Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ угольных месторождений россии по величине водопритоков и обзор технологии горных работ на обводненных карьерах 9
1.1. Анализ горно-технологических условии на угольных месторождениях России 9
1.4. Анализ технологий углубки карьера на обводненных карьерах 23
1.3. Обзор сведений о подготовке новых горизонтов на карьерах с обильными водопритоками и применяемое основное выемочно-погрузочное оборудование 26
1.4. Цель и задачи исследования 31
1.5. Выводы 32
ГЛАВА II. Влияние горно-технологических факторов на работу гидравлических экскаваторов типа обратная лопата 34
2.1. Влияние горно-технологических и гидрогеологических условий на работу
гидравлических экскаваторов типа обратная лопата на дне карьера 34
2.2. Влияние особенностей залегания угольного пласта па технологию разработки месторояадений 40
2.3. Соотношение меяеду параметрами забоя и производительностью 42
2.4. Осушение дна карьера с помощью гидравлических экскаваторов типа обратная лопата . 43
2.5. Возможность уменьшения извлекаемого объема для подготовки новых горизонтов 46
2.6. Определение параметров системы разработки при использовании гидравлического экскаватора типа обратная лопата 49
2.7. Выводы 51
ГЛАВА III. Технология углубки карьера на угольных месторождениях с применением гидравлических экскаваторов типа обратная лопата 52
3.1. Осушение карьера 52
3.2. Расчет осушения карьерного поля 53
3.3. Отработка пульпы карьерного дна 59
3.4. Угол наклона пласта, его влияние на объем и время подготовки новых горизонтов 63
3.5. Технологические схемы при подготовке новых горизонтов, расположенных ниже водоносного горизонта 71
3.6. Технологические варианты подготовки новых горизонтов 77
3.7. Выводы 80
ГЛАВА IV. Обоснование технологии подготовки новых горизонтов на карьере «лучегорский» бикинского месторождения 82
4.1. Сведения о карьере «Лучегорский» 82
4.2. Выбор рациональной модели гидравлического экскаватора типа обратная лопата 96
4.2.1. Гидравлический экскаватор Caterpillar В65 С 96
4.2.2. Гидравлический экскаватор Volvo ЕС 700 В 97
4.2.3. Гидравлический экскаватор Hitachi ZX 87ОН. 99
4.2.4. Гидравлический экскаватор Komatsu PC 750-7. 101
4.2.5. Гидравлический экскаватор Liebherr R974C 102
4.3. Совершенствование технологии работ по углубке дна с использованием гидравлического экскаватора 108
4.3.1. Роль гидравлического экскаватора при подготовке новых горизонтов 108
4.3.2. Технология создания водоприемной траншеи при проходке разрезной траншеи по висячему боку залежи 109
4.3.3. Технология создания водоприемной траншеи при проходке разрезной траншеи по угольному пласту 121
4.4. Расчет экономической эффективности использования гидравлического экскаватора типа обратная лопата при подготовке новых горизонтов на карьере «Лучегорский» 126
4.5. Выводы 135
Заключение 137
Список литературы 139
- Обзор сведений о подготовке новых горизонтов на карьерах с обильными водопритоками и применяемое основное выемочно-погрузочное оборудование
- Осушение дна карьера с помощью гидравлических экскаваторов типа обратная лопата
- Технологические схемы при подготовке новых горизонтов, расположенных ниже водоносного горизонта
- Технология создания водоприемной траншеи при проходке разрезной траншеи по висячему боку залежи
Введение к работе
Актуальность работы. На месторождениях со сложными гидрогеологическими условиями, характеризующимися обильными водопритоками, применение традиционных механических лопат при подготовке новых горизонтов, т.е. углубке карьера, характеризуется малой скоростью этих работ. Это обусловлено тем, что выемочно-погрузочное оборудование и транспорт работают на нижнем горизонте (дне карьерного поля), который не полностью осушен, возникает проблема подтопления техники, из-за чего производительность снижается на 50-60 % по сравнению с их работой в сухих забоях. Повышение скорости углубки карьера можно достичь при помощи современных гидравлических экскаваторов типа обратная лопата (ЭГО), которые, благодаря разнообразной кинематике движения ковша, могут производить черпание ниже его уровня стояния по любой траектории при значительной глубине забоя. Использование этих экскаваторов в сложных гидрогеологических условиях в значительной степени сдерживается из-за практического отсутствия обоснованных и надежных технологических схем горных работ по проведению углубки карьера в обводненных условиях.
