Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время продолжается реструктуризация угольной промышленности, которая сопровождается как вводом новых угледобывающих предприятий, так и консервацией низкорентабельных объектов. В Иркутской области за последнее десятилетие вновь введен в эксплуатацию ряд объектов по добыче угля, в том числе разрезы Каратаевский, Шиткино, Глинки, Думски, Раздолье, участок «Головинский». Одновременно только за 2005-2010 годы было законсервировано более десяти угледобывающих объектов.
В большинстве случаев основной причиной консервации является низкая рентабельность предприятия. Вместе с тем с учетом нарастания потребности в угле (анализ территориальной структуры добычи угля в РФ показал, что доля Сибирского федерального округа возрастет с 79% в 2003 г. до 86% в 2020 г.) при постепенном ухудшении горно-геологических условий разработки месторождений через определенный промежуток времени законсервированные объекты вновь могут эффективно эксплуатироваться, таким образом, актуальность как консервации, так и расконсервации становится очевидной.
Опыт проектирования, а также анализ проектов консервации горнодобывающих объектов свидетельствует о недостатке необходимой нормативно-технической документации, определяющей способы, технологию и параметры консервации. Отсутствуют методики расчета целесообразных сроков консервации, которые в проектах принимаются ориентировочно 5-10 лет. Объемы работ по консервации в проектах устанавливаются минимальные, что с экологической точки зрения вряд ли следует считать рациональным. При этом, если для сухого способа консервации кое-какие рекомендации все-таки имеются и здесь можно использовать технологические схемы, разработанные для рекультивации, то для мокрого способа консервации приемлемых технических решений очень мало. При консервации карьеров с затоплением выработанного пространства, несмотря на интенсивные эрозионные процессы вдоль береговой линии, работы по укреплению бортов создаваемого водоема, как правило, не предусматриваются и не проводятся.
В связи с этим весьма актуальной является задача по обоснованию геотехнологических параметров и продолжительности консервации неглубоких разрезов с затоплением выработанного пространства.
Цель работы: изыскание рациональных технологических схем мокрой консервации неглубоких угольных разрезов с обоснованием целесообразных сроков их расконсервации.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
-анализ результатов реструктуризации угольной промышленности и прогнозирование развития угледобычи;
- анализ проектов консервации угледобывающих объектов;
проведение натурных исследований законсервированных участков и разрезов;
разработка методик обоснования продолжительности консервации;
совершенствование технологических схем консервации угледобывающих объектов в различных горнотехнических условиях;
зколого-экономическая оценка предложенных технических решений.
Идея работы: выбор способа, технологии и параметров консервации разрезов и участков горных работ должен производиться после обоснования целесообразной продолжительности консервации на основе прогнозирования динамики горнотехнических условий разработки месторождений, цен на полезное ископаемое и технико-экономических показателей горных работ.
Защищаемые научные положения:
1. Геотехнологические параметры консервации горнодобывающих объектов
должны устанавливаться не только с учетом способа и технологии осуществления работ,
но и в зависимости от сроков консервации и природно-климатических факторов региона.
-
При консервации угольных разрезов на кратковременный период ее продолжительность должна устанавливаться на основе прогнозирования экономических показателей добычи угля, а при более длительных периодах - на основе прогнозирования динамики горнотехнических параметров горных работ (например, коэффициента вскрыши, показателя трудности разработки), прогноз которых может быть выполнен с достаточно высокой точностью.
-
При мокром способе консервации горнодобывающих объектов на достаточно длительный срок вдоль береговой линии необходимо формировать пляжную зону с учетом процесса волнообразования, пределов колебания уровня воды в водоеме и обеспечения условий безопасности.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Выявлена степень влияния экономических и горнотехнических показателей на продолжительность консервации.
-
Обоснованы критерии для расчета продолжительности консервации горнодобывающих объектов.
-
Установлен характер зависимости себестоимости добычи полезного ископаемого от коэффициента вскрыши для условий разработки угольных месторождений Восточной Сибири.
-
Определена погрешность прогнозирования экономических и горнотехнических показателей добычи угля;
-
Установлена зависимость параметров пляжной зоны от размеров водоема в выработанном пространстве и природно-климатических факторов региона.
Практическая значимость работы
1. Предложена методика расчета продолжительности консервации на основе прогнозирования цены на уголь и себестоимости его добычи.
-
Разработаны методики расчета сроков консервации с использованием коэффициента вскрыши и показателя трудности разработки.
-
Разработаны и обоснованы технологические схемы консервации неглубоких угольных разрезов в зависимости от ее продолжительности, позволяющие обеспечить сохранность запасов и сократить эрозионные процессы.
Методы исследования: анализ и обобщение литературных источников и патентных материалов; анализ теоретических разработок и производственного опыта; наблюдения и натурные исследования законсервированных объектов; математическая обработка статистических данных; графоаналитические методы расчетов.
Личный вклад автора: сформулированы задачи исследований и разработана методология их решения; проведены натурные наблюдения и исследования с целью выявления факторов, позволяющих совершенствовать существующие технологии консервации; разработаны и обоснованы методики расчета продолжительности консервации горнодобывающих объектов в зависимости от экономических и горнотехнических параметров; разработаны технологические схемы консервации, учитывающие ее продолжительность.
Реализация работы. Результаты исследований использовались в проектах консервации горнодобывающих объектов, выполненных проектно-конструкторским бюро (ПКБ) «Горняк», в учебном пособии «Угольная промышленность Иркутской области: история и перспективы развития» и при чтении лекций по дисциплинам горного направления в Черемховском горнотехническом колледже и ИрГТУ.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на конференциях: Межрегиональной научно-практической конференции «Современный подход к системе безопасности труда в горнодобывающей промышленности» (г. Черемхово, 2007, 2010 гг.); Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири» (г. Иркутск, 2007-2010 гг.); научных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва 2009-2011 гг.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Безопасность - 2009» и «Безопасность - 2010» (г. Иркутск 2009, 2010 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Инновационное развитие горно-металлургической отрасли» (г. Иркутск, 2009 г.); Восьмой межрегиональной научно-практической конференции (г. Чита, 2010 г.); Восьмой международной научно-практической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Красноярск, 2010 г.).
Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 5 приложений, изложена на 181 странице машинописного текста, включая 58 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 176 наименований.
