автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка основных направлений и технических решений развития угольной промышленности Нигерии

ДОНЕЦКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

АКАНДЕ Джиде Муили

РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ РАЗВИТИЯ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НИГЕРИИ

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Диссертация на соискание ученой степепи кандидата технических наук

ДОНЕЦК — 1992

С У К;'.Г.. :

С-П'.бЛИУ Го^ЕШШЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КГЛСРСГО -ИЛЧПШ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТЙШ

На правох рукописи

АКАНДЕ Джидв Муили

РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ РАЗВИТИЯ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НИГЕРИИ

Специальность 05.15.02 - "Подячкная рпарчботкп месторождений полезных ископэвуых"

Диссертация иэ соискание ученой ствпчни кандидата технических наук

До нппк - 1992

Ыбита выполнена и Донецком ордена Трудового Красного Знв политехническом институте.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки Украины, цмлор технических наук, профессор СапицкиЙ К.Ф.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Ватманов С.К.; кандидат технических наук, доцент Бакулин Н,В

Ведущее предприятие - проектная контора производственного обьединения по добыче угля "Донецкуголь". д

Зашита состоится "1 У " Щ&рТХ-ЛЯ 199З г. в1Д~0О час. на заседании специализированного совета К 068,20.01 по присуждению ученых степеней по специальности 0Ь.15.02 в Донецком ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте по адресу: 340000, г. Донецк, ул. Артема,58. С диссертацией можно ознакомиться^ библиотеке института. Автореферат разослан " 6 " Я ШЧ)л г.

Учений секретарь специализированного совета, докт.техн.наук, профессор

В.И,Черняев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ»

Актуальность темы. В настоящее время пород Нигерийской горнодобывающей компанией "Коуя "корпорацией", осудострлслчой рпдрп-5отку угольных месторождений Нигерии, стоит задача по уобличению объема добываемого угля.

Уголь в Нигерии был открыт в 1909 г., а в 1915 г. в месторождения Энуг.у била построена первая шахта "Уди". Добыча угля, основными потребителями которого были британский колониальна [дот, Нигерийская железнодорожная компания я тепловые злектро-:танции, постоянно воэростала и достигла максимальной величины -1,0 илн.т в год в 1958 г. В последующие годы происходит постелен -юе снижение добычи угля, что связано с закрытием отдельных стаял шахт и с наметившейся общемировой тенденцией перехода к бо-ме дешевому энергоносителю - нефти, значительные запасы которой :ылк обнаружены на юге Нигерии в окрестности г. Порт-Харкорта.

В начале 60-х годов в месторождении Энугу была построена ¡ахта "Окпара", а в середине 70-х годов -."Онияма", на которых в «»стоящее время ведется подземная угледобкча.

Дальнейшее развитие угольной промышленности в значительной тепени осложняется отсутствием в Нигерии научно-исследователь-ких и проектно-конструкторских организаций, осуществляющих раэ-аботку основных проектных решений по реконструкции действующих строительству новых шахт.

В связи с этим в работе решается научная задача по раэработ з основных направлений и технических решений развития угольной ромышленности Нигерии.

Цель работы заключается в установлении оптимальных колнчест 5иных и качественных параметров вскрытия, подготовки и систем аэработки угольных пластов месторождения Энугу и аналогичных <у. -

Основные задачи, рассмотренные в работе: '.

1. Разработка методических положений конструирования, пред-фительной оценки и выбора технически целесообразных вариантов ;крытия, подготовки и систем разработки угольных пластов.

2. Разработка экономико-математических моделей вскрытия, дготовки и систем разработки сближенных пластов и методичес-

;х положений оптимизации параметров * вариантов технологических ем с учетом вероятностной характеристики исходной информации.

3. Определение оптимальных параметров и вариантов техноло-

шческих схем вскрытия, подготовки и систем разработки угольных пластов месторождения Энугу и аналогичных ему.