Важными направлениями исследования в этой области следует считать: разработку методики определения скорости возможной углубки карьера, создание водоприемной траншеи при работе гидравлическим экскаватором типа обратная лопата; определение зависимости размеров водоприемной траншеи от величины водопритоков и параметров экскаваторов; обоснование технологии подготовки новых горизонтов.
В этом направлении выполнен большой объем исследований такими ведущими учеными как А.И. Арсентьев, В.Ф. Колесников, Н.В. Мельников, Н.Н. Мельников, В.В. Ржевский, П.И. Томаков и др. Однако, в их работах уделялось мало внимания разработке технологии подготовки горизонтов при обильных водопритоках.
Таким образом, обоснование технологических схем подготовки новых горизонтов на обводненных месторождениях является актуальной задачей горнодобывающей промышленности страны.
Работа выполнена в рамках Государственного контракта № 02.740.11.0695 «Создание геомеханически и экологически безопасных малоотходных способов разработки месторождений открытым способом в сложных гидрогеологических условиях».
Цель диссертационной работы. Обоснование и разработка рациональных технологических схем углубочных работ, связанных с подготовкой новых горизонтов на обводненных угольных карьерах, с помощью современных гидравлических экскаваторов типа обратная лопата за счет возможности использования их конструктивных особенностей.
Идея работы. Подготовку новых горизонтов в сложных гидрогеологических условиях целесообразно осуществлять подуступами с использованием возможности гидравлических экскаваторов типа обратная лопата работать нижним черпанием на большую глубину, стоя на сухой верхней площадке.
Задачи исследования:
1. Анализ гидрогеологических условий угольных месторождений России.
2. Изучение общих сведений о технологии углубочных работ на карьерах.
3. Исследование влияния гидрогеологических факторов на эффективность работы гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.
4. Совершенствование технологии углубочных работ в карьере при обильном водопритоке с помощью гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.
5. Определение параметров водоприемной траншеи от величины водопритоков и технических характеристик гидравлических экскаваторов.
6. Расчет экономической эффективности применения гидравлических экскаваторов типа обратная лопата при подготовке новых горизонтов на карьере «Лучегорский» Бикинского угольного месторождения.
Основные защищаемые положения:
1. На карьерах с обильными водопритоками, с целью сохранения безопасной работы горнотранспортного оборудования, следует применять гидравлические экскаваторы типа обратная лопата, способные работать в забоях ниже уровня своего стояния, что позволит увеличить производительность карьера при подготовке новых горизонтов на 40-50%.
2. Скорость углубки карьера на обводненных месторождениях следует определять с учетом величины водопритоков на нижние горизонты и технических характеристик гидравлических экскаваторов.
3. При подготовке нового горизонта и монтажа постоянной насосной станции необходимо формирование двухступенчатой водоприемной траншеи подуступами.
Научная новизна работы.
1. Установлена зависимость безопасного расстояния между верхним и нижним забоями от времени осушения рабочей зоны и фильтрационных свойств горных пород;
2. Установлена зависимость основных параметров технологических схем подготовки новых горизонтов от величины водопритоков в карьер и технических характеристик гидравлических экскаваторов, позволяющая определить рациональные размеры водоприемной траншеи, для обеспечения возможности увеличения скорости углубки карьера.
Методы исследований. Общей теоретической и методологической базой диссертационной работы послужили труды отечественных и зарубежных ученых и практиков в области рационального использования полезных ископаемых при открытых горных работах. При выполнении исследований использовались: анализ и обобщение горно-геологических материалов проектных и производственных организаций, горно-геометрические расчеты, метод вариантов для сравнения и выбора целесообразных технологических схем подготовки новых горизонтов на обводненном угольном месторождении.
