Введение к работе
Актуальность работы. Согласно долгосрочной программе развития угольной промышленности России на период до 2030 года планируется увеличение годовой добычи угля в Кузбассе на 100 млн. т в год, рост производительности труда, полное обновление производственных мощностей при повышении уровня промышленной и экологической безопасности.
В предстоящий период будет производиться формирование новой технологической базы интенсивного развития угольной отрасли, основанной на использовании новейших достижений в области науки и техники. Это направление развития обуславливает необходимость обоснования новых подходов к проектированию горнотехнических систем, ориентированных на эффективную и более полную отработку угольных месторождений.
В настоящее время с увеличением глубины разрезов ухудшаются горно-геологические и горнотехнические условия, осложняется работа предприятий. Поступающее на разрезы современное высокопроизводительное горное и транспортное оборудование не может полностью компенсировать ухудшение условий эксплуатации. Необходимо изменять параметры технологии, одним из которых является высота рабочего вскрышного уступа.
Поэтому обоснование параметров технологии вскрышных работ высокими уступами на разрезах Кузбасса, позволяющей увеличить конечную глубину и отрабатываемые запасы разрезов, регулировать режим горных работ и улучшить технико-экономические показатели работы разрезов, является актуальной научной задачей.
Объектами исследования являются проектируемые и эксплуатируемые разрезы Кузнецкого угольного бассейна; технологические параметры горнотехнических систем.
Цель исследований заключается в обосновании проектных решений по производству вскрышных работ высокими уступами при транспортной технологии на разрезах Кузбасса, позволяющих увеличить конечную глубину и отрабатываемые запасы угля, регулировать режим горных работ и улучшить технико-экономические показатели работы разрезов.
Основная идея работы заключается в том, что установление рационального периода перехода на ведение горных работ высокими уступами во вскрышной зоне позволяет улучшить режим горных работ и обеспечить приращение конечной глубины разреза.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Выбор периода перехода к производству вскрышных работ высокими уступами при проектировании разрезов позволяет управлять приращением конечной глубины открытых горных работ, при этом наибольшее приращение достигается при переходе, осуществляемом в период максимального развития горных работ при равенстве текущего и граничного коэффициентов вскрыши.
-
Эксплуатационные затраты на разработку 1 м3 вскрышных пород находятся в параболической зависимости от высоты разрабатываемых слоев, что позволяет при проектировании разрезов установить высоту вскрышного уступа, при соблюдении равенства скоростей подвигания забоя в верхнем и нижнем слое.
-
Величина приращения конечной глубины разреза на наклонных и крутопадающих месторождениях при применении высоких уступов прямо пропорциональна нормальной мощности угольного пласта, не зависит от угла падения пласта при его изменении от 15 до 40 и снижается при увеличении угла его падения в диапазоне от 45 до 90.
Новизна исследования заключается в том, что:
установлена зависимость между периодом перехода к производству вскрышных работ высокими уступами на разрезах и приращением конечной глубины горных работ;
обоснован выбор высоты вскрышного уступа на основе установленной зависимости изменения эксплуатационных затрат на 1 м3 вскрыши от высоты разрабатываемого слоя.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждаются: корректным и обоснованным применением закономерностей и методов исследований; значительным объемом фактических данных, полученных на горнодобывающих предприятиях, разрабатывающих угольные месторождения Кузбасса, а также экспериментальных данных, полученных в ходе натурных наблюдений за работой выемочно-погрузочного и транспортного оборудования; сходимостью результатов с данными других авторов, опубликованными в научной и справочной литературе.
Научное значение работы заключается:
в разработке нового подхода к применению высоких вскрышных уступов при транспортной технологии как технического решения, способствующего приращению конечной глубины разреза, что является вкладом в теорию проектирования горнотехнических систем;
в разработке методики определения приращения конечных границ разреза при переходе к производству вскрышных работ высокими уступами.
Практическая ценность работы состоит:
в разработке технологических схем производства вскрышных работ высокими уступами;
в разработке организационно-технических решений, способствующих управлению параметрами горнотехнической системы, которые обеспечили получение экономического эффекта за счет снижения затрат на буро-взырвную подготовку пород к выемке в размере 36 611 тыс. руб.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований приняты к использованию ООО «Сибгеопроект», эффективность разработанных организационно-технических решений подтверждена актом внедрения на разрезах «УК «Кузбассразрезуголь». Результаты работы исполь-
зуются в учебном процессе при чтении курса «Технология разработки слож-ноструктурных месторождений» по специальности 130403 «Открытые горные работы».
Апробация результатов исследований. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научном семинаре и заседании кафедры «Технологии, механизации и организации открытых горных работ» ФБГОУ ВПО «Московский государственный горный университет» (2012), на международных научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2011, 2012), на семинаре кафедры «Открытой разработки месторождений полезных ископаемых» ГОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет» (2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 16 таблиц, 44 рисунка и список литературы из 110 наименований.