Методы исследований. Для решения поставленных задач исполь завались методы: инженерного анализа, экспертных оценок, ыатема тической статистики, экономико-математического моделирования, математического моделирования на ЭШ и статистических испытаний (Монте-Карло).

Автор выносит на защиту:

1. Методические положения предварительной оценки и выбора технически целесообразных вариантов вскрытия, подготовки и систем разработки сближенных угольных пластов.

2. Параметры и варианты вскрытия, подготовки и систем разработки угольных пластов месторождения Энугу и аналогичных ему.

Научная новизна работы:

1. Выполнен анализ горно-геологических условий месторождения Энугу и аналогичных ему для вероятностного представления исходной информации.

2. Обосновано применение в качестве критерия оптимальноси технологических схем - суммарных эксплуатационных расходов и приведенных капитальных затрат, а для их параметров - суммарны удельных затрат.

3. Разработана методика для определения технически целесо образных вариантов технологических схем по величине интеграль ного показателя эффективности принимаемых решений.

4. Обоснована необходимость двухступенчатой оценки приним еыых технологических решений: на первом этапе определяется опт мальная область варьирования параметров; на втором - оптимизир ются качественные параметры технологических схем.

5. В результате решения задачи на ПЭВМ в стоимостной постановки и при вероятностном представлении исходной информации определены оптимальные значения основных количественных и качественных Параметров шахты с учетом их взаимовлияния.

6. Разработаны рекомендации по основным проектным решенш для строительства новых шахт в условиях месторождения Энугу.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована исследованиями рассматриваемых вариантов в статис ческой ч вероятностной постановках, сходимостью полученных ре эультатов с данными практики и экспертного опроса.

Практическая ценность. Определены оптимальные количества нне и качестьепные параметры шахты и рекомендованы для проект.

зрабетки варианты технологических схгм ескритил, п<-дг»тсрги зистем разработки угольных пластов месторождения Энугу.

Апробация работы. Основное содержание работы доглядкпэлпсь кафедре "Разработка месторождений полезных ископаемых" (До-щ, 1992 г.).

Публикация. По теме диссертации опубликовали- 2 статьи.

Объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заклю-[Ия и содержит 209 страниц машинописного текста, 32 рисунка , таблиц, 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Для угольной промышленности Нигерии весьма акту-ной проблемой является разработка основных направлений и нических решений по строительству новых и реконструкции дей-ущих шахт в условиях месторождения Энугу.

В первой главе рассмотрена геологическая характеристика тороздения Энугу, одного из самых разведанных и единственно-из разрабатываемых, которое входит в состав одноименного бас на и расположено на юге Нигерии, недалеко от города Энугу.

Из пяти угольных пластов, залегающих под углом 1-3°, рябс-мощность имеют только сближенные пласты № 3 и $ 4. Мощность ста № 3 колеблется от 1,2 до 1,8 м, при среднем значении 4 м. В средней части пласта имеется прослой углистого сланца юстью около 0,2 м. Верхний пласт № 4, залегающий на расстон б м по нормали от пласта № 3 , имеет выдержанную в пределах горовдения рабочую мощность, равную 0,86 м. Залегание плас-осложнено четырьмя главными параллельными сбросами северо-эдного направления. Боковые породы пластов имеют среднюю устой-зсть", угли - энергетические. Угольные пласты не газовые, не :ны по внезапным выбросам, самовозгоранию и взрывам пыли.

Одним из факторов, существенно осложняющих ведение очистит )Т, является значительная обводненность пород кровли илистое.

В настоящее время объем добычи угля в Нигерии незначителен ¡стзплпет около 120 тыс.т в год. Вскрытие угольных пляс-осуществляется наклонными стволами и штольнями, подготовка ■ных полеЯ - этажная, система разработки - камерно-столбовая. 1ка угля производится буро-взрывным способом с ручной погруз-в вагонетки и откаткой к этапным транспортным штрекам.

Потребителями добитого угля являются тепловые илектростан-ции, кчршшииа и химические заводи.

