автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Поддержание мощности действующего шахтного фонда за счет вовлечения в повторную разработку ранее оставленных угольных пачек мощных пластов

МИНИСТЕРСТВО НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАРАГАНДИНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 622.272.6

МИРНЫЙ Иван Яковлевич

ПОДДЕРЖАНИЕ МОЩНОСТИ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ШАХТНОГО ФОНДА ЗА СЧЕТ ВОВЛЕЧЕНИЯ В ПОВТОРНУЮ РАЗРАБОТКУ РАНЕЕ ОСТАВЛЕННЫХ УГОЛЬНЫХ ПАЧЕК МОЩНЫХ

ПЛАСТОВ

(};з примере Промышленного участка Карагандинского бассейна)

Специальность 05.15.02 "Подъемная разработка полезных ископаемых"

Д И С С Е Р Т А Ц И Я на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Караганда-1993

Работа выполнена в Государственном проектном институте "Карагандагкпрошахт", Карагандинском ордена Трудового Красного Знаиени политехническом институте.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор РОГОВ Евгений"Иванович

кандидат технических наук ИСПАЕВ Издулей Абылкасович.

Ведущее предприятие - производственное объединение по добыче угля "Карагандауголь".

Защита состоится "/У "фс^иифэгг. в 14 час. на заседании специализированного Совета Карагандинского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института по адресу: 47007Ь, г .Караганде, Бульвар Мира, Ь6, Главный корпус, кснфе-ренцзвл (ауд.221).

Диссертация в форме научного доклада разослана 0 1993г.

Отзывы на диссертацию в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направить по адресу Специализированного Совета.

С диссертацией в форие научного доклада можно ознакомиться в библиотеке института.

Учений секретарь специализированном

Совета, канд.техн.наук, доцент ^^Луу^^/Ь.В.Суслов

'¿О',:, ;. лл БИБЛИОТЕКА

г* 1)

ОБЩАЯ ХАРАКТЬРИС'ГИКА РАБОТЫ

Б диссертации, представленной в форме научного доклада,дается краткое содержание опубликованных в 1983-1991 гг. работ автора по результатам выполненных;, им научных исследований.

Актуальность работы

"Постоянно возрастающая потребность в тояливно-енем-ети-и-е-с-«их ресурсах требует увеличения одной из главных ее составляющих - добычи угля. Это, з свою очередь, вызывает необходимость ¡разработки месторождений с-более сложными-горно-геологическими условиями и 'месторождений в труднодоступных :или неосвоенных районах,-'что приводит "К увеличению затрат :на разведку, добычу и -переработку угля 31 остро стявит -вопросы охраны 'недр. Однако и на эксплуатируемых месторождениях существующий уровень потерь при добыче угля остается еще сравнительно высоким, допускается выборочная отработке запасов и неоправданная их консервация.

Такая ситуация весьма характерна для Карагандинского бассейна, где на каждую тонну добытого.угля приходится 0,7 т потерянного. Зто объясняется: несовершенством технологии ведения горныхработ,, особенно при отработке мощных плястоя, п период с 1910 по 1965гг.; оставлением различного рода целиков угля для охраны торных 'выработок, -промышленных и социально-культурных . объектов >на поверхности; неоправданной подработкой менее хонди-цисннь'-х запасов в мэломощнкх пластах.

Вместе с тем значительное число шахт., особенно на. Промышленном! участке Карагандинского 'бассейна, имеют ограниченна оо~ ласы угля, не имеют свободных шахтных полей для прирезки,-а следовательно, -и перспективы их развития. Для продления срока службы шахт необходимо ускоренное вовлечение в разработку ранее оставленных 'в недрах запасов угля. Существенным резервом может

быть и вовлечение в разработку забалансовых запасов, часть, из которых в связи с развитием техники и технологии угледобычи и Увеличением обогатительных мощностей может быть переведена б балансовые. С целью поиска таких резервов была проведена инвентаризация оставленных и забалансовых запасов угля на полях действующих и погашенных шахт Карагандинского бассейна,

Как показал анализ, количество оставленных и забалансовых Запасов угля в недрах Карагандинского бассейна превышает 1,5 йлрд.т, что составляет 6Ь% оставшихся балансовых запасов и на 10% превышает промышленные. Из общего количества оставленных и •забалансовых запасов в угольных цачках- мощных пластов ранее отработанных участков сосредоточено около 1Ъ% или 22J? млн.т угля. ¡Проблема вовлечения этих запасов, в целях увеличения общих ресурсов и срока службы действующих шахт, представляет актуальную .задачу не только для Карагандинского бассейна, но' и для многих ¡других ранее освоенных угольных месторождений, разрабатывающих ^мощные пласты подземным способом.

Идея ..работы заключается в том, что в условиях отсутствия ¡резервных полей и запасов в Карагандинском геолого-промывленном •.районе дальнейшее поддержание мощности действующих шахт и увеличение их срока службы .может быть осуществлено за счет вовлечения в повторную разработку ранее оставленных запасов ,в пачках Гмощных пластов, если их-выемка .осуществима технически-и будет эффективна экономически.

