автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование пространственно-планировочных решений по вскрытию, подготовке и отработке запасов угля на глубоких горизонтах шахт

РГб од 1 5 ДЕК Ьзо

На правах рукоп ли ФИЛИН Александр Эдуардович

ОБОСНОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЛАЧИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ВСКРЫТИЮ, ПОДГОТОВКЕ И ОТРАБОТКЕ ЗАПАСОВ УГЛЯ НА ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТАХ ШАУТ

Специальность 05.15.02 — «Подземь. тзработка месторождений полезных ископ <х»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1990

Ра'бота выполнена в Московском государственном горном 'университете.

Научный руководитель докт. техн. лаук, проф. КУЗНЕЦОВ Ю. Н.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. КАТКОВ Г. А., канд. техн. наук, доц. СЕМЕНОВ С. Б.

Ведущая организация — институт Цеитрогипрошахт (г. МогИва).

Защита диссертации состоится « .'> . >> ^Ч-'--.-^/'; 199Г> г. / /

в /У . час. на заседании диссертационного совета К-053.12.02 в Московском государственном горном университете но ¡адресу: 117935, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан « У:'-/» . . 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. техн. наук, доц. КОРОЛЕВА В. II.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы в угледобывающих странах СНГ особенно острыми становятся вопросы совершенствования горного хозяйства шахт в соответствии с условиями перехода отраслей на рыночную экономику. При этом следует отметить, что совершенствование горного хозяйства различных групп шахт в последнее время базируется на применении прогрессивных пространственно-планировочных решений но вскрытию и подготовке шахтных полей, технологического оборудования соответствующей производительности. В связи с этим п последние годы технический прогресс в подземной добыче угля реализуется в направлении совершенствования горных работ на основе расширения области применения эффективных вариантов погоризонтной и панельной подготовки шахтных полей, столбовой системы разработки, в том числе со схемами прямоточного проветривания при выемке запасов газоносных н выбросо-опасных пластов, бесцеликовой технологии охраны подготовительных выработок и прогрессивных технологических схем очистных работ. К тому же, как показывает опыт работы глубоких шахт, разработку пластов на больших глубинах весьма осложняет фактор горного давления.

В настоящее время при существующих технологиях разработки угольных пластов на больших глубинах пока ограничено применение надежных способов охраны горных выработок. Общепризнанным в горнодобывающей практике и среди ученых-гсомехаников является способ, основанный на принципе разгрузки массива пород от горного давления. Эта тенде"ция в последнее время приобретает все большее значение в странах ^НГ и за рубежом. Однако научно обоснованных пространственно-планировочных решений с расположением выработок в разгруженных зонах и работоспособных методов определения параметров этих зон пока еще нет. Поэтому в последние годы усилия многих исследователей и производственников направлены на разработку и внедрение новых пространственно-планировочных решений, основанных на использовании принципа разгрузки массива пород, предшествующей заложению горных выработок.

Все вышеизложенное указывает на актуальность задачи обоснования прос^анственно-планировочных решений по вскрытию, подготовке и отработке запасов угля на глубоких горизонтах шахт.

Цслыо работы является разработка и обоснование комплекса пространственно-планировочных решений, обеспечивающих снижение потерь угля в охранных целиках, затрат на поддержание горных выработок и экологи чность производства.

Основная идея работы состоит в использовании разгрузочного эффекта первоочередной отработки запасов пионерного блока и восходящего порядка при синтезе прогрессивных технологических схем вскрытия и подготовки шахтных полей па глубоких горизонтах.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем. и их новизна:

отработка запасов пионерного блока на шахтах глубокого заложения реализует эффект разгрузки горного массива и обеспечивает эффективную и безопасную эксплуатацию основных вскрывающих выработок шахты глубокого заложения;

опиентация на отработку запасов угля на глубоких горизонтах шахт в восходящем порядке определяет рациональное построение топологии.сети вскрывающих и подготавливающих выработок, обеспечивающих в первую очередь повышение надежности фракционирования транспортных и вентиляционных систем шахт глубокого заложения на высокоугленосных участках месторождений;

экономико-математическая модель технологической схемы вскрытия, подготовки и отработки запасов шахтного поля на высокоугленосных участках месторождений является базой для 'обоснования рациональных параметров горных работ, минимизирующих негативные проявления фактора глубины.

