автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Обоснование способов повышения эффективности технологии добычи угля при открытой разработке обводненных месторождений

Введение

1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования

1.1 Анализ состояния технологии открытой угледобычи при разработке обводненных месторождений

1.2 Основные исследования и практические результаты в области развития бестранспортной технологии при разработке обводненных месторождений

1.3 Цель, задачи и методы исследований

2. Исследование влияния горно-геологических условий на технологию ведения горных работ

2.1 Горно-геологическая характеристика Ерковецкого месторождения

2.2 Исследование влияния на технологию ведения горных работ степени обводненности вскрышного массива

2.3 Определение технологических возможностей Ерковецкого разреза

3. Обоснование технико-технологических решений, обеспечивающих высокопроизводительное функционирование разреза

3.1 Обоснование оптимальных параметров длины фронта работ на участках разреза

3.2 Совершенствование технологических схем ведения горных работ в условиях обводненных месторождений

3.3 Концентрация горных работ на разрезе при бестранспортной системе разработки

4. Реализация разработанных технико-технологических решений на разрезе «Ерковецкий-1»

4.1 Метод поэтапного совершенствования технологической системы разреза

4.2 Практическая реализация технологических преобразований Заключение

Список используемой литературы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Угольные месторождения региона характеризуются высокой степенью обводненности. Ерковецкое месторождение по условиям залегания и объему запасов угля (1,5 млрд. т.) является одним из перспективных месторождений Дальнего Востока. В настоящее время на месторождении эксплуатируется разрез «Ерковецкий-1». Объем добычи на разрезе составляет 2,5 млн.т. в год, который необходимо довести до проектной производственной мощности -4,5 млн. т. угля в год.

На разрезе используется бестранспортная система разработки, но сильное обводнение месторождения усложняет технологический процесс добычи и повышает себестоимость тонны угля на

20-25%. Высокие затраты на добычу обусловливают и высокую отпускную цену. В ближайшие 15-20 лет планируется строительство еще двух разрезов -«Ерковецкий-2», «Ерковецкий-3». В связи с этим продукция разрезов, отрабатывающих обводненные месторождения, становится неконкурентоспособной даже в своем регионе в сравнении с привозным углем. В этих условиях необходимо снижение затрат на добычу угля, которые в основном (60-65%) формируются в технологическом процессе отработки запасов угля.

Поэтому исследование условий эксплуатации обводненных месторождений для обоснования технико-технологических решений, способствующих снижению затрат на добычу угля является актуальной научно-практической задачей.

Цель работы. Разработка способов повышения эффективности технологических процессов добычи на угольных разрезах в условиях обводненных месторождений.

Идея работы заключается в том, что эффективность технологии открытой угледобычи в условиях обводненных месторождений достигается увеличением интенсивности отработки вскрышных забоев при одновременном сокращении фронта работ и ускоренном обновлении рабочего фронта и отвального массива.

Объект исследования. Угольный разрез с высокой степенью обводненности, использующий бестранспортную систему разработки.

Предмет исследования. Параметры технологических схем интенсивной бестранспортной отработки обводненных месторождений.

Основные задачи исследования:

1. Определить особенности поведения массива горных пород при разработке обводненных месторождений по бестранспортной технологической схеме.

2. Выявить факторы вредного воздействия обводненности массива на технологический процесс добычи угля.

3. Обосновать новые технико-технологические решения, обеспечивающие повышение эффективности добычи угля при разработке Ерковецкого месторождения, рассчитать их эффективность и определить область применения.

Научные положения, представленные к защите:

1. Эффективность горных работ при бестранспортной разработке месторождения, с водопритоком в разрез - 45-50 тыс.м^/сут. и песчано-глинистыми породами вскрыши достигается при условии обновления рабочего фронта и отвального массива за 4-5 месяцев, что обеспечивается оптимальным соотношением длины фронта работ и скорости его подвигания.

2. Рост эффективности горных работ на обводненных месторождениях при бестранспортной системе разработки обеспечивается разделением фронта работ на оптимальные по длине блоки, увеличением количества экскаваторов и их производительности, укладкой дренирующих пород на подошву карьера в выработанном пространстве с минимальной высотой возможного подтопления отвального массива. .

Научная новизна работы:

1. Определено оптимальное соотношение между длиной фронта работ и скоростью подвигания заходки в зависимости от размеров водопритока в карьерное поле и физико-механических свойств пород.