Цель работы - установить гедмеханическоо состояние ранее ^оставленных пачек углей мощных пластов и пород кровли, а также .выявить -газовую -и гидрогеологическую обстановку и эндогенную .покароопасность для выбора эффективной технологии повторной раз-■работки........

Методы исследования. В роботе использованы методы анализа

:солого-Е?зргглейдерекой покументапии, технико-зхонемичесяих по-

Зг.'!.!, лирский пъ. .'.¡усисгзсннь-й эксперимент и.-: 0 о »с:;;- :л/г -л-лгл:-. законов гасуо/м;иг;;:.

Научное дулозусаия» ргзрзбетанине лично диссертант.», и .;<

- угольные пачки мощных пластов, оставленные нрл иеугичь^.-.

|иЯ1йичппе. Но виси ПОО'хллбНК« »1 рСмошыгё Ш ОГ О .УчйчЛКи

держанную моиносг и упорядоченную структуру;

- гесмеханичесое состояние обрушенных пород и угольных печек мсгяшх: пластоз5 газовая и гидрогеологическая обстановка после первичной отработки их оказались- более благоприктнкми, чем

в нетронутом .массиве;

дич&Ацлгся г ем, чхе кред-с.-«.:': .„.•а;::: /л-хлу-.^с ¿сл^льз-:-

'.Уг..;:чсзвк>;!;ст^ и дс^тсгелнсоть я.'учачх лелегсч.чя 3, зуз.'.л--и рекемзндаияи рр.ботн подтверждается:

-- курректш-к псягльзе.^тч!* иняяне , акали? и«1:: ¿и? .'^•Гг:'--- 1: V л .тр. V.- •.-...гг. ; ;■;..:•/ .*' т ■.

гез^'лътатсв с фактическими. гокньии на 20x1 ах »¿р^-мызл-гнь-л •. 'гглне й'.Т''• У'--1"•л.г:;г-,г: г " 'ьсоо'нк;;

- ргаеяием "О ''Каргга;-;:ауголь' л Зыэпег; о

знедреккй сита повюрней раэряботхи зееннх пг.г-.сго?.. -

ггаа я зкеазузтеции участкл »1 лрсзатноЛ .: *

ice работы, подтвержденной Постановлением бывшего МУП СССР пс ТЭО раскройки участков Промышленного участка на шахтные поля для повторной разработки мощных пжтоа.

Научное значение работы заключается в выявлении геомехан ческсго состояния обрушенных пород и угольных пачек мощных пл тсе, газовой к гидрогеологической обстановки после первичной отработки к в установлении технической возможности и экономич кой целесообразности повторной разработки их традиционной тех логиек и техникой.

Практическое значение работы состоит в разработке метод;; ческих положений и на их базе раскройке участков первичной от рг. белки мещных пластов Промышленного участка на шахтные поля еля строительства трех шахт мощностью по 600 тыс.т в год.

Реализация результатов исследований осуществлена в ТЭО р кройки Прсмишленного участка на шахтные поля . и в проекте на строительство участка И на базе -¡ахты "Кировская" мощностью 600 ткс.а в год, утвержденных ПО "Карагандауголь" и бывшим Ш'П СССР.

Апробация работы. Основные научные и практические резуль таты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на тех никс-эконскических советах ПО "Карагандауголь" , техническом вете "Карагагдагипрошахт", техническом совете бывшего ЫУП ССС. и на кафедре "Разработки месторождений полезных ископаемых" К рагандинского политехнического института в 1980 - 1992 гг.

Публикация. Е диссертации в форме научного доклада испол зеваны 14 опубликованных работ по ее теме.

Структура и объем диссертации. Диссертация в форме научи гс доклада изложена на 24 страницах, содержит 4 таблицы и 2 р сунка и список опубликованных работ ■¡fj ■ 14 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОПУЕЛШОЕАНКЫХ РАБОТ

Состояние сстазленких запасов угля на полях пег зонных шахт

ь результате приведения работ по ссверзенствс'Ьбниг гехнол;-ии разработки угольных пластов их потеси в Касагендинсксм бяс-¡гЛш лсстсянно еяккя.'зтея. Если з 1966 г, лстерч лс ^и*-¡аботки составляли 43,8%, то в 19Ш г. они снизились до 21,2$? ¡ля ла -2,0%. Однако за период о&салуачаиии в бьсссгнс Хя яып)*>

т добытого угля приходится 0,7 т потерянного. Это объясняется ¡есоверпенством технологии ведения горных работ, особенко при иработхз мощных плаетов, в период с 1340 по 196Ъ годы, слсгл-¡остью горно-геологических условий [ I ] , а также оставлением мешков угля для охрани от вредного влияния горных работ прсмышлен-¡ия с-Г>сУ"\:.Р яг, яоя-гягсотг . Тсяя я

я4,ту<.;;:ия особи я; о •гирпк'тяряа для ряд-. "яхт ис . :

1-.г.-.г::;1г::}!Пкого ¿ассс^и, где ;аг1--;.>тегганпченнке л.'.ип' г .:• к ;■-■псгсси угля и нот свеГ^зкых зглтнкх полгй г..":-. ягяс>""я:я. : '. ?г.-тсльнс, и ясссп-уктивь; ¡-.у рсзт:-;у.и. Л"я продления :о'я • :;г::-зехт и поалержгнип их мощности уояяр=яя-:о р. вь-

1 разработку ранее оставленных и законсервированных запасов угля '2, 7, У, 12, 13, 14 ] .