Достоверность научных положений и выводов, представленных в диссертационной работе, подтверждается достаточным объемом проанализированной и обобщенной исходной информации об обводненных месторождениях и условиях их отработки; получением удовлетворительных результатов по разработанным технологическим схемам и составленными графиками ведения работ для карьера «Лучегорский» Бикинского угольного месторождения.
Практическая значимость работы заключается в обосновании технологии подготовки новых горизонтов на угольных месторождениях с большими водопритоками, в частности, при проектировании открытой разработки Бикинского угольного месторождения карьером «Лучегорский».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку на Всероссийских научных конференциях молодых ученых (г. Санкт-Петербург, СПГГИ (ТУ), 2005-2009), на 5 и 6-ой международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2007 и 2008), на IX международной конференции «Экология и развитие общества» (г. Санкт-Петербург, 2005), на XII Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр», (г. Томск, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 1 в журнале, рекомендованным ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения общим объемом 148 страниц, содержит 34 таблицы, 41 рисунок, а также список литературы из 109 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Г.А. Холоднякову, развитие идей которого, постоянное внимание и помощь способствовали успешному выполнению работы, профессору С.И. Фомину и доценту Д.Н. Лигоцкому, а также другим сотрудникам кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» за практические советы при написании диссертации.
Обзор сведений о подготовке новых горизонтов на карьерах с обильными водопритоками и применяемое основное выемочно-погрузочное оборудование
На месторождениях со сложными гидрогеологическими условиями или при обильных водопритоках, для углубки карьера необходимо создать благоприятные условия на новых горизонтах: оборудование должно работать на горизонтальной, сухой и твердой поверхности [9, 15]. Для создания таких условий появилась необходимость проектирования технологии углубки карьера ниже самотечного уровня карьерных вод. Еще в 80-х годах были разработаны системы разработки с многоступенчатым дном, которые имели следующие преимущества[57, 97]: - скорость углубки дна больше, чем при применении системы разработки с одним дном; - стабильную отработку полезного ископаемого как в теплые, так и в холодные месяца года; - возможность уменьшения текущего коэффициента вскрыши при вскрытии нового горизонта. Система разработки многоступенчатого дна подходит больше для месторождений с большой длиной по простиранию. При открытых горных работах, разрабатываемых ниже уровня грунтовых вод, самая глубокая часть карьера называется водоприемной траншеей, где собирается вода и пульпа. В таких условиях отработка горизонта затрудняется, а производительность выемочно-погрузочного и транспортного оборудования снижается на 50-60 % по сравнению с обычными условиями работы. Скорость углубки водоприемной траншеи играет главную роль в скорости подготовки новых горизонтов карьера. Поэтому в последние годы данная проблема является актуальной. Для уменьшения затопленной площади дна, после принудительной откачки воды с помощью насосных станций, необходимо производить углубку дна с помощью наклонного дна или с двухступенчатым дном, с переменным положением в процессе понижения горизонта. Сравнивая двухступенчатое дно с наклонным, можно выделить следующие преимущества первого: - длина и глубина затопленного участка меньше при одном и том же количестве воды; - пульпа плавно оседает, следовательно, ее мощность невелика, что приводит к улучшению ее отработки; - при наклонном дне выемочное оборудование и транспортные средства всегда работают на наклонной поверхности, поэтому их производительность уменьшается, а срок службы сокращается; - возможно применение взрыва на выброс для образования зумпфа, приводящее к снижению уровня подземных вод. Благодаря этому сокращается время проходки въездной траншеи, что ускоряет ввод оборудования на горизонт для отработки угля; - при одновременной работе экскаваторов для подготовки новых горизонтов увеличивается интенсивность отработки. Наряду с выше приведенными преимуществами есть недостатки при использовании двухступенчатого дна: - при углублении части дна на подуступ верхняя и нижняя его части не связываются между собой в одном цикле углубления. То есть отработка ведется только на верхнем подуступе, нижний подуступ отрабатывается при следующем цикле. Эта причина ограничивает скорость подготовки нового горизонта на всей площади карьера и его производительность; - для подготовки к отработке нижнего подуступа необходима проходка въездной траншеи, при этом подземные воды мешают ее созданию, вследствие чего теряется много времени на эту работу; - Проходка разрезной траншеи большой ширины (bmjn = 20-25 м) [104], необходимой для размещения в ней погрузочно-транспортного оборудования, влечет за собой увеличение ее объема и объема работ по подготовке горизонтов. Применение ЭКГ в обводненных условиях нецелесообразно, так как они тяжелые, скорость передвижения маленькая и работают от электричества. При отказах на электростанциях и малейших остановках экскаваторы тонут; - экскаваторы и автосамосвалы вынуждены работать на самом нижнем горизонте, который полностью не осушен, поэтому оборудование работает в воде с пульпой. При таких условиях по сравнению с показателями при нормальных условиях производительность снижается на 50-60 %, оборудование потребляет большое количество топлива, и срок его эксплуатации уменьшается.