Обоснованность г достоверность научных положении, выводов н рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждены достаточным объемом анализа результатов вычислительных экспериментов при реализации экономико-математических моделей ( 2500 вариантов по каждой из двух моделей); удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с данными практики ( расхождение не превышает 10 %'). . .

Научное значение диссертации заключается в разработке экономико-математической модели технологической схемы шахты с первоочередной отработкой запасов пионерного блока, которая может быть использозана для обоснования прогрессивных схем вскрытия, подготовки и разработки угольных пластов г больших глубинах.

Практическая ценность работы состоит в разработке и обосно-' чин пространственно-планировочных решений по вскрытию, подго-

тсжке и отработке запасов шахт глубокого заложения, базирующихся на использовании первоочередной отработки запасов пионерного блока, позволяющих повысить эффективность добычи полезного ископаемого за счет снижения потерь угля в охранных целиках и снижения затрат на поддержание капитальных н подготовительных горных выработок.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Рекомендации по совершенствованию пространственно-планировочных решений по подголовке и отрдботке'запасов участков шахтного поля использованы при составлении программ развития горных работ на шахте "Должанская-Кагштальная " ПО "Свердлованграцнт ". Внедрение рекомендаций обеспечивает снижение потерь полезного ископаемого и эксплуатационных затрат на подготовку и отработку выемочных участков.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и получили одобрение на симпозиуме " Современное горГюе дело: образование, наука, промышленность " ( Москва, 1996 ) и на заседаниях кафедры ТПУ Московского государственного горного университета (Москва, 1995-1996 ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научные статьи.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 5 приложений и содержит 115 страниц машинописного текста, 10 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 56 наименований.

ОТ" 10ВН0Е СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Увеличение глубины разработки на шахтах в настоящее время происходит все более интенсивно, что требует изыскания новых пространственно планировочных решений, обеспечивающих уменьшение протяженности горных выработок, сокращение количества очистных забоев, повышение нагрузки на забои и в целом на шахту. Решению этой проблемы посвящены исследования многих ученых. В работах А.С.Бурчакова, К. И. Татомира, А. С. Малкина, В. М. Еремеева, Н.К.Гринько. А. В. Старикова, М. И. Устинова, А. И. Лагеря, А. Ф. Остапенко, и. Л. Григорьева, Н. А. Рангина и др. содержится информация о направлениях совершенствования горного хозяйства шахт при переходе на глубокие горизонты, ими предложен ряд прогрессивных технико-технологических решений по данной проблеме. Резуль-

з

татом исследований Г. А. Каткова, М. А. Срсбного, В. Е. Жукова, О.В. Михсева, В. Г1. Зубова, А. Б. Ковальчука, О. В. Колоколова, К.Ф.Сапицкого, Г. М. Золотарева и ряда других ученых явились технологические решения по бесцеликовой отработке угля и принципы использования эффекта разгрузки горного массива применительно к шахтам глубокого заложения

Для достижения поставленном цели в работе решаются следующие задачи:

исследование, обобщение и систематизация технологических схем по вскрытию, подготовке и отработке запасов угля на глубоких горизонтах шахт;

синтез прогрессивных технологических схем вскрытия, подготовки и отработки угля на глубоких горизонтах шахт;

разработка технологической схемы отработки запасов пионерного блока;

экономико-математическое моделирование технологических схем по вскрытию, подготовке и отработке угля на глубоких горизонтах шахт;

анализ результатов экономико-математического моделирования;

определение области эффективного применения предложенных пространственно-планировочных решений;

расчет технико-экономической эффективности результатов исследований.