Приведен анализ выполненная исследований по обоснованию параметров вскрытия, под-отовки и систем разработки.

Наибольшее количество исследований по рассматриваемой проблеме выполнено в странах СНГ, уголыше месторождения которых характеризуются значительным разнообразием условий залегания. Существенный вклад в развитие теории проектирования угольных шахт внесли известные ученые старшего поколения - Бокий Б.И. Шевнков Л.Д., Судоплатов А.П., Борисов Д.Ф., Звягин П.З., Тато-ыир К.И., Найдыш A.M., Липкович С.М., Борисов. A.A., Докукин A.B. Эти ученые своими трудами создали фундамент, на котором базируются дальнейшие исследования и практические разработки в области оптимизации параметров угольных шахт.

Установлено, что все проведенные исследования по методическому подходу и принципу решения задачи могут быть разделены на шесть характерных групп:

- первая группа работ (Докукин A.B., Борисов A.A., Борисов Д.Ф., Килячков А.П., Квон С.С., Сагинов A.C.) посвящена вопросам выбора рациональных способов вскрытия и подготовки шахтных полей в зависимости от конкретных горно-геологических и горнотехнических факторов. В этих работах для определения параметров и способов вскрытия и подготовки применяется метод вариантов, при котором технологические варианты с детерминированно заданны ми параметрами сравниваются между собой по какому-либо критерию а лучший из них выбирается с экономической точки зрения;

- вторая группа работ (Бурчаков A.C., Курносов A.M., Воробьев -Б.М., Устинов М.И., Митейко А.И., Малкин A.C., Петренко Е. посвящена исследованиям, которые позволяют сделать вывод о целе сообразности раздельной оптимизации одних параметров шахт при постоянстве других;

- третья группа работ (Бурчаков A.C., Устинов Ы.И., Кафо-рин Л.А., Харченко В.А.) посвящена совершенствованию методики выбора оптимальных параметров и вариантов технологических решений. Авторы отмечают, что решение многокритериальных горных задач, к которым относится выбор способов вскрытия и подготовки шахтчиж полей, необходимо осуществлять в два этапа: на первом этапе производится конструирование и отбор технически целесообразных вариантов, а на втором - в результате экономической оцш ки ом;. diii)i'irc;i щпималышу варианты;

- четвертая группа робот (Л,С., Kjги^ср? ii.ii., Воробьев B.W., Ппкррсс И.Л., Ллдгуико В.Ф., Пирогов Г. И. > укапи мат, на необходимость вероятностного представления неходких гоологиче.ских. •ттппскич и экономических дттчх;

- пятая группа работ (Покрасс В.Л., Ляхов A.B., Бпктпн A/I . , Петренко Е.В.) отмечает, что в специфических геологически t или

тсхиологичсских условиях, как, например, реконструкция гулких шахт, необходимо применять комбинированный способ вскрытия -наклонными и вертикальными стволами;

- шестпч групп? работ (Зборцик 5». П., СаминкиС К. "Р., Д^рохо* Д.В., Бахтин А.Ф., Вурчаков A.C., Харчснко В,А.) посвящена вопросам выбора параметров и вариантов систем разработки. Отмечается, что в благоприятных геологических условиях наиболее рациональными являются столбовые системы разработки. При выемке угольных пластов с углами падения до 12° целесообразно применение столбовых систем разработки с отработкой лав по падению или восстанию пласта. Сплошная система разработки целесообразна при отработке пластов мощностью менее 0,7 м с неусто&гсдекки боковыми породами при применении скр°перостругояоП выемки угля я лапе

и закладке выработанного пространства породой от проведения ков с помощью породной приставки екрепероструга.

Таким образом, в методическом отношении определение оптимальных параметров и вариантов вскрытия, подготорки и систем разработки угольных пластов следует осуществлять с учетом предян рительного конструирования и отбора технически целесообразных вариантов, а последующая экономическая оценка этих вариантов и их параметров должна производиться при вероятностном представлении исходной информации.