Ранее зарубежными учеными был проведен ряд исследований направленных на упрощение технологии проходки въездной траншеи. Были спроектированы технологии взрыва для образования зумпфа с помощью применения буровых станков, пробуривающих скважины глубиной от 15 до 20 м с расстояниями между рядами 2,5 м, скважинами - 1,5 м. Заряжение скважин производилось водоустойчивым взрывчатым веществом, с удельным расходом в 4,5 - 5 раза больше, чем для обыкновенного взрывания, с целью создания зумпфа метательным взрывом, имеющим размеры насосной станции и глубины от 7,5 до 9 м [29]. По результатам исследования можно сказать, что образование зумпфа таким способом совместно с технологией углубления двухступенчатого карьерного дна уменьшило трудности, при этом увеличилась скорость углубки и производительность на дне карьера. Но основные недостатки данного способа всё равно не решены. Взрывание должно повторяться неоднократно для образования меленьких зумпфов. Процесс бурения и заряжения происходит одновременно, что весьма не безопасно. При такой технологии расходуется большое количество ВВ, увеличивается время простоев из-за перегона экскаваторов из опасной зоны. При понижении, площадь карьерного дна уменьшается, что приводит к более сложной и опасной операции образования зумпфа.
На месторождениях где отработка производится ниже уровня грунтовых вод, где природные условия оказывают негативное влияние на добычные работы [44], выемочное оборудование типа мех. лопаты оказалось несоответствующим для данных условий и их производительность снижается до 30-50 % от проектной.
Большинство угольных месторождений, отрабатываемых открытым способом, оснащены еще советским устаревшим однотипным оборудованием, с применением однообразной системы разработки, технологическими схемами и параметрами. Для бурения скважин на вскрыше, принимаются буровые станки типа СБШ, для выемочно-погрузочных работ используют ЭКГ, для транспортировки автосамосвалы грузоподъемностью до 40 т. [75]
С таким оборудованием отработка сложнострукурных и обводненных залежей достаточно трудна и нецелесообразна.
Осушение дна карьера с помощью гидравлических экскаваторов типа обратная лопата
При подготовке нового горизонта с использованием ЭКГ ширина по дну разрезной траншеи относительно большая в=2(Н22 м, следовательно, извлекаемый объем выемки велик, особенно при небольшом угле падения пласта. Кроме того, при работе на горизонтах ниже самотечного уровня воды при условии сезона паводков время работы оборудования на дне карьера значительно сокращается. В связи с этим уменьшается скорость углубки дна, снижается производительность карьера. Использование гидравлического экскаватора типа обратная лопата в сочетании с мехлопатой ЭКГ-5А для проходки разрезной траншеи и подготовки новых горизонтов позволяет уменьшить ширину траншеи по дну до Ьтіп=2+3 м. При этом извлекаемый объем для подготовки новых горизонтов значительно не изменяется, скорость углубки сохраняется, что обеспечивает заданную производительность. Особенно это заметно при использовании ЭГО на крутопадающих пластах. Разница в объемах на вскрышных работах при подготовке новых горизонтов в случаях разработки экскаваторами двух типов на наклонных и крутопадающих пластах, показана на рис. 2.10. Результаты исследований технических показателей для угольного пласта, имеющего горизонтальную мощность т=30 м, угол падения 7=27, приведены в таблице 2.5. - объем подготовки нового горизонта варианта I на длине L=600M. больше варианта II и III на 180 тыс.м и 330 тыс.м соответственно. Если длина фронта работ равна 1 км., а рабочий борт имеет 5 уступов, то объем вскрыши в первые года уменьшается на 1,5 -2 млн.м3 и этот объем переходит на конец срока отработки карьера. - для добычи 350 тыс.т. угля при варианте I потребуется 0,71 года, значит, ЭКГ-5 должен работать на дне карьера 8,5 месяца, при этом сезон паводков и переходный сезон составляют 4,5 месяца. Это значит, что при использовании ЭКГ-5 совместно с взрыванием для образования зумпфа, то скорость углубки не может достичь 15 м/год, следовательно, 350 тыс.