы: вытесняют воду из крупных трещин и запирают ее в мелких. После сбрасывания давления над скважиной фторалканы вскипают на поверхности угля и при этом вырабатывается холод, приводящий к замерзанию воды в мелких трещинах. Так как трещины связаны между собой, при расширении воды при замерзании куски угля подвегаются всестороннему сжатию, разрушаются, способствуя переходу метана из сорбированного состояния в свободное. Аналогичного эффекта можно достичь при воздействии на массив жидким азотом.

На второй стадии—частичной выемке угля — предполагается отрабатывать запасы только в благоприятных горногеологических условиях. Анализ технологии очистных работ на угольных шахтах ¡показывает, что наиболее эффективной является очистная выемка в длинных забоях с механизированными комплексами в благоприятных горно-теологических условиях и в коротких забоях с комплектами самоходного оборудования — в сложных.

На третьей стадии—подземное сжигание оставшихся энергоресурсов — осуществляется сжигание целиков угля на пластах рабочей мощности, пластов-спутников и рассеянного углистого зещества вмещающих пород (частично). Основы технологии подземного сжигания угля разработаны усилиями таких ученых, как акад. В. В. Ржевский, проф. А. Б. Коваль-чук, проф. Ю. В. Васючков, проф. Г. И. Селиванов и др., однако ряд технических вопросов подземного сжигания не нашел эффективного решения. К ним относятся: опасность

загрязнения подземных водоносных горизонтов фенолами, образующимися при низкотемпературном горении угля в пласте; управление очагом горения; последовательное включение в процесс сжигания новЫ'Х. участков ¡угольного пласта.

Устранение этих проблем достигается сочетанием следующих технических решений: применение для сжигания обогащенного кислородом воздуха; использование завес из газов, не поддерживающих горения,— дымовые газы, углекислый газ, азот — подаваемых через ряд скважин; предварительное заполнение скважин, соединяющих выработки, легкоплавкими материалами, выплавляемыми по мере приближения очага горения.

На основании изложенных требований и предложенных технических решений А. С. Бурчаковым, Л. А. Пучковым, А. С. Бродтом и автором настоящей работы разработана концепция экологически чистого горно-энергетического комплекса, вошедшая в число 5 работ, ставших основой для формирования новой научно-технической программы «Экологически чистая высокопроизводительная автоматизированная шахта глубокого заложения».

Сущность концепции заключается в следующем. Отработка участка ведется по многостадийной технологии по схеме, представленной на рис. 2. Вскрытие и разработка ведутся блок-стволами. Соседние блоки объединяются в группы, например, по 4. Каждый блок вскрывается собственным стволом и попарно блоки соединяются специальными сбойками. На каждую группу сооружается один энергетический ствол, в котором размещают технологическое оборудование.

Стволы проходят методом бурения. Групповое размещение стволов позволяет применить наиболее эффективный способ их проходки: один ствол по схеме сверху — вниз, 4 остальных— по схеме с расширением пилотной скважины снизу — вверх.

Отработка запасов блока ведется предпочтительно камерной системой разработки с применением самоходного оборудования. На очистном участке осуществляется предварительное обогащение угля с выделением видимой породы и размещением ее в отработанных камерах.

Транспортировка отбитого угля в измельченном виде осуществляется по вентиляционному трубопроводу, что позволяет решить проблемы борыбьь со скоплениями метана (во всех выработках 'блока — свежая струя) и борьбы с пылью.

В околоствольном дворе происходит разделение газооб-р'а;знк,х и твердык продуктов из вентиляционного трубопровода на комплексе глубокой переработки угля. Твердые продукты подвергаются тонкому измельчению и последующему обогащению в легкокипящих тяжелых жидкостях, например, фторалканах. Использование этих веществ, отличающихся

низкой температурой кнпення, низкой вязкостью и способностью растворять органические соединения, содержащиеся в угле, позволяет получить продукт в сухом виде при высокой степени регенерации тяжелой жидкости, высокой чистоты 'И со стабильными характеристиками топлива за счет возможности разделения углей самых мелких классов при высокой степени раскрытия минеральных зерен, обеспечить обес-серивание за счет экстракции органической серы из угля. Продуктами |Ко.М)Пле;кса глубокой переработки угля »в,лютея угольный порошок, экстракт органических соединений и мелко измельченная пустая порода.

Пустая порода транспортируется по трубопроводу для размещения в отработанных камерах с использованиам высокоминерализованных шахтных вод.

Угольный порошок, являющийся высококачественным топливом, используется для производства электроэнергии по схеме, приведенной на рис. 3. Порошок подается в топку, где сжигается в кислороде шш воздухе, обогащенном ¡кислородом. В камере смешения происходит ионизация газов поташом. В МГД-генераторе вырабатывается до 20% всей электроэнергии комплекса. Остывшие газы поступают ¡в парогенератор. В качестве рабочей среды используется неводный теплоноситель— четырехокись азота. 70% электроэнергии снимается с газовой турбины, установленной на поверхности шахты. Сконденсированная рабочая среда через гидротурбину, вырабатывающую до 10% электроэнергии, поступает в парогенератор.

Дымовые газы очищаются от вредных примесей в стволе, который используется как гигантский скруббер.

На поверхности шахты находится кислородная станция, на которой перерабатывается исходящая струя шахты, в результате чего утилизируется метан.

Избыток жидкого азота, образующегося при разделении воздуха на кислородной станции, попользуется для осуществления следующих производственных процессов собственно го рного пр оизводств а:

'интенсификация процесса дегазации ¡пласта через скважины, пробуренные с поверхности;

охлаждение воздуха, подаваемого в шахту; упрочнение кровли камер замораживанием; замораживание камер, заполненных шахтной водой и породой, для обеспечения извлечения междукамерных целиков;

организация управляющей завесы при сжигании оставшихся запасов угля на третьей стадии.

До создания первых опытных образцов МГД-генераторов, работающих на твердом топливе, вопрос о подземном или поверхностном его размещении остается открытым.

nfCBÄEMA СОЗДАНИЙ йКОДОГЫЧЕСКч ЧИС70Г0 i ГО;-ИО-9НСРГ£ТиЧсСКОГО КОМПЛЕКСА !

S Т А Л M

ПРОИЗООДС Т Ь А

ДОЬЫЧ А И Л EFE РАБОТЕ,

УГЛЯ

tf-ЛИСЛОРТИРОЕХ^ ¡ УГЛЯ Ii

• ЬЫРАЕОТКА SnlLKTpOSHtPrUtí .