Во второй главе проведено обоснование и выбор критерия оптимальности качественных и количественных параметров вскрытия, подготовки и систем разработки. В результате анализа возможных технологических схем вскрытия, подготовки и систем разработки угольных пластов в условиях месторождения Энугу установлена их лногокрктариалытя сущность. Поэтому в работе для оценки значимости и предпочтительности параметров технологических схем рассмотрены следующие критерии оптимальности:

- первоначальные капитальные вло)..гния;

- эксплуатационные затраты;

- сумма эксплуатационных и приведенных капитальных влоне-

1ий;

- безопасность ьедения гощих работ;

- надежность принимаемых технологических решений;

- потери угля при подземной разработке;

- минимум обслуживавшего персонала;

- возможность изменения технологических схем отработки;

- прогрессивность и экологичность технологических решений;

- возможность модернизации и реконструкции без влияния на объективность работы предприятия.

Для обоснования наиболее предпочтительного критерия оптимальности использован известный метод прогнозирования - "оценка экспертов". В экспертном опросе участвовало 24 человека, из которых 4 доктора и 20 кандидатов технических наук, ведущих исследования по вопросам вскрытия, подготовки и систем разработки угольных пластов.

Для оценки значимости и предпочтительности критериев оптимальности результаты экспертного опроса были обработаны с использованием персональной ЭВМ по специальной программе,согласно которой были проверены гипотезы о согласованности мнений экспертов и о равномерности распределения сумм рангов, предположения об зкспаненциалышсти убывания диаграммы рангов и степени различия мезду группами критериев.

В результате проведенной обработки данных установлено, что для оптимизации параметров вскрытия, подготовки и систем разработки наиболее предпочтительными критериями являются минимальные Первоначальные капитальные вложения и эксплуатационные затраты, котищ,¡о применительно к параметрам имеют математическую формулировку и отражают физическую сущность их изменения. В связи с тем, что указанные критерии оптимальности неоднозначно реагируют нь качественные и количественные параметры, их необходимо учитывать совместно: путем ввода единого критерия - удельных расходов, представляющих собой сумму первоначальных капитальных вложений и эксплуатационных затрат, отнесенных к I т запасов шалтного поля.

Основным критерием оптимальности технологических схем вскры тин, подготовки и систем разработки угольных пластов являются минимальные суммарные эксплуатационные расходы и приведенные ка-иптндьшч; ьпокения.

Гшпи образом, на основании обработки результатов экспертного с,1цгл:а и анализа возможных технологических рошений применительно к кшшем м-;('лч)ро1деши Энугу установлено, что для онре-

'Г''!"Ш1л "пммалыпгх параметров и рартитоп пскрткя, подготовки и систем разработки необходимо, в первую очередь, по выбранному критерию установить оптимальные параметры, а затем, во вторуп очередь, производится комплексная оптимизация вариантов и перч-метров вскрытия, подготовки и систем разработки.

представлена методика формирования и определения технической целесообразности вариантов технологических :хем вскрытия, подготовки и систем разработки угольных пластов, 1сходя из технологической сущности, все качественные параметры 1редставлены в ввде 6 групп:

- качественные параметры, характеризующие способ отработки [ахтного поля по площади;

- качественные параметры, характеризующие способ отработки (ахтного поля по глубине;

- качественные параметры, характеризующие способ и схему скрытия шахтного поля;

- качественные параметры, характеризующие способ и схему одготовкк шахтного полл;

- качественные параметры, характеризующие способ групповой тр&ботки сближенных пластов;

- качественные параметры, характеризующие систему раэработ-1 угольных пластов.

При совместном рассмотрении взаимосвязанные и взаимообус-эвленные группы качественных параметров позволяет сконструиро-1ть более 35 млн. вариантов технологических схем вскрытия, под-'товки и систем разработки угольных пластов, что сопряжено со (ычительными затратами времени и средств для их анализа.