т. угля с дна карьера не добывается. В данном случае скорость углубки достигает 10-Н2 м/год. Вариант I: разработка наклонного пласта мехлопатой ЭКГ-5 Вариант II: разработка наклонного пласта мехлопатой ЭКГ-5 совместно с гидравлическим экскаватором типа обратная лопата. Вариант III: разработка крутопадающего пласта совместной работой ЭКГ иЭГО. При вариантах II и III для достижения скорости углубки 15 м/год необходимо 0,52 и 0,47 лет (6,2 и 5,6 месяцев) соответственно. Более того можно вводить в работу раньше и выводить позже начала и конца сезона паводков. С использованием ЭГО для подготовки новых горизонтов условие заданной производительности и скорости углубки 15 м/год выполняется. Из рисунка 2.10 видно, что площадь 344 3\ 566 5 (а) и 344"3", 566"5"(б) уменьшаются при замене мехлопаты гидравлическим экскаватором для проходки траншеи по висячему боку при подготовке новых горизонтов. При фронте работ значительной длины и большом количестве уступов важное значение имеет возможность переноса отработки вскрышных пород на конец эксплуатации. Это приводит к сокращению объема извлекаемых вскрышных пород в период капитального строительства, уменьшению текущего коэффициента вскрыши. Параметры системы разработки зависят от параметров работы гидравлических экскаваторов типа обратная лопата (ЭГО), формы погрузки и разгрузки, устойчивого угла откоса и безопасной работы оборудования [20, 39, 42]. При нижнем черпании высота уступа напрямую влияет на возможность зачистки породного треугольника на кровле и угля на почве. ЭГО могут выполнять погрузку в автосамосвалы, располагающиеся как на том же уступе, так и на нижнем подуступе (рис. 2.11). В случае «б» производительность оборудования увеличивается. Схема определения высоты уступа при нижнем черпании После выбора экскаватора необходимо уточнить его параметры; R4 тах -максимальный радиус черпания на уровне стояния экскаватора, м; hi - высота от основания экскаватора до опоры стрелы, и; С — расстояние от оси экскаватора до опоры стрелы. На разрезе уступа отмечаем от оси экскаватора отрезок ОА, равный R4 тах. Соединяем точки А и К (К - точка опоры стрелы). Проводим дугу радиусом КА до пересечения с откосом уступа проведенным в соответствии с безопасным углом ведения работ а. Точку пересечения обозначим В. Из полученной точки проводим отрезок ВС до линии ОА. Полученный отрезок - высота уступа для зачистки породного треугольника на кровле пласта. В результате расчетов получено, что при погрузке в транспорт на одном уровне для скальных пород с углом а 60 высота уступа для гидравлического экскаватора типа обратная лопата при нижнем черпании hy = (0,8-0,9)Нч тах, а для сыпучих {а 45-60) - hy = (0,8-0,9)Нч тах (К, м -максимальная высота черпания). При нижней погрузке (рис. 3.106) высота равна hy = (0,7-Ю,8)Нч шах и hy = (0,6-Ю,7)Нч тах соответственно для скальных и сыпучих пород. 1. Применение гидравлического экскаватора типа обратная лопата позволяет уменьшить не только объем, извлекаемый при создании разрезной траншеи, но при этом одновременно происходит выемка полезного ископаемого и отработка породного и угольных треугольников при проходке опережающей траншеи для осушения рабочей площадки, что создает благоприятные условия работы выемочного и транспортного оборудования. 2. При использовании ЭГО для проходки разрезной траншеи ширина по дну может быть уменьшена до минимума Ьтіп=2+3 м, из-за чего уменьшается время подготовки и проходки траншеи, что позволяет увеличить скорость углубки, т.е. сократить время подготовки нового горизонта, и обеспечить заданную производительность. 3. Момент расширения траншеи экскаваторами необходимо определять исходя из времени осушения рабочей зоны требуемой ширины за счет развития радиуса депрессионной воронки, при этом рациональная величина опережения забоя экскаватора при проходке траншеи, позволяет создать благоприятные условия для работы остального карьерного оборудования при отработке вышерасположенных горизонтов. В случае большой ширины пласта и небольшого коэффициента фильтрации применяют систему парных траншей. При такой системе скорость осушения рабочей площадки намного больше по сравнению с отдельной траншеей. 4. Благодаря кинематическим особенностям работы гидравлических экскаваторов типа обратная лопата возможны различные системы отработки уступов, а именно схемы погрузки автосамосвалов.