Проведенный анализ показал, что с ростом глубины наблюдается переход к отработке тонких и весьма тонких угольных пластов, в связи с чем объемы отходов производства увеличиваются. На сегодняшний момент только на шахтах Украины на поверхность выдается около 60 % породы по отношению к добываемому углю, что составляет 125-130 млн. т в год; попутно в течение года извлекается около 6 млрд. м' газа и около 800 млн. м' воды. Процент использования этих отходов пока невелик. В то же время ухудшающиеся горногеологическая база угольных месторождений и состояние шахтного фонда требуют решения ряда фундаментальных задач инженерного и производственного характера, которь1е могут быть наиболее эффективно реализованы путем рационального использования подземного технологического пространства шахт.

До настоящего времени наиболее распространенным способом охраны горных выработок было отдаление их от очистных работ за

счет оставления предохранительных нелишп. Однако оставление целиков угля в общем итоге не способствует обеспечению требуемой устойчивости выработок. С ростом глубины шахт увеличиваются размеры зон опорного давления, а следовательно, и размеры целиков угля, что ведет к потерям подготовленных запасов, осложняет работы на сближенных пластах, увеличивается опасность внезапных выбросов газа и угля, а также горных ударов.

К тому же в последнее время сформировалась положительная тенденция к отработке оставленных в целиках запасов угля. Однако извлечение временно законсервированных заиасоп угля в недрах сопряжено с определенными дополнительными затратами. Списать эти запасы можно лишь после убедительног о доказательства экономической нецелесообразности их эксплуатации.

Замечено, что целики являются объектом повышенного давления уже при распространении их зоны на глубинах 500-600 м до 120150 м. При этом приходится сталкиваться с резким еннжегшсм устойчивости кровли, интенсификацией пучения почвы, возрастанием нагрузки на крепь и рядом других негативных проявлений. В результате последних выработки приходят в нерабочее состояние, требуют неоднократного перекренления, падает нагрузка на очистные забои, возникают завалы лав. И это далеко не полный перечень последствий применения традиционных технологических схем, используемых при переходе на глубину свыше 600-700 м. К тому же целики шириной 6-15 метров не препятствуют проникновению воздуха в выработанное пространство и являются причиной возникновения эндогенных пожаров.

В работе были сформулированы основные требования к технологическим схемам' горных работ с учетом экологических последствий подземной угледобычи в особых горно-геологических условиях, комплексного освоения недр и рационального землепользования и синтезированы варианты прогрессивных технологических схем вскрытия, подготовки и отработки запасов угля на глубоких горизонтах, исходя из "Целостной концепции создания высокопроизводительной, экологически чистой, автоматизированной угольной шахты глубокого заложения ", разработанной учеными МГГУ и ИГД им. А. А. Скочинского. Согласно этой концепции принята ориентация на блоковую подготовку шахтного поля, преимущественное вертикаль-но-горнзонт 1ьное построение вскрывающих выработок. При этом, рекомендовано вести разработку свиты пластов в восходящем порядке при большой мощности пород междупластья, особенно при пологом залегании, когда эффект надработки незначителен, и реализовы-

вать восходящий порядок, как правило, в пределах одного пласта. В дополнение это дает возможность рационализировать технологические схемы водоотлива и водопользования. Изменение традиционного порядка отработки отдельных элементов запасов шахтного поля в существенной мерс позволяет эффективно управлять состоянием угле-породного массива, что также говорит о прогрессивности восходящего порядка.

В диссертации реализуется концепция первоочередного ввода в эксплуатацию так называемого пионерного блока. Целевое назначение ввода в систему пространственно-планировочных решений данного элемента шахтного поля прежде всего сводится к обеспечению возможности ускорения строительства шахты, снижения уровня потерь полезного ископаемого из-за исключения охранных целиков у центральных ( главных ) стволов, которые предложено закладывать в разгруженной зоне после отработки запасов пионерного блока на площади, соответствующей площади контура охранного целика и бермы "ззопасности. Для интенсификации отработки запасов в пределах этого контура предлагается вести очистные работы расходящимися фронтами (одновременно в восходящем и нисходящем порядке) или одновременно к границам шахтного поля по п| стиранию при погоризонтной подготовке.