2. Установлены параметры технологической схемы, позволяющие в конкретных горно-геологических условиях обеспечить высокие технико-экономические показатели и безопасность работ.

3. Установлена необходимая и достаточная высота дренажного слоя в выработанном пространстве, составляющая 5-6 м.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждаются:

• представительным объемом статической информации и экспериментальных данных;

• положительными результатами при внедрении разработок;

• удовлетворительной сходимостью результатов аналитического решения и натурных экспериментов.

Практическая ценность работы:

1. Разработаны эффективные технологические схемы ведения работ, позволяющие разрезу «Ерковецкий-1» достичь проектной производственной мощности 4500 тыс.т. в год тремя действующими добычными участками без строительства запроектированных ранее двух дополнительных участков.

2. Обоснованы рациональные параметры дренажного слоя во внутреннем отвале, снижающие вредное влияние водонасыщенности вскрышного массива на эффективность и безопасность горных работ. 6

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на технических совещаниях ОАО «Дальвостуголь», семинарах по преобразованию угольных предприятий ОАО «Междуречье», ОАО «Ур-галуголь»; научных семинарах НТЦ-НИИОГР (1997-1999 гг.).

Публикации. Основные положения исследований опубликованы в 5 статьях.

Объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка использованной литературы, изложенных на 105 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 14 таблиц.

Выводы:

1. Преобразования в структуре открытой угледобычи целесообразно производить по этапам, которые предусматривают первоочередные действия с учетом взаимоувязывания элементов структуры: техника, технология, персонал, управление.

2. Сравнительный анализ вариантов развития разреза «Ерковецкий-1» относительно экономической эффективности определил преимущество ведения горных работ на разрезе тремя участками по предлагаемому второму варианту.

94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технические и технологические разработки способов повышения эффективности технологии открытой добычи угля в условиях обводненных месторождений, что имеет существенное значение для решения важной прикладной задачи формирования высокопроизводительных технологий горнодобывающего производства.

Основные научные выводы и практические рекомендации диссертации заключаются в следующем:

1. Установлено, что для условий обводненных месторождений с водопритоком 45-50 тыс.м3/сут. и породами, до 80-85% представленными глинами и песками, необходимо процесс обновления рабочего и отвального массива производить в течение 4-5 месяцев.

2. Обоснованы параметры рабочей зоны разреза по условиям минимизации затрат и устойчивости бортов: оптимальная длина фронта работ при одно-фланговом вскрытии месторождения — 800-1200 м, двух фланговом — 1600-2200 м; скорость подвигания фронта работ— 140 м/год.

3. Достижение технико-технологических параметров разрезов, позволяющих повысить конкурентоспособность углей обводненных месторождений, обеспечивается путем интенсификации и концентрации горных работ в пределах рабочего фронта при условии разделения его на блоки и рациональной расстановки экскаваторов.

4. При повышении интенсивности и концентрации горных работ на действующих участках в соответствии с предлагаемой схемой объем добычи может

95 достигнуть проектной мощности Ерковецкого разреза - 4,5 млн.т. в год без строительства дополнительных участков.

5. В условиях эксплуатации обводненных месторождений при существующей на разрезе системе водоосушения, дренирование воды во внутреннем отвале с достаточной надежностью обеспечивается укладкой на подошву карьера слоя дренирующих пород высотой 5-6 м.

6. Сравнительный анализ экономической эффективности проектного и рекомендуемого вариантов развития разреза показывает, что рекомендуемый вариант развития, реализуемый тремя добычными участками, обеспечивает более высокие технико-экономические показатели, чем запланированные по проекту и рассчитанные на работу пяти участков. При этом себестоимость добычи угля снижется на 20%, производительность труда рабочего повышается на 30-35%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сандалов В.М., Шкляев А.Н. Обеспечение эффективной деятельности предприятий путем преобразования организационной и технологической систем //Проблемы реструктуризации угледобывающих предприятий: Труды НИИОГР. Вып.З. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - С. 20-22.

2. Сандалов В.М., Хохряков B.C. Эффективная разработка обводненных месторождений по бестранспортной технологии (на примере Ерковецкого разреза): Препринт. - Екатеринбург: УрО РАН, 2000. - 16 с.