Технологические схемы при подготовке новых горизонтов, расположенных ниже водоносного горизонта
Преимущества данного варианта: скорость подготовки новых горизонтов больше, чем при системе разработки с одним подуступным дном; стабильность при добыче полезного ископаемого в любой сезон; возможность уменьшения коэффициента вскрыши в начальной стадии, улучшение условий распределения объема горных работ по времени и по горизонтам.
Такая система разработки подходит для месторождений, у которых большая длина по простиранию. Более того, работа по данной схеме не направлена на углубление водоприемной, где условия осложнены наличием пульпы и легкого затопления. Скорость углубки водоприемной траншеи меньше чем верхних горизонтов, т.к. время подготовки нового горизонта с учетом сезона паводков меньше. В результате чего запас угля и возможность регулирования производительности добываемого угля уменьшается. Снижение скорости углубки водоприемной траншеи приводит к падению скорости подготовки новых горизонтов общей системы ступенчатого дна карьера и уменьшению производительности по углю.
Система разработки с применением наклонного дна. Суть способа заключается в создании карьерного дна в виде наклонной поверхности с уклоном 6-8 % для сбора в нижней части воды и пульпы (рис. 3.12). Углубка в сезон паводков возможна на горизонтах выше уровня грунтовых вод. Отработка пульпы и подготовка нового горизонта производится в сухое время. Работа заключается в планировании до горизонтальной поверхности и образование наклонной поверхности в противоположную сторону предыдущего года. Эта часть занимает половину объема углубки карьера за один год, а отклонение между доньями равняется h/2. Объем углубки за год на продольном разрезе выглядит симметричным треугольником, имеющего основание h и высоту равную горизонтальной длине дна карьера L. Преимущество этого варианта заключается в том, что вода собирается на дне карьера, имеющем небольшую длину по простиранию, но при этом есть и следующие недостатки: а) в зависимости от разницы между отклонением самотечного уровня воды и горизонтальной поверхностью Л и годовой глубины углубки h возможны варианты: - Л h/2 объем углубки в обычное время больше чем в сезон паводков, что приводит невозможности регулирования производительности по углю; - A — h/2 работа по подготовки новых горизонтов производится до сезона паводков. Глубины углубки достаточно только для смены направления уклона стекания воды на дне; - Л h/2 работа по подготовке нового горизонта до сезона паводков, при этом направление стока воды не меняется из-за недостатка глубины. б) выемочное оборудование и транспортные средства всегда работают на наклонной поверхности, поэтому их производительность уменьшается. Кроме этого, из-за поступления воды давление на грунт неравномерно, что приводит к просадке экскаваторов и автотранспорта. Способ заключается в том, что дно карьера разделено на два подуступа по длине простирания. В сезон паводков углубка происходит на верхних горизонтах, а на нижнем горизонте скапливается вода и пульпа, которые отрабатываются после окончания сезона паводков. Такая схема имеет два технологических варианта. По длине карьер разделен на участки: I и II (рис. 3.13). На участке I, где расположена водоприемная траншея, количество уступов больше чем на участке II. траншея, имеет площадь LK х Вк (LK - длина траншеи, Вк - ширина траншеи). При разработке следующего горизонта необходимо подготовить новую водоприемную траншею. При ее создании требуется учесть схему вскрытия и расположение въездной траншеи (на рабочем или на нерабочем бортах). При прохождении въездной траншеи по нерабочему борту для создания водоприемной траншеи размерами LK х Вк на горизонте -15 м необходимо расширить на горизонте ±0 в направлении 1 (до необходимого расстояния для создания въездной траншеи АВ) и по направлению 2 для подвигания фронта работ. При этом вскрышные и добычные работы могут проходить на горизонтах ± 0 и выше. В сезон паводков насосная станция работает непрерывно для предотвращения затопления вышерасположенных горизонтов.