При этом порядок отработки запасов в технологическом аспекте практически " жестко " связан со схемой вскрытия шахтного поля и его подготовкой. Последняя в свою очередь предопределяет системную увязку очистных и подготовительных работ в пределах выемочной ступени. Во многом и технико-технологические решения по основным процессам уже " фиксируются " характеристикой топологии сети горных выработок. Таким образом, на первой стадии реализации концепции необходима хотя бы " абрисная " проработка схемы вскрытия, подготовки и отработки запасов шахтного поля, системы разработки угольных пластов, отражения специфики использования сети горных выработок для отработки запасов в инертной среде, обогащения полезного ископаемого под землей, пылеподавления и т. д. Тем самым формируется " каркас " технологической модели шахты глубокого заложения.

Важным элементом общей техпологической цепи отработки запасов пионерного блока является вопрос " возврата " в шахту породы, полученной при строительстве блока. Одним из путей утилизации данной породы является закладка ее в в работанное пространство лав. Разумеется, возможны и другие варианты технологической ути-

Рис. 1. Принципиальная схема вскрыл;я, подготовки п отработки пионерного блока: 1- охранный целик; 2- центральные стьолы; 3- центрально-отнесенные стволы; 4- направление перемещения очистного фронта; 5-просктныс контуры охранного целика; 6-границы охранного целика (с учетом бермы безопасности).

лнзации отходов, что требует более глубокой проработки и многокритериальной оценки.

В работе рекомендована субидея двухэтапностн вскрытия запасов шахтного поля. Вскрытие запасов пионерного осуществляется центрально-отнесенными стволами (рис. 1). В целях ускорения разгрузки горного массива сначала вскрывается и отрабатывается центральная часть запасов пионерного блока. После этого появляется возможность " заложения " главных стволов уже в разгруженной от горного давления зоне.

При этом размер отрабатываемого пионерного блока по простиранию принимается равным размеру эксплуатационного блока, а по падению - равным соответствующему размеру охранного целика у цешральных вертикальных стволов, но не менее данного размера охранного целика. Отработку запасов этого блока автором предложено вести с выдачей полезного ископаемого через один из центрально-отнесенных стволов. После достижения фронтами очистных работ проектн..о контура охранного целика ( без учета ширины бермы безопасности ) к разгрузки от горного давления подработанного массива приступают к сооружению главных стволов. Когда фронты очистных работ пересекут границы проектного контура о. .данного целика, приступают к строительству надшахтных зданий и сооружений у главных стволов. Реализация " ступенчатости " в процессе вскрытия запасов пионерного блока обеспечивает высокую степень извлечения угля в контуре охранных целиков.

Далее проводятся центрально-сдвоенные стволы в подработанном массиве до отметки нижней технической границы и оборудуется околоствольный двор. Одновременно со строительством околоствольного двора проводят две-три полевые магистральные выработки до пересечения угольного пласта в центре нижней части шахтного поля. :

Вскрытие запасов остальных блоков может осуществляться по двум основным схемам, в данной работе базовой является схема с па-нел'ыюй подготовкой (рис 2). При углах падения до 35° пластов реализуется вертикально - горизонтальное построение сети вскрывающих выработок при сообщении между границами выемочных полей посредством гезенков, которые в свою очередь могут являться функциональным элементом технологической системы подземного обогащения угля. При этом объем выдаваемого на поверхность предварительно обогащенного угля по отношению к добь..ой горной массе снизпт-

£

Рис. 2. Принципиальная схема вскрытия

эксплуатационного блока.