96

3. Сандалов В.М. Совершенствование технологической схемы разработки на разрезе «Ерковецкий-1». Рукопись депонирована в изд-ве МГГУ, №271 от 14 октября 1999 г. - 5 с.

4. Сандалов В.М. Возможные перспективы развития разреза «Ерковецкий-1». Рукопись депонирована в изд-ве МГГУ, №272 от 14 октября 1999 г. - 4 с.

Гусев А.И., Сандалов В.М. Квалифицированный персонал - основа эффективной работы предприятия // Научные сообщения НТЦ-НИИОГР. Вып. 1. -Екатеринбург: УрО РАНД 999. - С. 59-60.

97

1. Кузнецов В. И. Развитие и совершенствование бестранспортных схем экскавации в Кузбассе // Уголь. 1990. - №5. - С. 27-28.

2. Чайкин А. В. Эколого-экономические проблемы Ерковецкого угледобывающего комплекса // Наша жизнь. 1999. - №4. - С. 5.

3. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. -М.: Недра, 1968., 639 с.

4. Ржевский В.В., Трубецкой К.Н. Задачи горной науки в области открытой разработки месторождений полезных ископаемых // Горный журнал. -1988. -№1. -С.21-24.

5. Ржевский В.В. Открытые горные работы.: Учебник для вузов. В 2-х ч. -М.: Недра, 1985. 549с.

6. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М.: Недра, 1980. -430с.

7. Анистратов Ю.И. Определение границ отработки месторождений полезных ископаемых открытым способом // Горный журнал. -1996. -№11-12.-С. 24-27.

8. Арсентьев А.И Принятие решения о параметрах карьеров: Учебное пособие. -Л.: ЛГИ, 1982. -60с.

9. Арсентьев А.И., Полищук А.К. Развитие методов определения границ карьеров. -Л.: Наука, 1967.-94с.

10. Ю.Арсентьев А.И., Шпанский О.В., Константинов Г.П. Определение главных параметров карьеров. -М.: Недра, 1976.- 213с.

11. Виницкий К.Е. Оптимизация технологических процессов на открытых98разработках. -М.: Недра, 1976.- 280с.

12. Гринько Н.К., Архипов H.A. Повышение технического уровня угольной промышленности. М.: Недра, 1991. - 256с.

13. Антоненко JI.K., Зотеев В.Г. Пути интенсификации горных работ на глубоких карьерах.// Совершенствование технологии разработки железорудных месторождений открытым способом: Сб. научн. тр. №84/ ИГД МЧМ СССР. Свердловск, 1986. - С. 5-17.

14. Томаков П.И. Система разработки крутых пластов угля с внутренним отвалообразованием // Новые направления в технике и технологии открытых горных работ / Научные труды МГИ, сб. 51. М.: Недра, 1965. -С. 67-73.

15. Ермолаев В.А. Развитие технологии открытой угледобычи при разработке сложно структурных месторождений / Дисс. докт. техн. наук. -М. 1996. -340 с.

16. А. с. 1828496 A3 (СССР), Е 21 41/26. Способ отвалообразования / В.А. Ермолаев, А.Н. Ревков, О.Л. Новоселов (СССР). № 4909172/03; Заявлено 11.02.91; Опубл. 15.07.93, Бюл. №26.

17. Проноза В.Г. Интенсификация процесса многократной перевалки навалов драглайнами // Уголь. 1998. - №5 - С. 31 -33.

18. Кузнецов В.И., Виницкий К.Е., Нецветаев А.Г. Совершенствование открытого способа добычи угля в Кузбассе: Обзор. ЦНИЭИуголь.991. М.:-1991.-54с.

19. Кузнецов В.И., Ташкинов A.C., Бирюков A.B. Предпосылки перехода к карьеру нового технологического уровня // Уголь. -1996. -№1.-С. 4244.

20. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. -М.:НедраД982.-414 с.

21. Новые решения в технологии ведения горных работ на разрезах Кузбасса / В.И. Кузнецов, В.А. Ермолаев, A.C. Ташкинов, A.C. Ненашев. -Кемерово: Кемеровское книжное издательство, 1994. -150 с.

22. Определение главных параметров карьера / Арсентьев А. И., Шпанский О.В., Константинов Г.П. и др. -М.: Недра, 1976. 213 с.

23. Астахов A.C. Динамические методы оценки эффективности горного производства. -М.: Недра, 1973,- 272с.