Особенность такого варианта заключается в том, что водоприемная траншея разделяется на две ступени (рис. 3.14). На верхней ступени (подуступе) содержатся отложения пульпы для просушки, а на нижней - ил и вода. При такой работе после окончания сезона паводков работа сосредоточена не для углубки водоприемной траншеи, где собрался ил, а на верхнем подуступе с целью увеличения сушки пульпы для увеличения производительности выемочного оборудования и сокращения времени подготовки нового горизонта. Процесс формирования нового дна производится по следующей схеме.
Сначала разносится верхний подуступ с отметкой -5 м, на котором размещалась водоприемная траншея (I), затем осуществляется углубка еще на один подуступ (II) для формирования уступа на отметке -10 м. Производится отработка пульпы и разноска нижнего подуступа горизонта -10 м (III). Осуществляется проходка верхнего подуступа (IV) горизонта -20 м для создания следующей водоприемной траншеи на горизонте -15 м.
Технология создания водоприемной траншеи при проходке разрезной траншеи по висячему боку залежи
По химическому составу воды относятся к гидрокарбонатно-кальциево-натриевым с минерализацией до 0,8 г/л, обладают общекислотной агрессивностью.
Действующими участками "Восточный" и "Западный", а также строящимся участком №2 отрабатываются отложения верхней угленосной толщи в юго-восточной части месторождения. Указанные отложения включают 15 групп угольных пластов, из которых наиболее мощными являются пласты 3-4, 10-11 и 14-15 групп. В юго-восточной, наиболее глубокой части впадины (разведочные участки № 1 и № 2), пласты в группах залегают очень сближенно и на отдельных площадях группа иногда представляет собой мощный пласт сложного строения. Очень сближено здесь залегают и группы пластов.
Максимальная угленосность по пластам 3-4 групп приурочена к площади разведочного участка № 1 (эксплуатационные участки "Восточный" и "Западный").
В западном, северо-западном, северо-восточном и восточном направлениях пласты в группах теряют мощность, приобретают более сложное строение, здесь также увеличивается мощность междупластий.