На ¿«алдоа геаясгг-а1а^;х.£ьДаеро:<сй до:;.,

троиаведека инвентаризация оставленных запасов углей на шахта.'-. Сарагвндкнсксго бессейкв,- позволившая• системеткэиссвять их по 'руппцм ооесэдстт чения. Гак '¿а обяязге 'Х\<-лч: . •/ гл. : л . рвннвх являю* сосредсто-ено улк.т-<60.52}. .зсб.'.Т'-.-^т: :ах -338 мль.г [21,Ъ*), д угольных лячяъх '" ' яя-"- •

<сп2Шх-'Яластог---22Ь" млНаТ' <14,4$ и в подработанных ялзятгх -й-мн.т [2, 7,9?.П, 1£-, 13, 14]'.

Проведенная инвентаризация оставшихся запасов угля на полях погашенных шахт,- расположенных в восточной части Премиален кого участка, показала, что при разработке наиболее выдержанны и мощных пластов карагандинской свиты К^ (шахты Я>20, 20-бис, 3, 3-бис); К10 (шахты №17, 17-бис, 26, 26-бис); К^ и (шах ты ?Я8 и 18-бис) оставлены в виде отдельных пачек по мощности

около 195 млн.т [б, 13] . Эти запасы оставлены на площади окол р

20 км в следующих границах: на севере - выходы угольных пласт на востоке - границы с полем шахты "Майкудукская"; на юге - гр: ницы с полями шахт имени ЬО-летия Октябрьской революции и имен! Ксстенко и на западе - граница с полем шахты имени Т.Кузембаев; Б зтих границах размеры поля составляют по простиранию 9000 -9500 м и по падению - 1900 - 2800 м [7, 9, 10, 13, 14].

Детальный анализ материалов шахтной геологической документации на горные работы ныне погашенных шахт, данных опробованш в 1961 - 1963 гг. смежных шахт имени Т.Кузембаева, ЬО-летш Октябрьской революции, имени Костенко, "Майкудукская", а также данных разведочных скважин, пробуренных в период доразведки полей шахт имени Костенко и 50-летия Октябрьской, революции,показг что пласты и К^д,.имевшие исключительною выдержанность по мощности и строению, разрабатывались на-значительно меньшую мои ность, а оставленные почки угля имеют рабочую мощность [12, 13, 14]. Тек, например:

пласт Кт£ мощностью 7,5 -8,6 м на всей площади имел выдер генное строение и его разработка осуществлялась двумя слоями общей мощностью от 5,1 до 6 м. Мощность' оставшейся ч И • ПЛ, СТ£ составляет около 2,8 м (рисЛА); ."■■'■■.

пласт Кэд расположен на 35-45 м ниже, пласта К^- Общая-мощ нссть его изменялась от 2 м в восточной чя^тк участка до 4,7 м в западней, вынимаемая - от 1,65 до 3 м. Оставшаяся невынутая мощность пласта с учетом надллаетсвой пачки угля составила скол

Шахта. 3

ш

! 1:1\\

! Ьа \\ \\

01 |

I

К

«1

/Г

Шахта 5"й'"с

гВ' Г!\\

* г

I IV \\

II \ л

I г

? -5

у/т

Сл.-

51 !

Ш&хтсс 786'и~

1,03 Г*>

I Г^ *

* !4 \\

! I \ г

гг I N ;

ш

Шахта, 20л":

Г,£4- V

I Iх \ $ 1 ч\

\\

Ч \

Л—к-л

V 1

\ 1 ) •-у,

___

<х 6 Шахта. 776ис

Шахта. 20

(¿¿осх,гпа 17

р-—

т|)\

?. 1 \\

си

л £ Млх/па 25-26*"*

Ч&Ш,

I * '

I -4 .. \

• -тл.\

8

•гГ

5

Г'1 \ V!

& ^ \ «

^ * Г, 1

сГ

т

107

СИ \

е- 5

-

Ё£3-

щ

щщ

! ? 1\ ^ & Л ч \

г1\ у^з

\ ? I ■ " . 1 ; а я

Рис- Г. Структурные колонки пластов й Кт

10

первоначальная еынкмаемая мсцнссть; б пласта после первичной выемки

- ОСТй ?/:•:,• '4;-

А;- пласт К|о; Б

пласт лту

1,Ь - 2 и (рис.1В).

Определение технической возможности повторной разработки оставленных запасов связана с исследованием геомеханического состояния обрушенных пачек угля и пород кровли, их упорядоченностью слеживания, газовой и гидрогеологической обстановки в обрушенном массиве, возможностью проведения и поддержания подготовительных выработок в обрушенных породах и др. Эти вопросы не были достаточно исследованы в теоретическом плане, а некоторые работы, выполненные ранее, носили противоречивый характер. Поэтому в первую очередь нами был обобщен и изучен опыт повтори разработки оставленных угольных пачек мощных ¡пластов.