ся до 50 - 60%. Связь отрабатываемого блока с главными стволами обеспечивается через горизонтальные магистральные выработки.

Схема подготовки запасов шахтного поля к отработке формируется сообразно схеме вскрытия. Подготовка выемочного столба к отработке запасов шахтного поля осуществляется пластовыми штреками, причем последние формируются в процессе выемки угля лавами длиной 40 - 60 м. Таким образом, выемочный столб шириной до 200 м ( а в перспективе до 300 м. ) оконтуривается двумя короткозабойными лавами, спаренными горизонтальными выработками ( штреками ), затем их оставляют для повторного использования при работе лавы с широким фронтом.

Данная технология применима для пластов мощностью 0,8 -2,5м и в рациональном варианте предполагает работу очистных забоев прямым и обратным ходом с обрушением кровли и закладкой выработанного пространства. Комбинация коротких лав, оконтуриваю-щих выемочный столб, с длиннозабойными лавами позволяет совместить по времени сроки отработки запасов выемочных столбов с закладкой и обрушением, так как при работе с закладкой интенсивность отработки пласта снижается на 40 - 50% (рис. 3).

Очистной забой оборудуется в соответствии с рекомендациями ИГД им А. А. Скочинского двухконсолыюй механизированной крепью. Под защитой задней консоли размещается распределительный пневмозакладочный трубопровод РПТ - 175, с помощью которого возводят плотный закладочный массив. Узкозахватный угольный комбайн работает по обычной схеме с погрузкой угля на забойный конвейер и далее на скребковый перегружатель ленточного телескопического конвейера типа 1ЛПТ - 80. Проходка опережающей конвейерной выработки осуществляется с помощью проходческого комбайна 4ПП2 при раздельной выемке угля и породы. Породу транспортируют по той же цепочке, что и уголь, а затем перегружают на поперечный конвейер, прокладываемый в охраняемой выработке монтажной камеры. В дальнейшем породу подают по ленточному конвейеру вентиляционной выработки к дробильно - закладочному комплексу типа "Титан-ЗМ". Одновременно с этим дополнительно по системе ленточных конвейеров подакгг породу из внутренних и внешних источников. Вентиляционную выработку возводят с отставанием вслед за подвиганием очистного забоя. Для обеспечения устойчивости кровли проходческого забоя в выработанном пространстве возводят закладочный массив. V

ю

Зона частичной ндн полной захладкн ^Т^—^УЛава 200 и. ? ', ' ; Уголь |/ . •', " 4

/ |Оп^точнин ; ' / ? '/,/'/' ^ штрек , - ;

о

о

Рис. 3. Схема подготовки и отработки запасов выемочных участков в эксплуатационном блоке

Справ,1 от вентиляционной выработки образуют присекаемую выработку, которую заполняют дробленым углем, предварительно обработанным атипирогенами. Это позволяет возводить вентиляционную выработку в разгруженной зоне и тем самым обеспечить его безремонтное содержание в течение всего срока отработки запасов столба Безремонтному содержанию конвейерной выработки также способствует создание разгрузочной зоны, причем с одной стороны выработка охраняется за- чдочным массивом, а с другой - разгрузочными скважинами.

Очистные забои, которые работают с обрушением кровли в выработанном пространстве, оборудуются высокопроизводительными механизированными комплексами нового технического уровня.

Зриешировочные расчеты по методике ИГД им. А. А. Скочнн-ского показал», что применение данной технологической схемы отработки запасов даст возможность получить нагрузку на очистной забой с обрушением до 1000 - 1600 т/сут., а на очистной забой с закладкой до 600 - 800 т/сут. Нагрузка на одно выемочное поле с 4 очистными забоями может составить 3000 - 5000 т/с>т., то есть обеспечивается плановая суточная добыча шахты средней производственной мощыо-сти при разработке одного пласта.