Основные характеристики групп угольных пластов следующие: - 3 группа, верхняя, включает до 5 сближенных пластов очень сложного строения общей мощностью до 32 м. Средняя суммарная мощность пластов составляет 26.1 м; - 4,5 и 6 группы имеют по 2 пласта преимущественно простого строения. Средняя суммарная мощность пластов по группам составляет, соответственно, 12.2, 6.9, 7.4 м. Угол падения угольных пластов изменяется от 4-10 град на основной площади, до 15 - 40 на флангах месторождения. Преобладающий угол падения составляет 7-10. Каждая группа пластов разделяется на самостоятельные шахтопласты, обозначенные буквами (а,б,в,г). Мощность породного прослоя - не менее 0.7 м. В случае, если два шахтопласта сливаются полностью или мощность разделяющего прослоя становится меньше 0.7 метра, пласты обо значаются соответственно двумя, тремя буквами (аб, абв и т.д.). Эксплуатационным участком "Восточный" отрабатываются пласты 3-4 групп в восточной части карьерного поля и южные выхода 5-6 групп пластов. Угол падения угольных пластов на участке "Восточный" изменяется от 3-5 градусов в центре участка до 6-12 градусов на севере и до 20-30 на юге. Уголь среднезольный, колебания зольности (Ad) чистого угля по пластам составляют 19,7-29,0 %, а с учетом засорения породой из прослойков - 29,0-32,0 %. Угли высоковлажные - влажность (Wrt) по пластам изменяется от 37 % до 45,5 %. С увеличением стратиграфической глубины наблюдается незначительное снижение влажности угля. Уголь малосернистый. Средние значения массовой доли серы (Sdt) составляет 0,54-0,75 %. Выход летучих веществ (Vdaf) по пластам высокий - 51-54,8 %. Удельная теплота сгорания на сухое беззольное топливо (Qdaf) изменяется по участку от 6200 ккал/кг до 6618 ккал/кг (29,5-27,7 МДж/кг). По своим классификационным параметрам (отражательное способности витринита, влажности, выходу смолы) уголь участка "Восточный" относится к марке Б групп 1Б и 2Б (подгруппе 2БВ, бурый витринитовый). Уголь характеризуется низким выходом битумов - 0,6-2 % и низким содержанием гуминовых кислот - 11-15%. Выход смолы на сухое беззольное топливо составляет всего 7,7-15,6%, поэтому уголь не представляет интереса для химической промышленности. Зола отличается большим содержанием кремния (56,5 %), а содержание СаО незначительное - 3,5 %. Зола угля средне- и тугоплавкая. К попутным ископаемым могут быть отнесены четвертичные глины, углевмещающие породы и легкоплавкие полукислые породы. Однако проведенные исследования исключают возможность их дальнейшего использования. Песчаные вскрышные породы не пригодны для использования в строительстве вследствие большого содержания илисто-пылеватых частиц. Анализ возможности использования глинисто-алевролитовых пород вскрыши в качестве керамзитового сырья показывает, что только 35 % проб дают керамзит с объемной массой до 0,9 кг/см", 39% гранул из которого растрескивается и 31 % гранул оплавлены или с выплавками. Таким образом, полученный керамзит, в основном, некачественный, а с учетом весьма изменчивого, сложного залегания вскрышных пород, его производство практического интереса не представляет. Возможное наличие редкоземельных элементов: германия, индия, галлия в ходе работ контролировалось отбором проб на спектральный анализ. В результате работ установлено, что содержание германия и галлия незначительно (от следов до 50 г/т угля) и практического интереса не представляет. Индий в угле не обнаружен. Породы углевмещающей толщи участка представлены переслаиванием алевролитов, аргиллитов, песчаников и углей. Осложняющим фактором является наличие в слоистой толще слабых контактов и пропластков пластичных глин, углистых глин и аргиллитов, согласно залегающих между слоями пород. Наиболее крепкими породами продуктивной толщи являются алевролиты, характеризующиеся следующими физико-механическими свойствами: угол внутреннего трения ф = 20-28, сцепления С=10 т/м2. По своим показателям алевролиты близки к мелкозернистым песчаникам. Аргиллиты представляют собой однородные плотные глинистые трещиноватые породы. Аргиллиты склонны к разуплотнению при возникновении нормальных напряжений менее 6 кг/м2. Угол внутреннего трения аргиллитов изменяется от 16 до 25. Объемный вес - 1,78-2,01 т/м3. Углистые аргиллиты представляют собой глинистые породы с пропластками и включениями угля. Показатели сопротивления сдвигу следующие: угол внутреннего трения 22-25, сцепление 7 т/м2. При разгрузке и подпитывании подземными водами углистые аргиллиты склонны к разуплотнению. При этом величина сцепления углистых аргиллитов снижается до 0,2-0,4 т/м2. Песчаники по своему гранулометрическому составу мелко-разнозернистые с высоким содержанием (до 50 %) пылеватой фракции. Угол внутреннего трения и величина сцепления составляют, соответственно, 31 и 0-6 т/м2. Угли обладают низкой степенью метаморфизма и беспорядочной трещиновато стью по наслоению. Угол внутреннего трения углей составляет 28, сцепление - 11,5 т/м2.