24. Ганицкий В.И. Организация и управление горным производством -М.: Недра, 1991.- 363 с.

25. Астахов A.C., Каменецкий JI.E., Чернегов Ю.А. Экономика горной промышленности. М.: Недра, 1982. - 407с.

26. Краснянский T.JI. Проектирование экономического механизма функционирования угольной промышленности в условиях100реструктуризации отрасли Диссертация на соискание ученой степени доктора экономических наук - М.: МГГУ, 1994. -235с.

27. Резниченко С.С., Подольский М.П., Шихмина А.Н. Экономико-математические методы и моделирование в планировании и управлении горным производством. М.: Недра. -1991. - 429с.

28. Родионова В.Н. Система организации производства на промышленных предприятиях в современных экономических условиях. Автореферат дис. на соиск. уч. степ. д. э. н. -Воронеж. -1996. -35с.

29. Яковлев B.JI. Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров. М.: Наука, 1989. -248с.

30. Яновский А.Б. Основы реструктуризации угольной промышленности России. -М.: Недра, 1995. -345с.

31. Пчелкин Г.Д., Молдабаев С.К., Студинский Н.М. Оптимизация параметров бестранспортной технологии разработки разнопрочного массива // Горный журнал Изв. ВУЗов. 1990. - №2. - С. 26.

32. Доклады заседания секции нерудных строительных материалов НТО «Стройиндустрия» по теме «Разработка обводненных месторождений нерудных строительных материалов экскавационным оборудованием» / Экспресс-информация. Отечественный опыт Выпуск 5. М., 1983.101

33. Гриднев А.П., Терещенко А.П. Интенсификация добычи угля открытым способом // Уголь. 1987. - №8. - С. 23.

34. Щадов М.И., Виницкий К.Е. Приоритетные направления развития техники и технологии на открытых работах на 13-ю пятилетку: Обзор / ЦНИЭИуголь М., 1990 - 23 с.

35. Щадов И.М. Выбор мощного вскрышного оборудования на разрезах // Уголь. 1995.- №8. -С. 25.

36. Теория и практика открытых разработок. М.: Недра, 1979. - 636 с.

37. Радченко В.Ф. Пути эффективной разработки Ерковецкого разреза // Уголь. 1996. - №11. - С. 21.

38. Демин A.M. Устойчивость открытых горных выработок и отвалов. -М.: Недра, 1973.-230 с.

39. Мордухович И.Л., Сепнов Н.П., О целесообразности создания длинностреловых моделей мощных шагающих драглайнов // Уголь. -1987. -№1.-С. 24.

40. Корсунский Г.Я., Несвитайло Н.В., Рачковский А.Ф. Определение производительности драглайна при селективной выемке // Горный журнал Изв. ВУЗов. 1984. - №7. - С. 15-19.

41. Эскин B.C., Емец H.H., Пятак В.М., Леляков И.И. Планирование102производительности мощных горно-транспортных комплексов на карьерах // Горный журнал Изв. ВУЗов. 1988. - №5. - С.-29.

42. Васильев М.В., Саканцев Г.Г., Нейфельд А.Г. Условия и перспективы применения драглайнов в железорудной промышленности // Горный журнал. 1983. - №5. - С. 15.

43. Гриднев В.А. Перспективы применения бестранспортных систем разработки с использованием экскаваторов большой единичной мощности // Уголь. 1982. - №3. - С. 30-32.

44. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах. НИИОГР Челябинск, 1991 часть II стр. 328.

45. Носырев М.Б., Карякин A.JL, Коткарев A.B., Холкин В.А. Выбор оптимальной схемы работы экскаватора драглайна // Горный журнал Изв. ВУЗа. -1983. №10.-С. 13

46. Разработка специальной технологии добычи углей из обводненных месторождений Отчет о НИР Московский государственный строительный университет М., 1994. 98 с.

47. Радченко В.Ф. Опыт осушения Ерковецкого месторождения // Уголь. -1997.-№10.-С. 13.

48. Кузнецов Н. Н., Маляренко В. М., Колодин И. М. Повышение эффективности горных работ на разрезах «Бородинский 1» и «Бородинский» // Уголь. - 1986. - №5. - С. 28-29.

49. Еремин Г. А., Наумов В. Г., Щадов И. М. Бестранспортная селективная разработка вскрышных пород разреза «Восточный» // Уголь. 1988. -№10. - С. 29-32.