Достоинством исследуемой технологической схемы является минимизация негативных последствий пучения пород почвы на глубоких горизонтах в результате закладки выработанного пространства. И, естественно, отработка запасов выемочных столбов в сочетании коротких и длинных забоев способствует снижению уровня эксплуатационных потерь угля.

Для обоснования рациональных параметров технологической схемы шахты глубокого заложения и области его эффективного применения автором выполнены комплексные исследования на базе экономико-математического моделирования.

В целях повышения надежности результатов исследования па-, раметров использовались различные критерии оптимальности пространственно-планировочных решений. В качестве таковых были приняты суммарные капитальные затраты, суммарные эксплуатационные затраты и себестоимости добычи одной тонны угля.

Первый из критериев представляет собой сумму всех капитальных затрат, "еобходимых для вскрытия, г дготовки и отработки запасов в блоке:

Графики зависимости капитальных затрат от глубины работ

Глубина пласта, м

ч

К 0«Щ.= £ Кш ,

1=1

где К„, — капитальные затраты на шахте по ¡-му элементу п-го сравниваемого варианта.

Второй критерий оптимальности являет собой сумму всех эксплуатационных затрат за полный период отработки блока:

р

н

где ,,, — эксплуатационные расходы на шахте по .¡-му элементу п-го сравниваемого варианта; Т —: время на отработку запасов в блоке.

При этом учитывалась расчеты, связанные с двухэтапностыо отработки запасов, и соответственно время на отработку пионерного блока и оставшихся запасов в блоке.

Третий из критериев представляет собой отношение суммарных эксплуатационных затрат к промышленным запасам:

о

С обит

С, ТОННЫ --- .

Реализация экономкко-магсматнческой модели исследуемой технологической схемы глубокой шахты производилась по специальному алгоритму, разработанному автором.

Реализация на ПЭВМ разработанной экономико-математической модели с целью установления связи параметров с глубиной разработки осуществлялась путем исследования двух вариантов модели: с первоочередной отработкой запасов пионерного блока и с оставлением охранного целика под вертикальные стволы (базовая модель). В результате реализации модели были установлены зависимости суммарных капитальны затрат (рис. 4) и суммарных эксплуатационных затрат (рис. 5) от глубины работ, а также установлена зависимость между глубиной залегания пласта и годовыми эксплуатационными затратами при отработке запасов пионерного блока (рис. 6). • -

и

Графики гаиясииости Эксплуатационных затрат от глубины работ

Глубина пласта, ы

Область эффективного применения технологической схемы искры 1ия, подтговки п огработкн запасов с вводом в качестве элемент шахтного поля пионерного блока определялась при глубинах залегания пласта от 600 до 2000 м для шахт, заложенных на пластах пологою залегания ( угол падения пласта при расчетах равен 10°), мощности пласт:» 1,0 м. Анализ зависимости капитальных затрат от глубины залегания г.паста показывает, что капитальные затраты при технологии «скрытия. 1.о^гзговки и отработки запасов с первоочередной отрабогкой запасов пионерного блока превышают капитальные затраты при баювом варианте до глубины 1400 м, после чего картина связи меняется на противоположную.

Изменение глубины залегания пласта сказывается на уровне ■жен. аиншонных за грат при добыче угля в пионерном блоке, при этом явно прослеживается тенденция к снижению этого показателя с увеличением глубины. Однако капитальные затраты при этом растуг.

Получены зависимости таких показателей, как суммарные капитальные 'пираты, суммарные эксплуатационные затраты и себестоимость добычи одной тонны угля от глубины залегания пласта И, а также установлена зависимость между глубиной залегания пласта и годовыми эксплуатационными затратами, а также капитальными вложениями при отработке пионерного блока.

Автором установлено чт^ при угле залегания пласта 10°, размерах эксплуатационного блока по падению 3000 м, а по простиранию 4000 м, мощности пласта 1,0 м применение технологической схемы вскрытия, подготовки и отработки запасов с пионерным блоком является рациональным во всем диапазоне глубин залегания пласта ог 600 до 2000 м. При этом все исследуемые технико-экономические показатели с увеличением глубины залегания пласта.существенно улучшаются в отлпчие от рс¡ультагов исследования базовой модели.