Опыт повторной разработки оставленных угольных пачек мощных пластов

. Наибольший опыт извлечения оставленных рольных пачек после первичной отработки мощных пластов накоплен в Карагандинском бассейне. Первый опыт извлечения оставленных угольных пачек после первичной отработки мощного пласта К^ был произведен на шахте К107 (шахта "Дубовская") на Саранском участке в 1952 году. При мощности пласта 4,85 и первичная разработка производилась на мощность 1,8 - 2,2 ы комбайном "Донбасс", а вторичная разработка оставленных пачек угля мощностью 2,0 - 2,2 м буровзрывным способом и индивидуальной крепью. При вторичной разработке было вынуто 66,7 тыс.т. Е дальнейшем повторная разработка пласта К-^ производилась на шахтах имени Кузембаева - комплексом КМЭ1Э, на шахте имени Костенко - комплексом 1МКМ, пл.^ - на шахте "Кировская" - комплексом КМ130. На шахте "Дубовская" производилась повторная разработка и пласта К^. При общей мощности пласта 3,9 - 4,8 м первичная разработка производилась на мощность 2,0 - 2,2 и, а повторная разработка - комплексом 1МКМЗ мощностью 1,75 и (табдД).

(С i : 2= 4f ** o Э o

! ^ 1 c3ï ■ се ¥ i 1 ¿ ' ib r! á> Г/ * '

i ЙЛЕВ^ПЛИТ ПЕСЧННйк' ПЕСЧЯНИК ПЕСЧЯНИК АРГИЛЛИТ |ТР1ЧЙИ08ЯТЫЙ j ПЕСЧЯНИК ;¡U Щ зе ж s К»

; I

I KPT ИЛЛИТ 1 ЯЛЕБРйЛИТ ПРГКЛЛНТ ЙРГНГ1ЛИТ ! ЙРГИЯЯИТ flip ff! ч>

■ ".P'liriJl И- НРГ И Г. Г, ИТ нг,-мстыи -4P Г ИПЛ.ИТ УГЛИСТЫЙ ЯР ГИЛЛИТ l иглистый j яргиллит • jé о -4 £ S

i 1341- 1942 i i9G0-iQ70 * '95 ' (ПТ -~~rci ¡'Jus 'I-JÍL ; 1053 -1уз5 1 ii «

;P!ii'v ii,: ж.

,i in i, I'.r.v.rv;:'. f^'i.KrJ

a

cs J*

^f3 Gb

Ï3SMS2Z ÍS85 -1897 ÍSB4

12ВЗ-10ВБ ! 1952

ШЯНИЗИРОВЯИНЫ!.' tSFCBJPbœum КОМПЛЕКС hM-138 ЮМВЛЕКСШККЗ, »wwt« ШКМ i КОМПЛЕКС KM Б13 ¡ РЙБОТЫ

i. « ¡s; >.<

1

à Or.n 70

I "T3

4=

м!Г

lüllil

! ^ 1 ¥ " si "\J9 j ^ É'b'i

1 -- <ZZ '' ! ЩУ1Щ " ï i. ' ■ ..¡lib bs i 1 % -I -- î --г г: - Ш 11 s s Ifpllll f' ï S11 i Msssg ■гз u» - 7 -M e" "11 Issc -1 » t î = III fj с — ci t¿-ü -f Li U o t) ш -4 s-5f a s x«

IT

На основании анализа опыта повторной разработки оставленных пачек углей мощных пластов и Kjq были сделаны следующи основные вывсды:

- обрушение оставленных пачек углей и пород кровли происходило упорядочение и наблюдалась высокая степень уплотнения и слеживания обрушенного массива, что дает принципиальную возмож носогь повторной разработки существующей технологией и техникой [9, II. 13] ;

- проведение и поддержание подготовительных выработок в обрушенных массивах не вызывают особых осложнений [в, 13] ;

- на опытных участках газовая и гидрогеологическая обстановка были благоприятные tl3] .

■ Эти предварительные выводы, особенно геомеханическая обет, новка, требуют более детального исследования.

Исследование геомеханических условий повторной разработки пластов

Особенностью отработки оставленных угольных пачек мощных пластов являются изменяющиеся гесмеханические условия горного массива даже в пределах одного выемочного столба. Разработка мощных пластов на полях погашенных шахт осуществлялась буровзрывным способом или широкозахватной выемочной техникой и индивидуальными крепями. Длина лав составляла 150 - 250 ы, длина bi емочних столбов, за редким исключением, не превышала 500-600 м Кроме того, для охраны откаточных и вентиляционных штреков оставлялись целики угля шириной 25-40 м. Основные выработки по простирании пласта для подготовки выемочного поля проводились,

как правило, по гипсометрии"Пласта, что определяло непрямоли-

v -

нейность выемочных столбов в плоскости пласта.

На шахте имени Горбачева проводились наблюдения за конвергенцией кровли-почвы в конвейерной штреке лавы ЗШ^-З, которы)

ыл пройден в выработанном пространстве, т.е. в однородной гес-еханическсй среде.