Для предварительного отсева второстепенных вариантов в ли-ратуре известно несколько подходов и одним из наиболее пред-вительных из них является метод сравнения вариантов по сумме лльных оценок по всем критериям оптимальности. Однако при этом учитывается степень соответствия вариантов или параметров зиле иным критериям оптимальности и, таким образом, каидый пара-гр считается эталонным по отношению к критерия, что не соответ вует действительности.

В связи с этим в работе отсев второстепенных вариантов проводится с помощью интегрального показателя целесообразности: . гп

кинт/ч= ШТгТ^ Д /

о

где ¡\ - номер характеристики ^ -го качественного

параметра;

- уровень технологической схемы (номер качеотьенж го параметра);

I - номер критерия оптимальности;

/71.- число критериев оптимальности; п ■ - ранговая оценка I -го критерия оптимальности - к ¿у -му качественному параметру (наиболее знаш

мый критерий оценивается минимальным рангом); З^и- балльная оценка важности характеристики ^ -го параметра применительно к с -му критерии (наи-оо^сс важной характеристике присваивается наибольшее значение); 100 - балльная оценка характеристики, если бы последняя

служила в качестве эталонной (наилучшей); у - номер варианта технологической схемы; П, - количество аровней, одновременно определяющих сравниваемые варианты технологической схемы.

Применение данного интегрального показателя целесообразности позволяет учитывать не только оценку параметра по критериям, но и степень его соответствия этим критериям, так как разность между эталонной балльной оценкой и присвоенной данной характеристике определяет техническое совершенство последней, а требование минимума отклонений по всем критериям устанавливает ее целесообразность по сравнению с другими характеристиками.

Таким образом, применение интегрального показателя целесообразности позволило из общего числа вариантов отобрать для дальнейшей оптимизации 72 качественных варианта технологических схем вскрытия, подготовки и систем разработки.

В четвертой главе представлены результаты аналитических исследований по оптимизации параметров и вариантов вскрытия, подготовки и систем разработки.

При составлении экономико-математической модели вскрытия, подготовки и системы разработки учитывались следующие особенности залегания угольных пластов месторождения Энугу:

- горизонтальное залегание угольных пластов ( об = 1-3°), предопределяющее применение погоризонтного способа подготовки шахтных полей разрабатываемых пластов;

- расстояние между сближенными рабочими пластами № 3 и № 4 равна 6 м, что приводит к необходимости совместной обработки этих няьстив с группированием .горних работ верхнего пласта на

к

подготовительные аыуаоомш ммнзго гогазт.ч с; малыш-

промежуточных геэенков или наклоннил ироавьуг^. шш кои^ьд&гиь« при атом лава верхнего пласта оиираьает забой нижнего из вёли-ш ну, исключающую их вредное взоимовлипым;

- высокая обводненность пород кроьли - более и^/час. что предопределяет отработку лав по восстаний пласта;

- гористый и весьма изрезанный долинами 10К рельеф мвсш«^-ти, что затрудняет выбор площэдйи длл <л-роительства шахтного поверхностного комплекса и подъездных путей к ночу, а 1ап»е не способствует применыи» комсиииразашьм'О (вертикальными и наклонными стволами) и блокового вскрытия из-за значительной разбросан ности шахтной поверхности при этом;

- угольные пласты негазоносные и имеют боковые породы средней устойчивости, что благоприятствует применению столбовых систем разработки при повторном использовании бывших транспортных выработок в качестве вентиляционных;

- крупные геологические нарушения имеют направление простирания близкое к линии падения пласта, что способствует иршпб-нию погоризоитной подготовки шахтиоги поля с идоедеьним наклон них подготовительных выработок вдоль плоскости смесителя аарушений.

Перечисленные факторы предопределяли дйтермишрораежге знь чения рада качественных и некоторых количественных параметров технологических схем.

На первом этапе реализации экономико-математической модели по критерию минимума удельных эксплуатационных расходов при детерминированном вводе исходных данных определялась оптимальная область варьирования основных количественных параметров тахты: суточной добычи, размеров Шахтного ноля по пздйим» л по проспи-ранил, площадь шахтного пола.