50. Козьмин JI. С. Опыт ведения горных работ по породам, склонным к103оползням // Уголь. 1987. - №4. - С. 29-30.

51. Козьмин J1.C. Опыт борьбы с оползневыми явлениями //"Уголь. 1983. -№6. - С. 33-35.

52. Новожилов М.Г., Эскин В.Г., Емец H.A. Обоснование технологии и параметров комбинированного способа разработки горизонтальных месторождений // Горный журнал Изв. ВУЗов. 1985. - №5. - С. 44.

53. Тарон В.И. Совместное применение бестранспортной и транспортно-отвальной систем разработки // Уголь. 1988. - №4. - С. 28.

54. Анпилогов А. Е. Бестранспортная система разработки с применением мощных бульдозеров // Уголь. 1988. - №8. - С. 37-38.

55. Щапов Ю. С., Володин В. В., Кавыршин А. В. Эффективный способ открытой разработки пластовых месторождений горизонтального и пологого залегания // Уголь. 1990. - №1. - С. 17-20.

56. Дробин В. Н. Совершенствование бестранспортной системы разработки // Уголь. 1983. - №3. с. 28-30.

57. Кузнецов В.И. Научное обоснование преобразования производственного объединения по открытой разработке угольных месторождений в эффективную компанию: Дис. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук. -Кемерово, 1997. 51с.

58. Кузнецов В.И., Галкин В.А., Макаров A.M., Пикапов В.А. и др. Преобразование производственного объединения в эффективную угольную компанию, Челябинск, РЕКПОЛ. -1997. -64с.

59. Кузнецов В.И. Реструктуризация угледобывающего объединения / НИИОГР. Челябинск: Рекпол, 1997. -91 с.

60. Малышев Ю.Н. Зайденварг В.Е., Зыков В.М. и др. Реструктуризация104угольной промышленности (Теория. Опыт. Программы. Прогноз.): Компания "Росуголь". -1996г. -536с.

61. Макаров A.M. Плюсы кризиса. // Проблемы реструктуризации угледобывающих предприятий: Труды НИИОГР. Вып.2. Челябинск, 1997.-С.29-30.

62. Макаров A.M., Пикалов В.А Соколовский A.B. Бизнес-план -надежное средство поиска эффективной стратегии предприятия // Уголь. 1997. -№1. - С. 44-46.

63. Макаров A.M. Теоретические основы и методы обеспечения жизнеспособности угледобывающего предприятия. Диссертация на соиск. докт. техн. наук. Челябинск. -1997. -202с.

64. Макаров A.M. Российское угледобывающее предприятие: от существующего к жизнеспособному. Екатеринбург, УрО РАН. -1997. -100с.

65. Преобразование производственного объединения в эффективную угольную компанию / Под ред. В.И. Кузнецова. Челябинск, 1997. -52с.

66. Козовой Г.И. Организационно-технологическое обеспечение инновационной деятельности угледобывающего предприятия. -Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук -Санкт-Петербург.-1998.-244с.

67. Аганбегян А.Г. Управление социалистическими предприятиями: вопросы теории и практики. М.: Экономика, 1979. - 447 с.

68. Галкин В.А., Кузнецов В.И., Козовой Г.И. Управление преобразованием производственного объединения по открытой105угледобыче в эффективную компанию. Челябинск: РЕКПОЛ, 1997. -60с.75.3айденварг В.Е. и др. Угольная промышленность за рубежом. -М.: -1993.

69. Кузнецов В.И., Галкин В.А., Макаров A.M. О стандартах эффективности. //Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: Моск. Гос. горн. Ун-т. -1996. -с.150-151.

70. Кузнецов В.И., Галкин В.А., Макаров A.M., Пикалов В.А. и др. Управление преобразованием производственного объединения по открытой угледобыче в эффективную компанию. Челябинск, РЕКПОЛ. -1997. -50с.

71. Отраслевая инструкция экономической эффективности капитальных вложений в угольной промышленности / Астахов A.C., Кропачев В.А., Хохряков B.C. и др. -М.: ЦНИЭИ уголь, 1975.

72. Евтушенко А.Е., Красильников Б.В., Прокопенко С.А. Актуальные проблемы отрасли: Основные направления структурной перестройки угольной промышленности Кузбасса. //Уголь. -1995. -№9.