пгхглгл

¿ковагическио

I-|ï£

* г.. ft

1iva ¡ yip I

í

CC/UÍ2*

aje ; z 1 <c. îx'o* > I «je

J..... t. J-

I

лрс&лемы

«X

TC

**>z

V0 9«

ft! С >

• «SO « 1KB iQ 4

£>. OU' I £_>-XA.I

I J ~ »me « 1

4й%г 2IS

a

«♦c

о., ft

CUJ«-

{b¿

\r

» зге

со »<

ï:

«4, ¿CO I Si» f 3CO

I > su ! I 1 I } f

j Z*x

Í snc

* с

SX 1С« 42Z ее > г

; sií-¡oix

Ï4

I

1, ГТ7Т

i z

Mr j

X I xc s «t3 l 2 Ж CO f w = СЛ j AC'U O* hü»! ; 31 * * y«c- í

«£S.S.tt ( Z.Z Об • »

-e-tí

tíi

U-i

CHI LW ! > * i »4 !«■ sil

fía"!

Ьл\ }200 j

-r-

JE

«o

C45 X

so ïi

CO

*

Eür :

OSCLt

HI

1 f a 2

•Í S -¿a с

а ai ■ I r в 0

2.Л с

г s; •set X и

к a ь. 'S a X

с». 1 x

t- X C3U' ос л *

s V CI 5f »- с

•-'S. Cc« =1 о

<■* к l'/o: it, я fí V

X I ■s «

X • K". 3

«Î2 3 -.■в I i ] V

а«* SC<i О , v.C ГЧ V с. э

0 ъ > % ao 13 и г.

Co 5- » «с

ЗлГ m ■J 3

Gjv» ¡üMtí «3 Zj ей

I тех ни ко- гюм иксе i: ь* o ! проблемы

t

{ »

•Y íí> 5 СП S У** í УХЖ

} ПЛЧ S tó» ( J¡><,»

-jíl « !

«Vrf

ZAO) i 'i

, ____

e< « $ ? V"/*'' i

a»sx С isu&^ísefiór-sais. vi-S»y V j —

I

i Mi С

Î I "ОС

I лас» i ¿o > i sc

в 4

?

■ X

^siî i eroo^"

«ы; l Î «<»«

^ÏCi' f i,'«(T30 I

i M^co&l Ск

i CX&

arxCv> j :; > с u-atic

I К

Ires

I ssx tso

îuri I Oö i t '

! tt

I

I L-X I A

Ua

I iio i fï»-i

I »э

ГПГ

î ¡S

ÎÏ I?. I

iv к ! t • 11. a » i <

f!2 33 í jf •« O^J fíT } ÍCL»

ií'rf t C» I I

J - j j s¿ü»

s&l

j-xo i Sí.

I&rc

1 i tel tí t 23 J « V-«¡c i JI>- t ! vo Cw bvjí: U vXÍ wï I

071c Г -0--i ÍÜ • Кос

»-э *т f »V ¡ ос J Oíí? даь-Г / л »u OX j r-c i I Z с. 1 OS 1 I - I CI«

<vrv-ft!

i JV

С !

Ii»

пг-оеяели.;

X

_r

комплексного осьоон-'а энергоресуссрь

V ■ 00 I i SIC

с-íe.(T7

ir¡38 ocïi^ÏI

ItiÄu ICI.» t* -a

Ci/ i<«>4

l&c

I M

X.Î

г"— о - ; б 1 s с t > i

W xc < в и 0 о «

xa о • CiC л с. Xï^ >л и 'Й с

VC s pu V с с iL s и Л с .

X > хл ль X « « л ws ex С »

« в с* »-U a 2« с. h. сл se 3 О Ьх

X е «к «s то «> 32J* XiS KS CA 03

ее s h tu . ВО с Ol с «0 Co иг

с и с OOStl ec. ir XX иоо

« «IV 9 cxv>- xs cc с xr.înf

о> л С.» CJC.Î хз ts KDS SV , X езле «e- ûc «С JCX

S; СО ft? — с » гя Ой-С эа со оо vx

С X * « t ах cv- VCÏ? 4» в а. ««С.С so l- SK

я «X иго so & в ВЦ. Ï>C с « с; X 0

££ s 1С* l-t-U OS & «üíli. 0.5 Ос 2&СХ «X xc Q3

X vo« ÄS seco «2 »X wu. 4 S3 СХ

к ох Л« p . Г • í. Л л 1С. «X X *хх

ты а ' сс »i/-' F m XX ъ .о с»- в-il в« XÛJ7

✓ «и с* ал c> К Q7« оо о ex } fu Sc. va C.-V0

S« 0 с. КС cu se. ХСС leu с агхз 5.x e с х^ь

С «в »- «su IJÎ; ÏLU VI о VQJO SQ. 0 о ь.«и

ЗХ » о ÎS> ^íi 71 SCM С xas

Ir,---------1 1—___ . ... ,.- - -i

^ ! W.V ¿У-

*// Ъ I .'/

l. Структура npoöacMu форьярогсгня: -«гадогичеста ч:;~лгд гсрко-опсргет«чесюк гампл$ксос па 6aas кснопаеиых углей.

—I

т

-Н

. V. .

Н-г

-НН-Н

4-Н-Н

( I

о I о

!

к <

'I 3

3

о

а

о

о

2

5

а в

ф

а

X ' О

0 о

<

01 ^

' к д о

г-

1

О. .«:

О/ X

О

о"

2 Си

X еа

С

ьи.1

5

О. 3 о

1И

< I Л.

; о - з ^

а г

н

г з 2||

Рис. Принципиальная схем* энергетического комплекс а.

1 - топка; г - ммерл смешения; з- МГД,-генгглтор -4 - ПАРогеяерАТОР; 5 - газовая 1тннл ; 6 - тугвогене-рлтор; 1- коиденелтор; 8- гндготугбин*; 9-систем* пылегдэооунстки; -ю - дымосос ; « - дымоьая трчба .

После частичной выемки угля блок подготавливают к подземному сжиганию, для чего:

проводятся полевые выработки—коллекторы; пробуриваются восстающие скважины, соединяющие полевую выработку со сжигаемыми пластами;

заполняются восстающие скважины легкоплавкими материалами, например, битумом;

демонтируется оборудование глубокой переработки угля и энергетического ствола;

монтируется в энергетическом стволе оборудование для утилизации тепла газов подземного сжигания угля и очистки дымовых газов.

Еани на шал те добываются кроме энергетических углей коксующиеся, в блок-стволе монтируется гидростатический подъем, использующий в качестве разделительной среды тяжелые фторалканы.

Предложенная концепция горно-энергетического комплекса обеспечивает высокую экологическую чистоту и комплексное использование энергоресурсов угольного месторождения.

Изложенная концепция вносит существенные особенности в технологию ведения работ на всех стадиях, требующие дополнительного изучения и конкретизации.

В системе отработки к таким параметрам относятся размеры и форма шахтного поля, порядок отработки отдельных частей.