В результате проведенных исследований установлено, что для всех рассмотренных вариантов имеют место оптимальные размеры шахтного ноля: по простиранию - 5,0-7,5 км, по падению - 3,5-4,и км и оптимальная годовая добыча шахты - 0,75-1,5 шш.т (рис.1,2).

Айриктерной особенностью изменения удельных зкепл^ацион--ныл расходов является их одноирсУы«Ш|| -з(Ш<оимо:л ь о; • у* очной добычи и от размеров цшкшого пеня. Так, напрш.шр, при одном и юм ке репере шиханиго поли но пакет«) и увеличении суточной добычи оптиммлшыИ размер шахтного поля по простирании униличи-ваетпя. -Увечичениг" ¡птнера м>.-'чичго т чл гш подыми», щ и исето-

ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИИЩЫХ ЗАТРАТ ОТ РАЗМЕРА ШАХТНОГО поля по пддавго

Щгю/т варианты 1,2,3,4-,5 - 5000 м;

5J---- A* 0,6;I,0¡ 1,25; 1,5;2,0 мпн.г;

б,7,в,9, 10 - S « 6000 м; 5 Аг= 0,5; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0 кян.Г

56

5,5

5,4

53

5.2"

1

\

Г

\

л

W \ \

\

V

\

\ \

\

\

V

4É

4

\

V

\

s

V

"Чг

Ж

•V

Рис.1

Нтысм

ЗАВИСИМОСТЬ i'.¡f.jJi.íiU< $НСЮУЛ'14МИ1Ис1л ЗАti'AI Л РАЗМЕРА JLá'iliurü ftÜJiÄ па ЙРОСТИРМ»

О-.^БД

51

L_L

в

^ Sioicw

1,2,3.4,5 - H = 3000 m; Не ■ = IODO м; Ar - 0,5; 1.0; Г ,55; 1,5; 2,0 MÄI.V/ГОД;

ó,?.P 0,10 - И - 300Ö м; iU. - Wo л. ~ U,î>; 1.0; 1.2ft; Г, a ; ¿,0 i 'г../,

Рш . 2

J

янной суточной добыче, приводит к уменьшению оптимального размера по простиранию.

Анализ изменения удельных эксплуатационных расходов в зависимости от качественных параметров применительно к основным количественным параметрам, показал, что наилучшими технологическими решениями являются: одногоризонтный способ вскрытия шахтного п:'! л вертикальными стволами и наклонными капитальными квершлага-нг:, ¡то"орнэонт>'ч.-' подготовка шахтных полей с групповой отработкой еС"итенных пластов на промежуточные гезенки при столбовой и комбинированной системах разработки (рис. 3).

На втором этапе реализации экономико-математической модели, "¿¡г кг".'плексной оптимизации параметров и вариантов вскрытия, подготовки и систем разработки, для определения характера измене

удельных эксплуатационных расходов и приведенных капиталь-•гх вложений, при вероятностно-детерминированном вводе исходных данных, был применен метод статистического моделирования. Согласно этого метода принятие конечного решения с учетом неопределенности и риска осуществлялась по критерию Лапласса (при равновероятном появлении статистических испытаний).

В результате проведенных расчетов установлено, что для проектной проработки следует рекомендовать 4 качественных вариш: та, сущность которых приведена в таблице I.

Таблица I

Характеристика вариантов вскрытия, подготовки и систем разработки угольных пластов месторождения Энугу, рекомендуемых для проектной разработки

И? !Характеристика

вариан- !качественных параметров тов I !