Согласно графику зависимости между годовыми эксплуатационными затратами и глубиной работ в пионерном блоке минимальное, значение эксплуатационных затрат приходится на глубину 2000 м, что говорит о необходимости и возможности совершенствования на данном этапе технологических схем вск^тия, подготовки и отработки запасов, основанных на концепции первоочередной отработки запасов пионерного блока. При этом отметка 2000 м не является экстремумом на минимум и позволяет автору предположить дальнейшее снижение уровня исследуемых технико-эканомические показателей с увеличением глубины ведения горных работ.

Vaj f$Ad 'mrdivt

Несмотря на существенное превышение капитальных затрат при реализации технологии вскрытия, подготовки и отработки запасов с пионерным блоком по сравнению с базовым вариантом, эксплуатационные затра]Ы на работы при глубинах от 600 до 1400 м ниже при первоочередной отработке запасов пионерного блока, чем при базовом варианте. Однако при росте глубин, начиная с 1400 м, значения капитальных затрат при этом и базовом варианте технологии вскрытия, подготовки и отра гки запасов имеют характер диаметрально противоположного изменения.

Анализ основного параметра - себестоимость добычи одной тонны угля - показывает, что технология вскрытия, подготовки и отработки запасов с первоочередной отработкой пионерного блока имеет j ¡чительный разрыв с базовым вариантом на протяжении всего исследуемого диапазона глубины залегания пласта.

В работе произведена оценка экономической эффективности внедрения рекомендуемой технологии вскрытия, подготовки и отработки запасов с новым элементом шахтного поля - пионерным блоком, применительно к условиям шахты " Дояжанская-Капитальная " ПО "Свердлованграцнт", которая отрабатывает пласты и Ь мощностью 1,1 и 0,7 м на глубинах 685 и 910 м.

11епосрсдственно к расчету экономической эффективности принимался пласт 1„в по формуле

Э = ((С,-С.О „К-КО'Е^Агод+Э™,

где С[ - себестоимость добычи угля по шахте fio базовому варианту, руб/ т;

С1 - себестоимость добычи угля по предложенному варианту, руб/ т;

К| - удельные приведенные капитальные вложения по шахте по базовому варианту, руб/ т;

К2 - удельные приведенные капитальные вложения по шахте по исследуемому варианту, руб/ т;

Е,, - норматив приведения затрат, Е,, = 0,15;

Эк« - косвенный экономический эффект, 3toc = 0.

Расчеты показали, что экономический эффе-г может ci .тавить 2334600 руо/ год от внедрен!..< технологии вскрытия, подготовки и отработки запасов с пионерным блоком на шахте "Должанская-Капитальная" (в :нах до 1991 года).

ЗАКЛЮЧЕНИИ

Диссертация .является научной квалификационной работой, к которой содержится решение задачи обоснования прогрессивных престрапсгвенно-планнровочных решений по вскрытию, подготвке и ограбогке шахтных полей на глубоких гориюнтах на (ше неш\п.<о-вания первоочередной отработки запасов пионерного блока и реализации восходящего порядка ра'р.н'опеп пластов, имеющей существенное значение для угольной промышленности СНГ.

Основные научные выводы и практические результаты ¡акл:о-чаюгея в следующем:

1 .показано, что разработка угольных пластов на глубоких горизонтах и осложнение горно-геологических условий характеризуются снижением эффективности применяемого в настоящее время оборудования и главное - технологией вскрытия, подготовки и отработки при увеличении горного давления и связанных с ним нег ативных проявлений при отработке месторождений;

2.в результате исследований выявлена необходимость нового подхода к обоснованию прострамсткенно-планиророчпых решений по искри п.ю, подготовке и отработке запасов угля на больших глубинах, обеспечивающих существенное снижение потерь угля в недрах, погашение безопасности ведения горных работ, снижение затрат на рт-1;от!.1 по подлер'.'.-аншо подготовительных выработок и выдачу горной часом на поверхность;