Средняя скорость конвергенции за весь период наблюдения (7 ееяиев) не превышала I мм/сут. В зоне влияния очистных работ корость конвергенции увеличилась по мер« приближения лавы а на isccTOPHïïK 25 м возросла до б-S мм/сут. Общая Ееличиыз сближения ровли - почвы Ене зоны влияния очистных работ составила 110 мм, , в зоне влияния очистных работ 180 ~ 230 мм. При подходе лавы : замерным станциям выработка в целом имела удовлетворительнее :остояние и ремонту не подвергалась [13] (рис.2).

Наряду с исследованием состояния подготовительных выработок изучалось взаимодействие механизированных крепей LMKM и ЮКП70 с боковыми породами при изменении геомеханичеекого ссстс-шия массива. Рассматривался характер нагрукения гидрссссея сек-шЯ чехани^ирезскной крепи и. их проседания как в зоне оставленных угольных пачек, так и 2 зоне предохранительных целиков.

Наблюдения ас хаза ли, что при работе аемггленез IMK.* а рснее зтработанисм пространстве, максимальны^ сопротивления гитре-;тсек не превызеди 70-75? номинального. Ъ целом з серкса отработки целика осложнений s работе комплекса отмечено не было [12].

Наблюдения за работой очистного комплекса "»СКП7С яря зте-ричноЯ разработке пласта Кф п^сгодились на дзхтг "Дубсзсхан ' {¡иiBtt 12 Mjq-B) ,

Особенностью для зиеасчного столба лава 12АКТГ,~Б было аде »:®глк2 угля 22 ж г с-;0 » о? ¿znz^.vO ?<а»«рн.

ксльяу усилие дредгарптель.чега рьспсро s стсйк» крепи î'-rCTu г 2 pesa -ем в крепи то ? ге^еяке гиемсянсгс яяхяь

при ребехе s рсиее отработанном пространстзе слабо ерзеле^вал-ся рост нагрузки на крепь.

На контакте сбрупеннсга аространслеа л сехзэленн-.г-.- ~ пределах гкемехного поля пелагэ угля набдгднлееь ухуддени= уг--;>~

а

И, мм

120

ВО ®

. В

20 во шо т то т

гГ

к, им

200

150 100 50

° ВО ВО V] 30 То о

Расстоянии болиды,и

Ряс.2. Геомеханическис.условия пометааиия конвейерного штрека лови 31^ Кр ^ ш. им .Горбачева а - вне зоны влияния очистных работ

б - в зоне влияния очистных работ

1

к

#

К <<>У Г/

„ >У х2

чивости кровли, так как угольные пачки были регпаглены. Ьо ксрс углубления е иеуик >:?ля нагрузки Но гхпрост рси:ш стали возрастать. С i-nttr',' сгуту'У rpera-y ^зсуоусгсуну/ £ с; ley^e!-■ т.-' ; -' - - ».ь. ww „г z конце ькексчкогс шкла выходили на режич

1-е: х:г;:юь гидрсса скли «рели в конпе тшемот'чот zlv, ра-

Cmt. Г'^к^екег г. '.¡.нее страбс; гл-шок г:ростг.ь;'су_:-<; i г us пике у; -

i рп Т"лтгС У

Работа комплекса в отработанное пространстве Работа комплекса в целике угля

количество наблюдений нагрузка на гидростойку, кН проседание гидростойки,мм количество наблюдений нагрузка на гидростойку, кН проседание гидростойки, мм

67 Г-fty - ! :

".'.. сои? - г.1т(>|;тка ьС'1 ."вленноп; ; ':т;'НУСУ лгл;с-

: :>*шс1 !•• "с.'лкк: •. у^слкгелием нагрузки на гидро-

етойкп, а соответственно, и -реп:' 7 ¡слп. д - 1

'-Г':;■ . ¡11 ;; »екс,:' ь . : и™ иуи^^ раН-

очве. идаако эти нагрузки составляют 55-77% номинальной нагрузки для данного типа те?/ядекса.

••'•••;>',.:-.<. . . • .•:«„ и ри«¡6 отработанном про^-^нгт?';. р.сл1.л су; ла'П. сдсу.угуус сыпедн:

- I'! ;-:сс ее* пленные угольные пачки мощных пластов и обрушенные породы кровли образовали новую диалогическую структуру "пласт + вмещающие породы", геомеханическое состояние которой под-

чиняется известным законам геомеханики для нетронутого массива [13, 14] ;

- величина горного давления во вновь образованном пласте, т.е. нагрузки как на крепь подготовительных выработок, так и на крепь очистных комплексов - на 30-50$ ниже,чем в нетронутом массиве [13, К] ;

- концентрация напряжений на участках "выработаннное пространство - целик" при повторной отработке.значительно ниже ( в 2 раза), чем при первичной [13, 14] ;

- геомеханическая обстановка горного массива, образовавшего ся из оставленных угольных пачек, позволяет вести его повторную разработку традиционной техникой и технологией [13, 14] .