Предложенная в работе систематизация шахтных полей и участков -по условиям залегания позволила все многообразие свести к 32 группам, из которых только 14 имеют достаточно широкое распространение. Анализ условий залегания пластов и соответствия существующих технологических схем требованиям концепции экологически чистой шахты определяют преимущество отработки шахтных полей блок-стволами. Однако этому способу присущи следующие недостатки:

большое число вертикальных выработок, темпы проведения которых ниже, а стоимость сооружения выше, чем горизонтальных;

большие потери угля в охранных целиках под промпло-щадки вертикальных стволов.

Если для решения первой проблемы появились обнадеживающие результаты после создания способов проходки стволов бурением и стволопроходческих комбайнов, то для решения второй проблемы приемлемых решений пока не найдено, или они не подтверждены практикой.

В этой связи представляет интерес исследование объемов консервируемых в охранных целиках балансовых запасов. На основании разработанной математической модели было исследовано влияние горно-геологических и горнотехнических факторов на абсолютный и относительный объем консерви-

2

17

руемых запасов. Установлено, что наибольшее влияние на объем консервируемых запасов оказывают глубина горных работ и размеры блоков. Так, при глубине 1500 м около 50% всех запасов шахтного поля будет находиться в охранных целиках. Необходимо стремиться к отработке этих запасов. Существуют три способа решения этой проблемы: совершенствование систем раскройки шахтного поля за счет пространственно-планировочных решений (отработка шахтного ¡поля шестигранными попарно соединенными блоками со стволами, смещенными к одной вершине, в результате чего на три блока имеется только один охранный целик);

осуществление предварительной отработки запасов в контурах охранных целиков традиционными технологическими схемами предпочтительно с закладкой выработанного пространства через горные 'Выработки соседних блок-стволов (■пионерные блоки);

осуществление предварительной отработки запасов в контурах охранных целиков геотехнологическими методами (подземная газификация, подземное сжигание, скважинкая гидродобыча) .

Порядок отработки блоков предусматривается восходящий, позволяющий организовать захоронение отходов и излишков шахтных вод на нижних горизонтах.

Отработку пластов в свите предусматривается вести в восходящем порядке, что обеспечивает региональную защиту пластов от внезапных выбросов.

Переход на отработку блок-стволам;: выдвигает ряд специфических требований к схемам вскрытия. В работе проанализированы существующие схемы вскрытия, оценены их преимущества и недостатки применительно к разработанной концепции и создана методика конструирования схем вскрытия блок-стволами, которая включает классификацию схем вскрытия, систематизацию условий залегания пластов и набор конкретных технических решений для основных групп горно-геологических условий.

Так как основным препятствием широкому внедрению технологии отработки шахтных полей блок-стволами является сложность проходки и дороговизна вертикальных стволов, в работе проанализированы существующие способы проходки стволов бурением и предложена оригинальная технология бурения стволов в забое, затопленном сжиженным газом с более высокой плотностью по сравнению с разбуриваемой породой.

Особенности отработки блок-стволами требуют н специфических схем подготовки, основной .задачей которой является организация коммуникаций в блоке. Разработанная классификация способов подготовки блок-стволов позволила синтезировать более 40 вариантов, отличающихся способом

оконтуривания блока, схемой деления блока по падению и простнрапшо, направлением подвнгания отработки и т. д.

Применительно к концепции экологически чистой шахты для схемы подготовки принципиально важной является оценка ее с точки зрения количества породы, получаемой при проведении подготовительных выработок, так как необходимо обеспечить ее размещение в выработанном пространстве. Была разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние горно-геологических и горнотехнических факторов на удельный выход породы от подрывки при проведении подготовительных выработок для всех известных схем отработки и подготовки пологих пластов.

Было установлено, что наиболее эффективна с этой точки зрения погоризонтная подготовка, причем для нее характерно то, что удельный выход породы не зависит от размеров шахтного поля и блока.

Небольшие размеры блока и небобьшой срок службы позволяют перейти к проведению выработок с минимальной подрывкой и дешевыми видами крепи, например, анкерной. Представляет большой интерес в благоприятных условиях применение секционных присечных крепей (СПК).

Анализ условий залегания угольных пластов и применяемых технологических схем очистных работ позволяет выделить следующие группы горно-геологических условий, требующих принципиально отличных подходов при создании технологии очистных ¡работ:

весьма тонкие и тонкие пологие и наклонные пласты; ,весьма тонкие, тонкие и средней мощности крутопаклон-ные и крутые пласты;

пологие и наклонные пласты средней мощности; мощные пласты.

Отсутствие приемлемых технологических решений для первых двух групп горно-геологических условий потребовало специальных исследований этой проблемы.

Новые ПОДХОДЫ, изложенные в классификации технологических схем выемки угля без присутствия люден в очистном забое, разработанной автором, позволили синтезировать ряд перспективных технологических схем:

выемка угля из крутых пластов в тяжелых средах с отбойкой канатными пилами;

выемка угля из крутых пластов в тяжелых средах с отбойкой клиновыми исполнительными органами;

выемка угля из крутых пластов в тяжелых средах с отбойкой затопленной струей тяжелой жидкости;

комбинированная буро-'шнековая и скрепероструговая выемка угля из весьма тонких и тонких пологих пластов.

Применительно к третьей группе горно-геологических условий с учетом специфики многостадийной технологии отра-

2* 19

боткп шахтных полей блок-стволами на основании анализа предложены:

для благоприятных условий — комбинированная система разработки короткими лавами длиной 40... 100 м, работающими прямым ходом с формированием подготовительных выработок и закладкой породы от подрывки в выработанном пространстве, чередующимися с длинными лавами длиной 300... 350 м, работающими обратным ходом на ранее сформированные выработки;

для неблагоприятных условий — камерная система разработки ¡в -варианте с погашением меж:дука1мер'ного целика под защитой механизированной гусеничной крепи.

Вторая система разработки получила широкое распространение на шахтах США, ЮАР, Австралии и отличается самыми экономичными характеристиками. По данным ЮАР себестоимость 1 т угля по участку при этой технологии составляет 5,48 долл. США/т, ¡по сравнению с длинными — 5,93 п короткими (8.62) лавами на одной и той же шахте в аналогичных условиях.

Для условий отработки блок-стволами эта технология предпочтительнее также по следующим причинам;

применяется самоходное оборудование;

одно и то же оборудование используется и для подготовки, и для очистных работ;

относительно небольшая металлоемкость оборудования;

более простое обслуживание оборудования.

Для мощных пластов рекомендуется камерная система разработки горизонтальными слоями с твердеющей закладкой с комплектом мобильного очистного оборудования.