1 • __

I 1_2_

1.2.2

!Значения количественных !параметров_

!м^'.т { ! н, | нс,

1в ГОД I км' ' км 1 км ! 3 ! 4 ! 5 г 6 б 3 1,5

Одногориэонтное вскрытие 0,9 шахтного поля вертикальными стволами и капитальными квершлагами, погоризонтная подготовка с работой лав по восстанию и группированном горных работ верхнего тает '¡а нтапий плп-.т промгезег , "гиннро-

I ч

ванная система ризраоотки

1.2.1 Вскрытие и подготовка те же, что и и варианте 1.2.2, столбовая система разработки

1.3.2 Вскрытие то же, что и в

варианте 1.2.2, подготовка погоризонтная с группированием отрабатываемых пластов промквершлагами, система разработки та ке, что и в варианте 1.2.2

1.3.1 Вскрытие и подготовка те же, что и в варианте 1,2.2, система разработки столбовая

1.5

1,2

Й.-1 Т,й

б

где

Д - годовая добцчь шахтц, ц.т.г;

С*

размер шахтного поля по щжопфшш», ни; Н - то же по падению, км; Не" РаэмйР выечшиюго Поля но ьо^.-Тгуии', км;

зависимость удельшх ЭКСШАТАЩСННЫХ ЗАТРАТ от годовог

е^чи шлхты при рлзотсш качественных параметрах

23

гу Б/Т

в,з

8,2

7А

7.3

7.2

7Л 5.5

5.2

5{

и

< ^ 6 -< и г

> у ✓ г / У

А о ¿Г <

1 ( к] и

и

1< \ ■ п

г

0,5 - 0,75 ЦО 1.25 1.5 1.75

А-10'7

2 = 6000 и, н = 3000 и, Кс » 1500 м

1 - дскрытие шахтного поля вертикальными стволами (8С) и капи-твл^ними кегрилвГаии (НН), погоризонтная подгот&вка с группированием на пр?"геэснки, иомЗиннробаннал система разработки (КСР);

2 - ?скрытие и подготовка те же, столбовая система раз^аботто* СССР);

3 - аснрыти'? наклоню»™ стволами и КХ.псдгятогш та ж<г»ИСТ;

+ - ягктти« и «саготпвкз те я?.ССР: 5 - ко'Лннированиое пскИ4-:> «• .ппоготсчуп та V«. КСР; 0 - чскрнти«? и подгалэцяа г* ж,СОТ.

Рис. 3

!ь

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований но оптимизации вариантов и параметров технологических схем вскрытия, подготовки и систем разработки угольных пластов месторождения Энугу ь Нигерии можно сделать следующие выводы и рекомендации:

I. При разработке технических реиений по реконструкции и строительству угольных шахт для условий мьсгорогдздши Энугу, параду с оптимизацией их качественных и количественных параметров, существенное внимание следует уделить вопросам рационального использования недр и земной поверхности. Предусматривается применение ресурсосберегающих технологий отработки угольных пластов, обеспечивающих максимально возможную полноту выемки и экологичность.

Z. В настоящее время в Нигерии отсутствуют научно-исследо-вательские и проектно-конструкторские организации, подготавливающие перспективные планы развития угольной промышленности и разрабатывающие проектные решения для строительства и реконструкции угольных предприятий. В связи с этим, в" методическом отношении выбор оптимальных параметров и вариантов вскрытия, подготовки 11 систем разработки угольных пластов для рассматриваемого месторо.-дения должен решаться с учетом предварительного конструирования и отбора технически целесообразных вариантов. Учитывая отсутствие опыта строительства шахт в данном угленосном районе , окончательная оценка параметров и вариантов должна производиться с учетом вероятностного характера исходных данных дли проектирования.

3. Выбор рациональных решений по вопросам вскрытия, подготовки и систем разработки заключается в рассмотрении многокритериальной задачи оптимизации вариантов технологических сх£.м уголь них шахт и их параметров.

4. Основным критерием оптимальности технологических схем вскрытия, подготовки и систем разработки являются минимальные суммарные эксплуатационные расходы и при! ¡денные капитальные вложения, а критерием параметров этих схем - минимальные суммарные удельные затраты.

5. По своей технологической сущности вскряме, подготовка и системы разработки угольных пластов определяется мзелм множествами взаимосвязанных и взаимообусловленных качественных параметров, которые в совокупности позволяют сформировать очень

много вариантов технологических схем.