Горно-геологические условия для повторной разработки мощных пластов

Кроме геомеханического состояния пласта и массива пород, рассмотренного ранее, наиболее важными горно-геологическими услО' аиями для эффективной повторной разработки пластов являются: газовая и гидрогеологическая обстановка; пожароопасность; состояние и возможность повторного использования ранее пройденных выработок и др. Эти вопросы исследовались различными методами -проведением специальных разведочных выработок для вскрытия ранее отработанных плвстсз, специальным наблюдением на участках опытней повторной разработки мощных пластов, бурением разведочных скважин. Проведенные исследования показали [II, 12, 13, 14] :

- на ранее отработанных участках ыещнке пдастк полностью были дегазированы к не были обнаружены следы метана [12, 13 ] ;

- гидрогеологическая обстановка оказалась Солее елсгной и разнообразней; на глубоких горизонтах ( вахта имени Ксстенкс) наблюдалось скспяение значительного запаса веды в выработанном пространсвыселгжазего пласта К73, зезкегне, связанная с по-

верхноетными стоками; в тс же время на верхних горизонтах Промышленного и Саранского участков скопление воды е выработанном пространстве вышележащего и самого пласта не наблюдалось [12,12];

- выработки, пройденные для первичной разработки пластов и погашенные после выемки запасов'* не были полностью задавлены, но восстановление их оказалось значительно сложнее, чем новая проходка [12, 13, 14] ;

- не границах охранных целиков и погашенных выработок угли были представлены в измельченном виде, поэтому на этих участках следует ожидать повышенную эндогенную пожароопасность [ 13] ,

Эти условия предопределили выбор технологических схем вскрытия, подготовки и очистных работ, расположение подготовительных выработок и раскройку шлей на выемочные поля.

Раскройка ранее отработанных шахтных полей для повторной разработки

На основании накопленного в бассейне опыта извлечения оставленных угольных пачек мощных пластов, в также результатов проведенных исследований горно-геологических'условий повторной разработки, устойчивости подготовительных выработок и работы механизированных комплексов в изменяющихся геомеханических обстанов-ках горного массива, в работ^рсД 13, 14] детально рассмотрены варианты раскройки ранее оставленных запасов на полях погашенных шахт Промышленного участка на отдельные шахтные поля.

При этом исходили из следующего:

- общая протяженность полей погашенных шахт Промышленного участка составляет по простиранию 9 - 9,5 км, по падению 1,9 -2,8 км при общих запасах 183,5 млн.т коксующихся углей ; .

- горно-технические условия залегания оставленных угольных пачек характеризуются простой гипсометрией,небольшими углами падения (б-* 14°), ивлой тектонической нарушенностью и глубиной

разработки не более 400 м;

- геомеханическое состояние массива, образовавшегося из о тавленных угольных пачек, позволяет вести их разработку традии

ой техникой и технологией;

- все поля погашенных шахт граничат по падению с полями действующих шахт имени Горбачева,"Кировская"и "Северная", отра батывающих в настоящее время пласты нижней группы (К^- К^),

В результате детального технико-экономического анализа выделено три поля для повторной разработки пластов К^ и К^ на Промышленном участке со следующими-основными показателями (табл.3).

Таблица 3

Показатели По участкам

шахта, имени Горбачева шахта "Кировская" шахта "Северная" -

I . 2 ' 3 4

Годовая производительность участка, тыс.т 600 600/1200 600

Суточная добыча участка,т 2000 2000 2000

Размеры участка:

по простиранию,м 2500 3750 3000

по падению,« 1750 2500 2000

Количество пластов,принятых к отработке, лт. 2 2 2

Угол падения пласта,град. ■ 5-10 5-10- ' 5-10

Запасы:

балансовые, тыс.т 46914 88ШЗ 48024

промышленныетыс. 24472 51583 ' 25 БЫ'

Ссек сл'.т-бы участков,лет 40- ■ 42' | Л *> '

Предельная глубина раэта-бсткл , ¡1 350' ' '£50 '¡ - . ¡ зьо

Окончание твбл.с

¡:?сч <пкенкостг> горных зыре-I бстсь не сдачу. ¡,

|Объе;.' гопкых выработок не ! сдачу, мс'

1

| Счемо грсветривани?

I Относительная газообиль-I НОС'^ . у. /т

Приток воды, м3/ч Схема вскрытия

,' О/С ,4. > ' .

£7ЬС1с ,0 | 445772 5С ! 21927&

I • 1

комбини- 1 ксмбики- 1 комбинированная | гоееннэя | рсваннек

50-100

50-100

I ' ■•*

50-100

■'Наклонными стволами и капитальными квершлагами

- При общих .запасах 183,6 млн.т коксующихся углей, вовлекаемых в повторимте разработку, промышленные гапеск составят 102.о млн.:: онь:.