Новыми ¡производственными процессам«, исполызуемыми в горной части горно-энергетического комплекса, являются выемка угля в коротких очистных забоях, проветривание с отводом исходящей струи по трубам, транспортирование угля вентиляционной струей, ¡подземное обогащение ¡угля, гидростатический подъем угля, оставление породы в выработанном пространстве.

Так как короткозабойная технология выемки угля в отечественной практике использовалась очень редко, представляет интерес исследование .взаимосвязи горно-геологических и горнотехнических 'факторов с технико-экономическими показателями камерной системы разработки. Разработанная экономико-математическая модель позволила оптимизировать технологические .параметры системы, разработки и установить их зависимость от горно-геологических и горнотехнических факторов.

Анализ результатов моделирования показал, что и:; горногеологических факторов только устойчивость непосредственной кровли оказывает существенное влияние на суточную нагрузку на очистой забои. При увеличении длины заходки, проходимой без крепления, с 4 до 28 м, т. е. в 7 раз, суточная нагрузка па очистной забой увеличивается с 1100 до 1750 т, т. е. на 59%.

Технологические параметры оказывают существенное влияние на нагрузку на очистной забой. При увеличении на 100 м размера панели по простиранию суточная нагрузка на очистной забои падает па 12,5% до значения 500 м, а в дальнейшем темпы падения снижаются до 2,1%. Размер панели по падению может быть относительно небольшим — до 400 м. Имеется четко выраженный оптимум нагрузки на очистной забои при длине камеры 45 ... 55 м, что объясняется снижением производительности средств доставки.

Ширина камеры принимается из условия обеспечения комфортных условий работы и составляет 6 м. Ширина заходки должна составлять 4... 6 м, а ширина подзавального целика принимается минимальной по техническим возможностям. Угол встречи оси »камеры и заходки составляет 50... 60°.

Наибольшее влияние на суточную нагрузку оказывают параметры средств доставки — скорость движения и грузоподъемность. Именно этот элемент технологической схемы и является «узким» звеном.

Аналогичные результаты, полумены и при критерии оптимальности — эксплуатационные расходы.

Предложенная учеными ДонУГИ идея отвода исходящей струи из шахты по труба»! органически вписывается в концепцию экологически чистой шахты глубокого заложения. Преимущества ее состоят в следующем:

во всех выработках блока находится свежая струя; в исходящей струе, отводимой по трубам, может быть увеличено предельное содержание метана, что 'позволит уменьшить сечение выработок и повысить нагрузку на очистной забой;

упрощается борьба с пылыо, так как возможно замыкание систем пылеотсоса на трубопровод с исходящей струей.

Разработанная математическая модель системы вентиляции блока через трубы и вентиляционные скважины позволила сделать следующие выводы:

з блоке можно создать высоконадежную схему проветривания при приемлемые значениях депрессии при предварительном снижении метаиообнльности до 10 м3/т с. д.;

при остаточной метаиообнльности до 10 м3/т с. д. максимальный минутный углепоток выемочной машины в блоке может составлять 3...5 т/мпн.;

диаметр трубы или скважины должен составлять около 1 м, так как при меньших значениях депрессия 'блока резко возрастает.

Ряд выпускаемых промышленностью вентиляторов обеспечивает по напору и производительности эффективное проветривание блок-ствола, тем не менее в дальнейшем необходимо сконструировать специальный вентилятор, отличающийся небольшой производительностью, но высоким напором.

Пневмотранспорт угля используется на ряде шахт мира и имеет область эффективного его применения. Согласно предложению ДонУГИ о совмещении пневмотранспорта и отвода исходящей струи, предполагается, что при отводе исходящей струи блока по трубам предварительно измельченный уголь молено транспортировать по тем же трубам за счет развиваемой вентилятором депрессии. Для проверки этой идеи была разработана математическая модель такой транспортной системы, позволяющая исследовать ее технологические параметры в зависимости от горно-геологических и горнотехнических факторов. Обобщая результаты математического моделирования, можно сделать следующие выводы:

транспортируемый уголь должен подвергаться дополнительному 'измельчению в мобильных дробилках или мельницах ао размера не более 30 мм:;

перепад давления должен создаваться нагнетательными мобильными вентиляторами типа воздуходувок;

схема вентиляции должна быть комбинированной, нагис-тательно-всасывающей: нагнетательная от зобая до ствола, разделение твердых и газообразных продуктов, выдача газообразных продуктов всасывающими вентиляторами;

диаметр всасывающего трубопровода должен быть не менее 1,0 м;

трубы должны быть лепкими, удобными в монтаже; особые требования предъявляются к качеству материала труб—обеспечение отвода накапливающегося на их поверхности статического электричества.

Реализация идеи подземного обогащения позволяет решить следующие экологические, социальные и экономические проблемы:

исключается необходимость выдачи на поверхность до 30... 40% общего объема го-рной массы;

уменьшается объем породных отвалов, шламо- и золохра-нилищ на земной поверхности;

уменьшается- объем тьглевьпх и газообразных выбросов на земной поверхности и абсолютное 'загрязнение водного и воздушного бассейнов;

снижается величина подработки земной 'Поверхности за счет оставления пустой породы в выработанном пространстве;

улучшение условий поддержания подготгавптелыш'Х выработок в закладочном массиве;

улучшение КПД энергоагрегатов электростанции за счет повышения качества угля.

Известный мировой опыт подземного обогащения не позволяет в полной мере реализовать идеи экологически чистого горно-энергетического комплекса из-за несовершенства технологии и низкой избирательности -процесса.

В большей степени предъявляемым экологическим и технологическим требованием удовлетворяет гравитационное обогащение в иизкокипящих тяжелых жидкостях (сжижзн-;-ыл газах). Наиболее перспективны для обогащения угля фторал.каны. Ф-М и Ф-Н4В2. Данные вещества являются дефицитными и лорогостся^чг'М'П, поэтому цикл' регенерации тяжело!! жидкости является основой технологии ¡подземного обогащения в разрабатываемой концепции. Были проведены исследования адсорбции и десорбции тяжелых жидкостей на поверхности углей различных марок и вмещающих пород, а также зависимости ох параметров от различных факторов: фракционный состав, температура, давление.

Выполненные исследования процессов регенерации фтор-адканов показали техническую осуществимость процесса подземного обогащения угля в этих лег.коиспаряющихся тяжелых жидкостях. С целью снижения расхода фторалканоп представляется целесообразным производить предварительное смачивание дробленого угля поверхностно-активными веществами, предотвращающими проникновение в попы кускоп обогащаемой горной массы- излишнего количества рабочей жидкости.

Более доступной, по не разработанной с научной и технологической точки зрения, является идея обогащения угля о -глеегл сжиженных инертных газов.

Являясь активными растворителями, фторал.каны могут облегчить процесс сэессеривания угля, экстрагируя органическую серу. Выделение экстракта из рабочей жидкости монет быть осуществлено в ректификационной колонне, расположенной з околоствсльпом дворе пли вертикальном стволе.