6. Предварительная оценка вариантов технологических схем и оГсер второстепенных из них производились на основании инженерного анализа рассматриваемых решений, а для определения прогрессивных или технически целесообразных технологических решений был применен метод формирования интегрального показателя важности, базирующегося на экспертных оценках предпочтительности параметров и их характеристик.

7. Для учета степени соответствия вариантов и параметров выделенным критериям оптимальности в работе используется двухступенчатый характер оценки вариантов технологических схем и их параметров: на первом этапе определяется интегральный показатель целесообразности параметров с учетом степени соответствия выделенным критериям и производится отсев нецелесообразных решений; на втором этапе после определения интегрального показателя целесообразности вариантов производится отсев второстепенных из них.

В. Для условий месторождения Энугу при отсутствии опыта широкомасштабного ведения очистных работ при использовании прогрессивных технологических решений в работе применен двухэтап-ный подход по оптимизации параметров технологических схем: на первом этапе в статистической постановке (при детерминированном вводе исходных данных) устанавливалась оптимальная область варьирования исследуемых параметров по критерию минимума удельных ¡' эксплуатационных расходов. На втором этапе в вероятностной по- | становке (при детерминированно-веронтностном вводе исходных | данных) производилась комплексная оптимизация параметров и ва- | риантов по критерию минимума удельных эксплуатационных расходов | и приведенных капитальных вложений.

9. В результате предварительной оценки по качественным параметрам было отобрано 72 варианта технологических схем, которым при статистической оптимизации были установлены оптималь- !• ные области варьирования исследуемых параметров: суточная добы- ; ча 2,5...5 тыс.т; размеры шахтного поля по простиранию 5...7,5 1 км; размеры по падению - 3,5...4,0 км; площадь шахтного поля - I

п !

15...20 км , одногориэонтный способ вскрытия шахтного поля вер- ! тикплышми стволами и капитальными наклонными квершлагами, по- I горизонтнап подготовка шахтного поля без деления ее на блоки; ; согуестнял отработка сближенных пластов с группированием на ппгтинвлыше гег.енки при комбинированной и столбовой системах

разработки.

10. В результате комплексной оптимизации 77'УЬ рымс-шмл вариантов установлено, что в 10$ оптимальную обласа-ь попадает 16 качественна вариантов вскрытия, подготовки и систем разра ботки, из негорд 4 варианта рекомендуется для проектной проработки,

11. Основными рекомендациями для проектировании шахт в у; ловиях месторождения Энугу и ему подобных является:

- - одяогоризонтнов вскрытие «яхтного воля вертикальными стволами~и ~ капитальными наклоннытг квершлагами;

- погоризонтная подготовка шахтных полей г > разрабатываемым пластам без разделения их на блоки;

.......--совместная разработка сближенных пластов с расположением

групповых выработок по нижнему пласту к проведением вертикальных промежуточных гезенков? - - - ...............

- столбовая и комбинированная системы разработки при работе лав по восстанию пластов; .................

" '' -"суточная добыча шахты 3; 4; 5; тыс.т (0,9; 1,2; 1,5 шш.1 в год);

- размеры шахтного поля: по простирании - 6 км; но падешь

3 км.

Основные положения диссертации опубликованы в елглу«!* работах:

1. Акацде Дж.М., Соловьев Г.И..Костяк И.С.Проблемы рязрч отки угольных месторождений Нигерии.-М.-1992.-II с.Деп. в [НИЭИуголь №359 от 18.03.92.

2. K.F.Sepi-tgWy, G.7 . Solovyoi/,J.M. АКвпзе- Basis choice if opilmm criterion, main qualities parameters of owning, ievelopirtpnt arid inetiioJ of mining соз! deposit: о/ Bongo ■ 3asir (. fiigeria ).

lodtílliilg,Measurement aná Control, Prance, D, Vol.8, to 1, 1993, p.p. 13-24.