доведенные работы[II, 12, 13, 14] позволили рекомендовать мотолику раскрсйкк ранее оставленных зопьсое кь шахтные геля для повторной отработки, стлиодющуюся. тем. что предусматривается макеталькое использование еудемвующи» горны;-; .выработок и надземных сооружений. :

•Экономическая эффективность вовлечения т. отработку оставшихся угольных печек мощных пластов на полях шахт промышленного участка определилась в сопоставлении с вариантом строительства новой шахты на свободных шахтных полях (шахте №7/9 "Тентекска?.") (табл.4),

Таблица 4

Показатели Выемочные поля Шахта 7/9 "Тентек-ская"

шахты имени Горбачева шахты "Кировская" шахты "Северная"

Проектная мощность,тыс.т 600,0 600,0 600,0 1800,0

Капитальные вложения, млн.руб .к 2199,0 2773,7 2439,2 17684,6

в том числе:.

для расчета экономической эффективности,тыс. руб • 2036,2 - 2631,3 2345,1 15031,0

Себестоимость производства товарной продукции, всего, млн.руб. 646,0 699,5 672,8 2302,5

на I т добычи, руб.- 1076,8 1166,9 1121,4 1279,2

Стоимость товарной продукции б оптовых ценах, всего, млн.руб. 968,7 968,7 968,7 2850,7

на I т добычи,руб. 1614,6 1614,6 1614,6 1583,7

Прибыль, млн.руб. 322,7 269,2 295,9 548,2

Рентабельность,/? 15,2 9,8 12,1 3,5

Экономическая эффективность капитальных вложений 0,16 OJO 0,13 0,04

Срок окупаемости капитальных вложений, лет 6,3 2,8 7,9 27,4

х Стоимостные параметры даны в иенах 1932 годе

Гидозой экономический эффект отработки оставшихся запасов угля определен по Методике определения экономической эффективности использования в угольной промышленности козой техники, хзсСротекйй и рашсокелкзатсрских' предложений по формуле:

3 = C(CI-Ce)-EH(KZ-KI)3A,

где (Jj - себестоимость добычи угля по шахте - новостройке;

- средневзвешенная себестоимость по участкам шахт имени Горбачева, "Кировская", "Северная'', руб.;

- удельные капитальные вложения на шахте - новостройке;

ftf - удельные капитальные вложения по участком г- хтв имени Горбачева, "Кировская" и "Северная";

ff - годовой объем добычи, тыс.т;

[у - яопютитшВ коэ>М'К!!кспт зф^ектиБнссти, £ц ~ ОД.

Результаты расчета показали, что годовой экономический аффект от вовлечения в отработку оставшихся угольных пачек мощных пластов составит 1,3 млрд.руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация в'форме исушсге докледе явлггс-ася з&киыешшк научит* трудом, р котором содсрггл ск новое решение дод&пи увлечения paiee оставленных угояыасх u^vrk ксозшх usl etw? в nes-торнув разработку в «елях ясддеркснил мец^оети и увеличен«* сроке слуу.бы действующих пахт и более о£4'сктк£иогс кспольэегс— кия гссррсургоБ к с- ксупщпх ся }глей йрешале-шого участка Кара-гсндинсксго бассейна.. Основные выводы, научные v гргаспчсскиз результр.ти, цслу»:сшшс а работе, состоят к слсдстш ж

- млгвлгеч.мсхш>ическое состояние обрушенных пород и угольных пачек мощных пластов,.газовая и гидрогеологическая обстановке; их после первичной ртрпбеткк;

- \ с п-ьошено, ч'; о угольное пачки мощных пластов, оста?яен-mit аца первичной отработке иг- веем ярочяхепкк Преломленного

кмоэт r.t-Vii р,;ч ш^и т юность к упорядоченную структуру и могу* быть эффективно вовлечены в повторную разработку традици-

• онной технологией и техникой;

- вовлечение оставленных пачек мощных пластов .в, повторную разработку увеличивает общую мощность шахтного фонда Промышленного участка Карагандинского бассейна ка 1800 тыс.т в год коксую

"щихся углей и промышленных запасов их на 100 млн.т;

- разработаны методические положения и на их базе осуществлена раскройка участков первичной отработки мощных пластов Промышленного участка на три шахтные поля для строительства шахт с использованием существующих горных выработок и надземных сооружений ,

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих опубликованных работах:

1. Повышение эффективности разработки месторождений угля со сложными горно-геологическими условиями. Уголь, М», IS63, J?7, с.5-11 (соазторы Ходкаев Р.Ш., Рушин A.A.).

2. К вопросу выемки предохранительных целиков угля шахт Карагандинского бассейна. - Экон.пробл.повышения эффективности разработки месторождений со сложными горно-ге.-логическими условиями , Караганда, 1983, с.10-13 (соавторы Рущнк A.A.).

3. Обеспечение устойчивости капитальных горных выработок при проектировании. - Б кн. Оптимизация технологических схем разработки полезных ископаемых-:: Темат.сб,' КПТИ - Караганда, 1934, с.33-36 (соавторы Сапаров И.А»., Родионов A.B.),

4. Освоение основных -технико-оконсмических показателей-новыг-ми к реконструированными шахтами Карагандинского бассейна - В-кн. Вопроса освоения проектных -йощн остей•и•ввянейаих. *ехнико-экСноми— ческих показателей угледобывающей. предприятиями: Тез,, докл.. и сосбщ. ка Всессвэ.. научне-техк., совещание {'^Павлоград, 12-13 апр., 198-1) 1р1ЭИуголь,.ЦП.йГО-горное, М.,,1984, с. 14-15.