Использование таких эффективных рабочих жидкостиП позволяет по-новому оформить сам обогатительны;"! процесс, совместив его с другими производственными процессам::: выемка, доставка, измельчение, транспортировка, подъем.

В работе определены наиболее вероятные места размещения стационарных и полустацнонарных обогатительных подземных пунктов для различных технологических схем подготовки п ориентировочные размеры .камер для их размещения.

Анализ сооIбэтствня различных видов подъема угля идее обработки шахтных полей блок-стволами показал неоспоримые преимущества гидростатического подъема. Достоинство

способа — в возможности осуществить обогащение угля в процессе подъема. Для исследования параметров данного способа подъема были выполнены лабораторные и экспериментальные исследования на физической модели гидростатического подъема в масштабе 1:100 и выполнено математическое и экономико-математическое моделирование гидростатического подъема.

Выполненные исследования позволили установить основные закономерности гидростатического подъема. Подробнее этот вопрос освещен в диссертационной работе А. С. Бродта, выполненной под, научным руководством автора.

Проблема размещения в выработанном пространстве породы, получаемой от проведения подготовительных выработок, активно разрабатывалась в 50... 60-е годы в МГГУ под руководством проф. С. Д. Сонина, в результате' чего были разработаны технологические схемы размещения породы в шахте, однако с созданием очистных механизированных комплексов потребовалась их коренная переработка.

Большой объем исследований выполнен автором по разработке технологии отработки тонких и средней мощности пластов с оставлением породы от проходки подготовительных выработок в выработанном пространстве шахт. Для производственных объединений «Шахтуголь», «Антрацит», «Рог ень'киантр ацит», «То резантр ацит», « Донбассантрацит», «Ростовутоль» были выполнены исследования ¡по оценке объемов .породы от проходки подготовительных выработок и намечены комплексы мероприятий по снижению зольности угля и упорядочению породного хозяйства шахт. Основными научными и техническими рекомендациями выполненных исследований являются:

переход на технологические схемы, обеспечивающие оставление породы от подрывки подготовительных выработок в шахте;

формирование специальных «закладочных» лав для размещения породы от проходки подготовительных выработок;

комплексная механизация работ по возведению бутовой полосы, из породы от проходки примыкающей к забою подготовительной выработки, 1в первую очередь, крепления;

оптимизация параметров технологии с учетом оставления породы в шахте.

Разработанные технологические схемы позволяют организовать оставление породы от проходки всех выработок в выработанном пространстве, а предложенный механизированный способ размещения породы. — снизить трудоемкость этих р а'бот.

Развиваемое в МГГУ проф. А. С. Малкиным и проф. С. А. Яруниным научное направление по использованию подземного пространства шахт для размещения в нем

различного рода промышленных и бытовых отходов по общей задаче весьма близко к оставлению породы от проведения подготовительных выработок в шахте. В работе предложены две технологические схемы, позволяющие осуществить эту задачу для следующих горно-геологических условий: пласты Подмосковного бассейна — в целиках у выработок главных направлений формируются камеры, заполняемые в последующем твердыми отходами; обоснован набор средств для проведения и крепления камер, а также укладки отходов в камере;

мощные пласты Кузнецкого бассейна — отработка пластов ведется горизонтальными слоями с твердеющей закладкой па основе металлургических шлаков и отходов производства с ¡применением комплектов самоходного добычного оборудования.

Основу предложенной концепции экологически чистого горпо-энергетнческого комплекса составляет многостадийная отработка шахтных полей. Для оценки ее эффективности традиционные подходы не годятся, так как на каждой стадии производятся различные теплоносители: -метан, уголь, горячая вода. Для оценки такой системы предложена экономико-математическая модель:

П Г,1 П

;пр n n n Tli

2 >nriilKierQr+ 2 mj'ijK^Qy -1-02 ЩЪ+Киа^ЧЪ)

А , + A'v + Д:

--:---> min. ОУЧ/ДЖ, (1)

ArQr + AyQy + AT

где Сг —эксплуатационные расходы на добычу газа, руб/м3;

С у — то же на добычу угля, руб/т; С г —то же на сжигание угля под землей, руб/т;

п — число пластов угля в шахтном поле; пг — то же, отрабатываемых на второй стадии; т,— мощность i-го пласта, м; Vi — плотность угля !-го пласта, т/м3; q—мстаиообильность, м3/т;

К е- —-коэффициент дегазации пластов угля на первой стадии;

/С„л, — коэффициент извлечения угля из пластов на второй стадии;

—коэффициент использования тепла, получаемого от сжигания угля на третьей стадии;

Qг—теплотворная способность метана, Дж/м3; Qу — теплотворная способность угля, Дж/т;

Кг — капитальные затраты на сооружение комплекса но добыче к переработке газа, руб.;

/Су — то же угля, руб.;

Кт — то же по получению тепловой энергии от подземного сжигания, руб.;

А г — производственная мощность предприятия по метану, м3/год;

А у — то же по углю; т/год;

А т — то же по теплу, Дж/год;

Е — коэффициент сравнительной экономической эффективности капиталовложений; в условиях рыночной экономики это может быть процентная ставка за банковский ■кредит.

В связи с обвалом цен после 01.01.91 г. и изменившимся соотношением элементов затрат в структуре себестоимости была разработана методика, позволяющая производить пересчет эксплуатационных расходов, определенных по действовавшим ранее стоимостным параметрам, в новый масштаб цен. Для шахт Кузнецкого бассейна эти коэффициенты составляло т то элементам затрат: электроэнергия — 6461; заработная плата — 1466; амортизация — 828. Коэффициент пересчета для производственной себестоимости составляет 2137.

'В результате экономико-математического моделирования было исследовано влияние параметров различных стадий на эффективность технологии в целом. Установлено, что наибольшее влияние на эффективность технологии оказывает вторая стадия, причем со снижением теплотворной способности угля это влияние увеличивается. Так, если при теплотворной способности угля 31,4 МДж/кг при росте эксплуатационных расходов на добычу угля на один порядок общие приведенные затраты увеличиваются в 1,8 раза, то при теп-лотворнон способности 8,38 МДж/кг—щ 2,46 раза.

Наиболее существенное влияние на эффективность техно-логин охазызают н капитальные затраты на второй стадии.

влияние при увеличении капитальных затрат на всех стадиях на один порядок в 8 раз более существенно, чем первой а третьей стадии.

Исследование влияния производственной мощности предприятия по различным видам теплоносителей показало, что н по этому параметру вторая стадия наиболее существенна, причем при производственной мощности по углю более 2 млн. т/год уменьшение общих приведенных затрат по технологии не наблюдается.