3 предложенные вариант!.! технологических схем вскрытия, подготовки и отработки зппасоз угля на больших глубинах, отличаются универсальностью в плане применения традиционного горношахтного обору, )паиия и наличием резервов для технического перевооружения шахт;

4.разраС>огарная технологическая схема вскрытия, подготовки и о:пабот;с,ч запасов шахт глубокого заложения базируется на первоочередной отработке запасов пионерного бпкз с размерами по падению, соответствующими размеру охранного целика, а по простора ншо — длине эксплуатационного блока;

5.предложено по окончании отработки запасов пионерного блока заложение нентрхтыю-сдвоенных стволов осуществлять в разгруженной зоне горного массива, что исключает потери угля и охранных целиках;

6.восходящий порядок разработки пластов на пысокоугленос-ны\ у частках месторождений, реализуемый в предложенных вариантах технологических схем вскрытия, подготовки и отработки запасов шачг глубокого заложения, обеспечивает заблаговременную разгрузку углевмошающего массива ог напряжений, его дегазацию и осушение. При данном порядке определяющим является вертикально-горизонтальное построение сети вскрывающих и подготавливающих выработок;

7.разработана экономико-математическая модель технологической схемы шахты глубокого заложения для определения ее рациональных параметров я области эффективного се применения;

8.Н результате анализа результатов экономико-математического моде 'ироиания получены установлено, что при угле падения пласта 10е, размерах эксплуатационного блока по падению 3000 м, а по простиранию 4000 м, мощности пласта 1,0 м применение технологической схемы вскрытия, подготовки и отработки запасов с использованием пионерного блока является рациональным во всем диапазоне глубин залег ания пласта от 600 до 2000 м. При этом все исследуемые технико-экономические показатели с увеличением глубины залегания нласга существенно улучшаются, в то время как аналогичные показатели базовой модели традиционной технологии имеют тенденцию к линейному " ухудшению " с глубиной;

9.несмотря на существенное превышение капитальных затрат при применении технологической схемы вскрытия, подготовки и отработки запасов с задействован: .1 пионерного блока по сравнению с базовым вариантом эксплуатационные затраты на ведение горных работ на глубине от 600 до 1400 м ниже при варианте технологической схемы с пионерным блоком. В то же время, начиная с глубины 1400 м наблюдается тенденция к снижению затрат на реализацию варианта с пионерным блоком;

10.расчетный годовой экономический эффект от практической реализации технологической схемы вскрытия, подготовки и отработ-' кн запасов с использованием пионерного блок? ч условиях шахты " Должанская-Капитальная " составляет 2,34 млн. руб. ( в ценах до 1991г.).

Основные положения диссертации изложены в следующих работах автора:

1 .Фил..п А. Э. Основные принципы совершенствования пространственно-планировочных решений по вскрытию и подготовке запасов глубоких ш т. (ГИАБ № 4). М.: МГГУ, 1995.

2. Филип Л. Э. Рационализация технологических схем гоппых работ с учетом фактора ресурсосбережения. (ГИАБ Л'/Б). М.: МГГУ, 1995.

3. Филни А. Э. Особенности проектирования глубоких шахт. Депонированная рукопись № 27/9-251, М.: МГГУ, ГИАС № 4, 1996.

4. Филин А. Э. Алгоритм реализации экономико-математи-ческон модели технологической схемы шахты глубокого заложения. Депонированная рукопись Л° 27/9-252. М.: МГГУ, ГИАБ ЛЬ 4, 1900.

Подписи/га п печать 19.1 ¡.1996 г. Формат 60x90/10 Соъси 1 псч. л. Тираж 100 экз. Заказ Л1> 24.

'Гшюграфия Московского государственного горного университета. Ленинский проспект, 0