Введение к работе
Актуальность работы. Освоение месторождений ископаемого энергетического сырья становится все более сложной и наукоемкой задачей. Это обусловлено как самой спецификой горного производства, непосредственно вторгающегося, в отличие от перерабатывающих отраслей, в одну из основных составных частей самой природы — ее недра, таїк и моральным износом ряда традиционных подходов к созданию технологии и техники подземной угледобычи. Положение усугубляется постоянным усложнением, в связи с неуклонным ростом глубины ведения подземных горных работ, горно-геологических условий добычи угля, а также общим ухудшением экологической обстановки в большинстве угледобывающих районов нашей страны и, как следствие, .резким ужесточением требований к защите окружающей среды.
Одним из наиболее перспективных направлений, позволяющих комплексно подойти к решению этих проблем, является многостадийная технология отработки шахтных полей, базирующаяся на принципе поэтапного извлечения всех видов энергоресурсов, заключенных в месторождении, приоритет в разработке которой принадлежит проф., докт. техн. наук А. С. Бурчакову. В состав такого .комбинированного технологического процесса входят три основные стадии: добыча метана, выемка угля и подземное сжигание оставшихся запасов, не поддающихся экономичному н безопасному извлечению из недр механическим путем.
Необходимость совмещения в пределах одного шахтного поля столь несовместимых операций привела к неизбежности его раскройки на отдельные блоки, последовательно проходящие все эти три стадии отработки, каждый из которых должен быть вскрыт своим собственным стволом. Эта идея, выдвинутая академиком В. В. Ржевским, в дальнейшем получила название технологии отработки шахтных полей блок-стволами.
Однако при этомвыяснилось, что на современном этапе развития горной науки и технічки отсутствуют удовлетворн-
тельные технологические решения по обеспечению в такой системе всего комплекса вспомогательных процессов с использованием для этого только одноло ствола, поскольку для обслуживания подземных горных работ в раміках известных технологий шахтное поле любых, даже относительно небольших размеров вскрывают как минимум двумя стволами, один из <которых (глашый) целевьим своим предназначением имеет выдачу «а поверхность основного идущего из шахты грузопотока— добытого угля.
Поискам основных технологических решений, касающихся вопросов доставки полезного ископаемого на поверхность при отработке шахтных полей блок-стволами и их увязке со всеми остальными процессами подземных горных работ, и посвящено настоящее исследование.
Цель работы — обоснование основных технологических решений, необходимых для проектирования шахт, работающих по многостадийной технологии отработки пластовых месторождений с использованием гидростатического подъема для выдачи полезного ископаемого л а поверхность и обеспечения при этом экологической чистоты горного производства.
Идея работы заключается в использовании основного закона гидростатики — закона Архимеда для обеспечения на основе совімещения доставки полезного ископаемого ,на поверхность вспльшанием в тяжелой среде с попутным его обогащением экологической 'чистоты горного производства и достижения іполной поточности технологических схем подземной угледобычи при отработке шахтных полей блок-стволами.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:
классификация и методика выбора тяжелых сред, позволяющие целенаправленно конструировать технологические схемы гидростатического шодъема различных полезных ископаемых, в том числе и с использованием многослойных столбов несмошивающих'ся между собой жидкостей;
определение необходимых для проектирования шахт основных законоімерностей регенерации наиболее перспективных для гидростатического подъема полезных ископаемых легкоиспаряющихся тяжелых жидкостей;
установление зависимостей параметров технико-экономической эффективности функционирования бло.к-ствола, оснащенного гидростатическим подъемом, от основных горно-геологических и технологических факторов разработки;
оптимизация параметров технологических схем экологически чистых шахт с гидростатическим подъемом, обеспечивающих оставление пустой породы в выработанном пространстве.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных н натурных исследований с данными, полученными в работах зарубежных исследователей;
положительными результатами испытаний модельной установки гидростатического подъема (расхождение с лабораторными опытами составило не более 10...15%);
значительным объемом вычислительного эксперимента на ЭВМ.
Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении основных положений проектирования шахт, работающих по технологии отработки шахтных полей блок-стволами с гидростатическим подъемом и оставлением выделенной в нем породы в выработанном пространстве.
Практическая ценность работы заключается в обосновании методики 'выбора тяжелых сред, позволяющей проектировать системы гидростатического подъема различных полезных ископаемых, и определении необходимых для проектирования шахт оптимальных параметров блок-стволов, оснащенных гидростатическим подъемом и обеспечивающих оставление породы в выработанном пространстве.
Реализация выводов и рекомендаций. Рекомендации автора, как одного из победителей конкурса ГКНТ СССР на лучшую концепцию создания высокопроизводительной, экологически чистой автоматизированной угольной шахты глубокого заложения, касающиеся методов исключения выдачи породы из шахты на поверхность, были использованы при разработке по заданию ГКНТ целостной концепции создания такой шахты.
Выводы работы, относящиеся к путям формирования экологически чистых горно-энергетических комплексов, были ис-пользозаны при разработке научно-технической программы Гособразования СССР.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы и ее отдельные положения докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивная п безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений» (Москва, февраль 1989 г.); IX республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Совершенствование добычи и переработки горючих сланцев» (г. Кохтла-Ярве, май 1989 г.); Всесоюзной научно-технической конференции «Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников» (Москва, февраль 1990 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании «Эколого-эконо-мичеокие проблемы угледобывающего региона с подземным способом добычи угля» (г. Шахты, май 1990 г.); Всесоюзной
научно-технической конференции .молодых ученых и специалистов угольной промышленности «Система «Человек—машина— среда» в горном деле. Настоящее и будущее» (Москва, октябрь 1990 г.), а также на научном семинаре кафедры ТПУ Московского горного института.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ и получено 8 авторских свидетельств СССР и положительных решений ВНИИГПЭ на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 185 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков, 37 таблиц, описок использованной литературы из 143 наименований и одно приложение.
Автор считает своим долгом выразить особую признательность научному руководителю настоящей работы доц., канд. техн. науік И. И. Шаровару за методическую помощь и деятельное человеческое участие в ее выполнении.