По степени использования различных энергоресурсов наиболее существенна третья стадия. Если при увеличении коэффициента извлечения угля на второй стадии с 0,3 до 0,6 общие приведенные затраты возрастают на 19%, то при воз-

растаним коэффициента использования тепла на третьей стали с 0,2 до 0,6 они уменьшаются на 25%.

Наиболее существенное влияние из горно-теологических факторов сказывают теплотворная способность угля и угле-насыщенность месторождения, причем влияние первого фактора более существенно, что указывает на то, что предлагаемую технологию предпочтительнее применять при отработке антрацитовых пластов.

Пионерный характер большинства предложенных технических решений на настоящем уровне развития проблемы не позволяет произвести математическое моделирование горноэнергетического комплекса в целом в стоимостном выражении. Поэтому в работе было выполнено экономико-математическое моделирование стадии частичной выемки угля без энергетической части. При этом моделировались 8 вариантов отработки блок-стволами и традиционная схема. При моделировании использовались стоимостные параметры в ценах на 01.01.91 г.

Реализация модели проводилась применительно к следующим вариантам технологических схем блоков:

а) схема 1-1. Двукрылый блок, вскрытый вертикальным стволом с отнесенной скважиной и отводом исходящей струи от забоя по выработке и скважине;

б) схема 1-2. То же однокрылый блок;

в) схема 2-1. Двукрылый блок, вскрытый вертикальным стволом с отводом исходящей струи от забоя по выработке и трубопроводу, проложенному в стволе;

г) схема 2-2. То же однокрылый блок.

д) схема 3-1. Двукрылый блок, вскрытый вертикальным стволом с отнесенной скважиной и отводом исходящей струн от забоя по трубопроводу, проложенному в выработке, и скважине;

е) схема 3-2. То же однокрылый блок;

ж) схема 4-1. Двукрылый блок, вскрытый вертикальным стволом с отводом исходящей струи от забоя по трубопроводу, проложенному в выработке и стволе;

а) схема 4-2. То же однокрылый блок.

Результаты реализации модели приведены в таблице. Как видно из приведенных данных, варианты с двукрылыми блоками имеют меньшие приведенные затраты по всем схемам на 20... 30%. Наиболее экономичным является вариант 1-1, однако к нему близки и варианты 3-1 и 4-1 с отводом исходящей струи по трубам. Исследование влияния горно-геологических факторов показало, что при промышленных запасах более 40 млн. т отработка блок-стволами экономичнее традиционной технологии.

Анализ результатов моделирования показал, что оптимальные размеры блоков существенно зависят от мощности

Результаты реализации экономико-математической модели отработки шахтного поля блок-стволами

Предлагаемые ва'рианты отработки блок-ствола I .Вариант

Вид затрат /Ы '1.-2 2-1 2-2 (3-.1 '3-2 4-4 4-Й •с традиционной технологией отработки

Капитальн. затраты, руб/т, в там числе: 1,81 2,14 1,78 2,10 1,78 2,10 1,8! 2,14 2,20

проведение выработок 0,41 0,60 0,38 0,56 0,38 0,56 0,41 0,60 0,86

очистные работы 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31

транспорт 0,48 0,62 0,48 0,62 0,48 0,62 0,48 0,62 0,53

подъем 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,3! 0,16

вентиляция 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,10

водоотлив 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0 08 0.08 0,04

.водоснабжение 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04

электроснабжение 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0.03 0,03 0,03 0,06

здания и сооружения на поверхности 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,10

Эксплуатационные расходы, руб/т *, 6,62 8,49 8,49 8,38 6,76 8,64 6,73 8,63 8,94

в том числе: 14100 18100 19100 17200 14400 19400 14400 18400 19100

(проведение выработок 2,27 3,86 3,86 3,72 2,15 3,72 2,27 3,86 3,92

«поддержание выработок 0,45 0,66 0,66 0,66 0,45 0,66 0,45 0,66 0,97

транспорт 0,2 7 0,30 0,30 0,30 0,27 0,30 0,27 0,30 0,45

очистные работы 2,5Г> 2,55 2,55 2,55 2,55 2,55 2,55 2,55 2,55

водоотлив 0,23 0,23 0.23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,19

вентиляция 0,12 0,13 0,13 0,17 0,37 0,43 0,22 0,28 0,18

подъем 0,07 0,69 0,69 0,69 0,67 0,69 0,67 0,69 0,35

прочие расходы 0,06 0,07 0,07 0,06 0,07 0,06 0,07 0,06 0,33

•Приведенные затраты, руб/т, 6,80 8,70 8,70 8,59 6,Ь4 8,85 6,91 8,85 9,16

* В числителе — в ценах на 01.01.91; в знаменателе — в ценах 1994 г.

разрабатываемого пласта. Для схемы 1-1 с увеличением мощности пласта от 1 до 3 м оптимальные размеры блока по простиранию уменьшаются с 2600 до 2000 м, а для схемы 2-1 с 2000 до 1500 м.

Разработанная модель позволяет оптимизировать размеры блока в зависимости от горно-геологических и горнотехнических факторов, которые составляют ;по простиранию 1500... 2500 м и по падению 400...600 м.

Реализация -концепции экологически чистого горно-энергетического комплекса должна осуществляться поэтапно: отдельные технические решения уже в настоящее время; другие — после дополнительной научной и проектно-конструктор-ской проработки; третьи—после долговременных крупномасштабных межотраслевых исследований.

Предлагаемая концепция экологически чистого горноэнергетического комплекса представляется наиболее целесообразным путем выхода из создавшегося экологического тупика в угольной энергетике.

В работе намечены пути создания нового варианта -концепции экологически чистого горно-энергетического комплекса— криогенного, однако в настоящее время отсутствует какой-либо существенный научный задел в этом направлении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных исследований осуществлено решение научной проблемы обоснования структуры экологически чистых горно-энергетических комплексов, имеющей важное народнохозяйственное значение для угольной промышленности страны.

Основные научные и практические результаты исследований, определивших содержание диссертации, заключаются в следующем:

1. На основании анализа экологических проблем добычи и обогащения угля, его перевозок и хранения, сжигания и производства электроэнергии установлено, что наиболее радикальные -пути их решения основываются на формировании единого экологически чистого горно-энергетического комплекса.

2. Анализ современного технического состояния всех звеньев топливно-энергетического комплекса позволил наметить наиболее рациональные пути их совершенствования на основе -глубокой переработки угля без выдачи его на поверхность, исключения транспортного звена или его функционального преобразования, повышения КПД энергетического блока за счет включения в его состав МГД-генератора, -резкого сокращения фондоемкости производства за счет модульной отработки шахтных полей блок-стволами.