5. Обеспечение устойчивости капительных горных заработок,-. Стрл'тельство предприятий-.угольной премкпленкостл: Psc-jost:-. as

эгтеу , TS8'1,iU4--.I,KspT£ М > соавторы Кик F.i ., '.¿..т. tos -Ii.А.), i. "€ккико-зконскгческие вопросы выемки üphp» сстгнлснкы;: к&грех ггпсссЕ угля - Те^си яокяедэь нг\ч*кс—лрг;г>

кческсй коиу-реишот "Интенсификация пспоуъзс уаплууке-~нег-

'с:: «йскку pecypcor" J2 сентября Т96сг., Ксрзггндс, IQSc,c.£>9-6i.

К вопросу о псяксте ¿г-ьлечеш'я 2у;у;с:г 5 .мрг.гькг

:кс&' б£ сгеГ-Н-;. -/£с6нче \т;:я nt^etiHsai cr.cc.c6ut«; геф.на картах 'ЦНИЗЙуголь, 1985, вып.8,карта »178 (соавтор-.; M^cüt&b A.b., ¡фгугфельдер

£, Направления совершенствования крепления и поддержания ^оркы>. выработок е условиях Карагандинского бассейна: Обзор, ■;нфор. 1986, с.29: ил. - (Добыча угля подземным способом:

)бзорь: по основные направлениям развития отрасли) ЦНИЭИугсль, вып.22 (соавторы Ру-^ин A.A., Сапарсв И.А., Пронин K.M.'!.

г. ибссиовенис недоссобрссксстк 'повссрксй ел рейочвг кс?ьы& пхагтег углу г Карагснлинскс!.' Гасеейле ./Каь-пускс успо^ьзсЕаНие кинерахьксгс сырья - 195?, JfJF. с.6-11,

JC. Cccicmve v. лсрспскт^п!.1 реьвшия гарнг.у гнГсл у сех'нх-кс-пксусннчеокпа ,;.;гсзсгелк углсл^^куи лсд о; пурритг-

ptxf. г .Караганды /¡.раСле:«,: разработки копш:х и гупу csy.yü алс*оь угля подземгам способом. Тезисы докладов территориально'" -

тонпусокаП г.окф<,реш;.»:. Карагенда, 29-ЗС ак7пГря, jD^?./- Kar: -ганда, c.üw,

11. Перспективы извлечения оставленных запассЕ угля на отработанных шахтах, ¿толь - 19^9, ,Т1 - с.ТН-ТГ- (aaaia;aiy> ПЛ., «Ьматаг /...:.).

12. Ьсплечеш'-р г раар, б. ..а';.-з-:■• агуас^й iy лу ? К;;а-raüyaaa^- с "v.-- - ■ гуа.ау ауран^ 0!:рукау-;сП среди в тсп.пирно-энсргрткчсскнх и угольных ксмплекспу.: Сб.поуч.трудов, Пермь, 1У9и, с. Г/Ь-101 (соавторы Сграт^з ВЛ'., Иимгссв А .Л.).

12. Вовлечение в разработку оставленных запасов на полях г. гашенных. шахт: Обзор ЦНЙЭИуголь. - М., 1991 (соавторы Страхов

B.Г., Мамонтов 1.Я.). ■

14. Проблема использования ресурсов углей, оставленных на 'действующих шахтах Карагандинского бассейна /Проектирование предприятий угольной промышленности Казахстана и Средней Азии: Обзор /ЦНИЭИуголь.- М., 1991 (соавторы Стратов В„Г..Мамонтов А.

Личный вклад соискателя в опубликованных в соавторстве раб заключается в следующем:

- произведена систематизация оставленных при первичной отработке запасов угля и предложен подход к оценке возможности их извлечения 2, с.12-13; 6;t7; 14, с.59-60;

- установлена закономерность геомеханических процессов обрушения ранее оставленных пачек углей мощных пластов , заключающаяся з тем, uto угольные пачки на всем протяжении Прошиленног участи i ь>:о,?: ^цн.ор.т.аиную мощность и упорядоченную структуру 9: I.:, о, WJ..<//.■■. Н, с. 1-5;.7; 8; 'R, с.61 г

- у.::гло что гаэогоя к гидрогеологическая обстановка

охраЗэтки пластай более благоприятна, чек г нат-рснугс:,; 3; [3, с.21;

- ytíspsd.tsi!^ м-зт одические положения раскройки ранее охраб ганнах участкоз на вахтные поля для повторной разработки, стли-

• :: гс:.;, л: лрсдусматриваетея макс!ашльног использование :yi.->c;¿'..'раЗохок я ¡¡аземных сооружений пог|«шичных оахт I

C.IS-I5; 12, .i.ISO; 13, с..21-23 , 20-26; 14, с.64-¿8;

- устако; z.что поэторчая разработке оставленных угольн г:че:-: \icsei .-^екгиако ссудэзтвлеиа традиционней техник о £ гзхнедегие? ll, с. 19; 12, с. 130; 12, с. 11-19 , 21 , 26;

г:

ш.