3. Комплексное освоение энергоресурсов угля и угольного месторождения в целом достигается за счет многостадийной отработки шахтных полей, включающей последовательно выполняемые стадии: добыча метана из массива угля и пород; частичная выемка запасов угля из кондиционных пластов; ¡подземное сжигание оставшихся запасов рабочих пластов, пластов-спутников и рассеянного углистого вещества (частично).

4. Высокоэффективная работа горно-энергетического комплекса с постоянным объемом и номенклатурой энергоносителей возможна на основе использования технологии отработки шахтных полей спаренными блок-стволами, когда одновременно отрабатываемые блоки соединены между собой горной выработкой, нейтральной в вентиляционном отношении.

5. Анализ систем отработки и их оценка по объему консервируемых в охранных и междублоковых целиках запасов показывает преимущества кустового расположения блоковых и энергетического стволов, а также гексогональной раскройки шахтного поля.

6. Исследование параметров технологических схем отработки шахтных полей блок-стволами позволил определить их основные качественные и количественные характеристики в зависимости от конкретных горно-геологических условий: производственная мощность — 1...2 млн. т/год; срок службы — 10 ... 13 лет; размеры по простиранию — 1500 .. . 2500 м; размеры по падению — 400...600 м.

7. Предложены перспективные технологические схемы очистных работ для следующих основных групп горно-геологических условий залегания ¡пластов: тонкие пологие; тонкие и средней мощности крутые; пологие средней мощности ненарушенные; пологие средней мощности нарушенные; (мощные.

8. Выполнены лабораторные и натурные исследования а также математическое моделирование новых производственных процессов горной части горно-энергетического комплекса: корогкозабойная выемка; подземное обогащение угля; гидростатический подъем; проветривание блоков по вентиляционным трубам; ¡пневмотранспортирование угля вентиляционной струей; оставление породы в шахте,— позволившие определить основные технологические параметры изучаемых процессов для различных горно-геологических и горнотехнических условий.

9. Установлены взаимосвязи отдельных стадий многостадийной технологии отработки шахтных полей, позволившие оценить их взаимную значимость и определить рациональные направления инвестирования в развитие данной технологии.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Шаровар И. И. Технология безлюдной выемки угля. М.: МГИ,

1988, 77 е.:

2. Бродт Л. С., Хайрулин С. Н., Шаровар И. И. Принципы подземного углеобогащения. — В сб.: Проблемы экологически чистой автоматизированной шахты глубокого заложения. М.: МГИ, 1991, с. 35 . . . 37.

3. Шаровар И. И., Стариков С. Н. Классификация способов оставления породы в шахте. — В сб.: Проблемы экологически чистой автоматизированной шахты глубокого заложения, с. 37 . .. 40.

4. Шаровар И. И., Хайрулин С. Н., Безо И. Р. Оценка ущерба, наносимого окружающей среде при складировании пустой породы на поверхности.— В сб.: Проблемы экологически чистой автоматизированной шахты глубокого заложения, с. 40 . . . 44.

5. Шаровар И. И., Хайрулин С. Н. Систематизация шахтных полей и \часткоз при многостадийной отработке. — В сб.: Технология комплексного извлечения угля, газа, энергин, воды, породы. М.: МГИ, 1988, с. 4... 6.

6. Шаровар И. И. Обоснование параметров многостадийной отработки шахтных полей. — В сб.: Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Тула, ТПИ, 1990, с. 18 .. . 26.

7. Шаровар И. И. Экономико-математическое моделирование многостадийной отработки шахтных полей. — В сб.: Нетрадиционные технологии разработки угольных месторождений. М.: МГИ, 1088, с. 59 . . . 63.

8. Шаровар И. И. Структура энергоресурсов угольных месторрожде-п;ш.— В сб. Комплексное освоение угольных месторождений. М.: МГИ,

1989, с. 96 . . . 99.

9. Шаровар И. И., Килячков А. П., Сергеев Е. П., Манжула Д. А.,

Качак В. В. Технологические схемы очистных работ с оставлением породы в шахте. — Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания «Эколого-экономнческис проблемы угледобывающего региона с подземным способом добычи угля». (22—24 мая 1990 г., г. Шахты). М.: ВИЭМС, 1990, с. 57 . . . 58.

10. Шаровар И. И., Бродт А. С., Пинаев Г. Ф. Перспективы подземной .переработки угольного штыба в тяжелых неводных жидкостях с учетом особенностей их регенерации. — Там же, с. 64 . . . 65.

11. Шаровар И. И., Хайрулин С. Н., Бродт А. А. Многостадийная технология экологически чистого горного производства. — Там же, с. 82 . . . 83.

12. Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Концепция создания экологически чистого горно-энергетического комплекса. — В сб.: Проблемы будущего горной науки России. М.: ИАЦ ГН, 1992, с. МО ... 128.

13. Бродт А. С., Шаровар И. И. Классификация тяжелых сред для гидростатического подъема полезных ископаемых. — В сб.: Интенсивная подготовка и отработка шахтного поля. М.: .МГИ, 1990, с. 30 . . . 32.

14. Шаровар И. И. Исследование параметров многостадийной отработки шахтных полей с помощью экономико-математического моделирования.— В сб.: Получение различных видов энергии при 'подземном сжигании угля по технологии «Углегаз». Под пед. акад. В В. Ржевского. М : МГИ, 1988, с 33 ... 36.

15. Шаровар И. И., Хайрулин С. Н., Рябчков 10. Б. Обоснование стоимостных параметров на бурение стволов и скважин большого диаметра'. — Там же, с. 15 . . . 16.

16. Шаровар И. И., Хайрулин С. Н. Вскрытие и подготовка подземных газогенераторов шахтным способом. — В сб.: Технология подготовки шахтных полей с добычей угля и метана. М.: МГИ, 1987, с. 75 . . . 80.

1,7. Шаровар И. И., Кузнецов В. Н. К вопросу классификации технологических схем выемки угля без ¡постоянного присутствия людей в очистном забое. — В сб.: Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных шахт. Вып. XIII. М.: МГИ, 1979, с. 134 . .. 141.

18. Шаровар И. И. Технология добычи угля в тяжелых средах без присутствия людей в очистном забое. — В сб.: Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных шахт. М.: МГИ, 1'980, с. 45 . . . 46.

1,9. Шаровар И. И., Хайрулин С. Н. Экономическая оецнка многостадийной отработки шахтных полей. — В сб.: Вскрытие и отработка шахтного поля блок-стволами, обеспечивающими снижение объемов горных работ. М.: МГИ, 1987, с. 51 .. . 53.

20. Шаровар И. И., Качак В. В., Сегеев Е. И. Оценка объемов выдаваемой из шахт породы при различных схемах отработки и подготовки шахтного поля. — В сб.: Региональная подготовка угольных -месторождений к эффективной и безопасной разработке. М.: .МГИ, 1991, с. 35 . . .39.

21. Шаровар И. П., Любимов М. В. Математическое моделирование систем трещин для реализации моделирования криогенного упрочнения угольного массива. — Там же, с. 57 ... 61.

22. Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Классификация технологических схем угольных шахт (системы отработки). 'М.: МГИ, 1977, 48 с.

23. Шаровар И. И. Обоснование параметров многостаднйной отработки шахтных полей блок-стволами. — «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений». Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции (2... 4 февраля 1989 г.). М.: МГИ, 1989, с. 87 .. . 88.

24. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ разработки выбросо- и удароопасных пластов горючих ископаемых. Опис. изобр. к авт. св. СССР, Е 21 с 41/18, № 1694898 А1. Заяв. 08.12.89, 2 с.

'25. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И.

Способ выдачи полезного 'ископаемого на-гора. Оппс. изобр. к авт. св. СССР, В 66 Ь 9/04, № 17,12298 А1,. Заяв. 2.9.06.90, 3 с.

26. Бондаренко Г. В., Бурчаков А. С., Диколенко Е. Я., Заболот-ний А. Г., Килячков А. П., Кузнецов В. Н., Попов И. Р., Шаровар И. И. Способ возведения околоштрековой бутовой полосы вслед за комплексно-механизированной лавой. Опис. изобр. к авт. св. СССР, Е 21 { 15/06, № 1671902 А1. Заявл. 14.06.89, 2 с.

27. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ переработки горючих ископаемых. Опис. изобр. к авт. св. СССР, В 03 Ь 7 № 1704829 А1. Заявл. 28.03.89, 3 с.

28. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ доставки полезного ископаемого на поверхность. Опис. изобр. к авт. св. СССР, В 66 Ь 17/00, № 4 708741 А1. Заявл. 14.07.89, 3 с.

29. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ подземного сжигания угля. Опис. пзобр. к авт. св. СССР Е 21 Ь 43/295, № 1710715 А1. Заявл. 25.04.90, 4 с.

30. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Шахтная подъемная установка. Опис. изобр. к авт. св. СССР, В 66 Ь 9/04, № 1689274 А1. Заявл. 08.12.89, 2 с.

31. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ разработки месторождений полезных ископаемых. Опис изобр. к авт. св. ССОР, Е 21 с 41/00, № Ш80983А1,. Заявл. 14.07.89, 3 с.

32. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ доставки полезного ископаемого на поверхность. Опис. изобр. к авт. св СССР, В 66 Ь 17/00, № 1691259 А'1. Заявл. 02.08.88, 4 с.

33. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых. Опис. изобр к авт св. СССР, Е 21 с 41/26, № 1661426 А'1. Заявл. 28.03.89, 2 с.

34. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Опис. изобр. к авт. св. СССР, Е 21 с 41-/16, № 1641,999 А1. Заявл. 28.03.89, 3 с.

35. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ разработки крутых пластов полезных ископаемых. Опис. 'изобр. к авт. св. СССР, Е 21 с 41|/18, № 1642010. Заявл. 28.03.89, 2 с.

36. Бродт А. С„ Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Установка для подъема груза в герметичных контейнерах из шахты. Опис. изобр. к авт. -св. СССР, В 66 Ь 9/04, В 65 ё 53/30, № ¡1(594108 А1. Заявл. 02.08.88, 2 с.

37. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ проходки шахтных стволов бурением. Опис. изобр. к авт. св СССР, Е 21 ¿11/06, № 1-573184 А1. Заявл. 02.08.88, 3 с.

38. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ отвода подземных вод. Опис. изобр. к авт. св. СССР, Е 02 (119/10, № .1567742 А1. Заявл. 02.08.88, 3 с.

39. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ закладки выработанного пространства. Опис. изобр. к авт. св. СССР, Е 21 (15/00, № И573212 А1. Заявл. 02.08.88, 2 с.

40. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Шаровар И. И. Способ захоронения твердых промышленных отходов. Опис. изобр. к авт. св. СССР, В 09 Ь 1/00, № 1648581 А1. Заявл. 02.08.88, 3 с.

41. Бурчаков А. С., Шаровар И. И., Экбер Б. Я. Способ разработки крутых пластов полезных ископаемых. Опис. изобр. к а,вт. св. СССР, Е 21 с 41/04, № 676730. Заявл. 1-2.06.78, 3 с.

42. Бродт А. С., Бурчаков А., С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ подземной газификации угля. Опис. изобр. к а-вт. св. СССР, Е 21 Ь 43/285, № 1761945 А1„ Заявл. 25.04.90, 2 с.

43. Бродт А, С., Бурчаков А. С,, Кузнецов В. Н., Пучков Л. А., Хайрулин С. Н., Шаровар И. И. Способ разработки пластовых месторождений горючих ископаемых. Опис. изобр. к авт. св. СССР, Е 21 с 41/18, № 1737122 А1„ Заявл. 29.06.90, 4 с.

44. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Виткалов В. Г., Шаровар И. И. Способ подземной разработки тонких крутых пластов полезных ископаемых. Опис. нзобр. к авт. св. СССР, Е 21 с 41-/18, 45/00, № 1768755А1. Заявл. 25.04.90, 3 с

45. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ переработки полезных ископаемых. Опис. изобр к авт. св. СССР, В 02с 19/00, В 03 Ь 5/44 № 17471)66 А1. Заявл. 25.04.90, 4 с.

46. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пинаев Г, Ф., Фарафонтов В. Н., Шаровар И. И., Штельмах А. А. Способ выдачи полезного ископаемого на поверхность. Опис. изобр. к а-вт. св. СССР, В 66 Ь 17/00, 9/04, № 1712299 А). Заявл. 29.06.90, 3 с.

47. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ транспортировки полезного ископаемого по вертикали. Оппс изобр. к авт. св. СССР, В 66 Ь 17/00, 9/04, № 1,766809 А1. Заявл. 20.04.90, 2 с.

48. Бродт А. С., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Шаровар И. И. Способ дегазации пластовых месторождений полезных ископаемых. Опис. изобр. к авт. св. СССР, Е 2-1 17/00, № -1761965 А>1. Заявл. 16.05 92, 3 с.

49. Шаровар И. И., Ованесов А. С. Применение штанговой крепи на подземных горных работах. Обзорная информация. М.: и-н-т Черметпн-формация, 1979, 54 с.

50. Шаровар И. И., Ованесов А. С. Оборудование и технология бурения восстающих в США. Обзорная информация. Серия 1, вып. 3. М.: Черметмпформация, 1978, 19 с.

51. Шаровар И. И. Принципы формирования экологически чистых горно-энергетических комплексов на базе ископаемых углей. — «Экологические проблемы горного производства». Доклады конференции Л1: МГ-ГУ, 4995, с. 163—167.

3

33