Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса задачи и методо исследования 9
1.1. Особенности горногеологических условий глубоких шахт Центрального района Донбаоса 9
12 Геологическая характеристика района 19
1.3 Вскрытие и подготовка шахтных полей 14
1.4. Очистные работы 17
1.5 Анализ технико-экономических показателей работы шахт района 18
1.6. Анализ изменения влияния природных факторов на технико-экономические показатели работы очистного забоя с увеличением глубины разработки 27
1.7. Анализ способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа 36
1.8. Понятие об эффективности разработки угольных пластов 45
1.9. Краткий анализ существующих методов планирования нагрузки на очистной забой 48
1.10.Краткий анализ существующих методов прогнозирования 51
1.11.Задачи и методы исследования 55
2. Исследование значимости геологических и гогаотехнических факторов и их влияние на эффективность работы очистннх забоев шахт ЦРД 60
2.1. Выбор показателя эффективности работы очистного забоя 80
2.2. Исследование законов распределения показателей работы очистных забоев 63
2.3. Оценка роли постоянно действующих факторов в формировании нагрузки на очистной забой
2..4. Оценка значимости природных факторов в формировании нагрузки на очистной забой 77
3, Количественная оценка изменения влияния природных и технических факторов на величину среднесуточной нагрузки на очистной забой в сложных условиях эксплуатации 94
3.1. Построение математико-статистичеекой модели среднесуточной нагрузки на очистной забой 94
3.2. Анализ исходных данных 100
3.3. Методика исследования 104
3.4. Пример прогнозирования суточной нагрузки 108
3.5. Прогнозирование нагрузки на очистной забой при перспективном планировании, переходе на новый горизонт, крыло, участок шахтного поля 118
4. Исследование снижения отрицательного влияния вш?0с0- и га300пасн0сш на эффективность разработки посредством искусственной дегазацие сквашнами надраеатываемых пластов угля 139
4.1. Сценка технической эффективности использования, искусственной дегазации скважинами выбросоопасных защищаемых пластов 139
4..2. Методика расчета экономической эффективности применения искусственной дегазации скважинами выбросоопасных защищаемых пластов 147
4.3. Оценка экономической эффективности применения искусственной дегазации скважинами выбросоопасных защищаемых пластов 158
4.3.1. Пример проведения оценки экономической эффективности применения искусственной дегазации 169
Заключение 173
Литература 176
Приложение 185
- Геологическая характеристика района
- Исследование законов распределения показателей работы очистных забоев
- Пример прогнозирования суточной нагрузки
- Методика расчета экономической эффективности применения искусственной дегазации скважинами выбросоопасных защищаемых пластов
Введение к работе
Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. предусматривается дальнейшее повышение эффективности угледобычи и рост производительности труда на основе механизации производственных процессов, внедрения на шахтах современных достижений науки и техники, создание безопасных условий, а также обеспечение безопасной и производительной разработки пластов, склонных к внезапным выбросам, угля и. газа.
Для районов с особо сложными условиями залегания пластов характерно отставание по основным технико-экономическим показателям. Наиболее представительным в этом отношении является Центральный район Донбасса (ЦРД) со значительными запасами высококачественных коксующихся углей. Здесь добывают 80^ угля из крутых пластов Донецкого бассейна.
Вследствие сложности эксплуатации тонких крутых пластов, характеризующихся высокой газоносностью и склонностью к внезапным выбросам угля а газа, для шахт ЦРД характерны низкие технико-экономические показатели. Так, в 1983 г. среднемесячная производительность труда рабочего по добыче угля была в 1,8 раза ниже, чем в среднем по отрасли, а себестоимость добычи угля - в 2,3 раза выше*
Углубление горных работ за последнее десятилетие на 200 м вызвало ухудшение горногоологических условий. В настоящее время эксплуатационные работы достигли глубины 1000 м. По мере увеличения глубины горных работ растет газообильность очистных забоев и частота нарушений пласта, повышается горнов давление ж температура горных пород. Так, удельный вес добычи на пластах с неустойчивыми боковыми породами возрос за этот пери-
од с 29 до 59$, а на выбросоопасных - с 41 до 61%, нагрузка на лаву по шахтам района снизилась более, чем на 30$.
Изложенное определяет актуальность изучения влияния природных и технических факторов на эффективность разработки крутых выбросоопасных пластов Донбасса на больших глубинах.
Диссертационная работа выполнялась в ШКОН АН СССР в соответствии с координационным планом решения проблемы борьбы с внезапными выбросами угля и газа (постановление ГКЕТ $223/140 от 07.07.81 и распоряжение АН СССР Jfc I0I03-I505 от 10.09.81).
Целью работы является установление влияния природных и технических факторов на эффективность добычи угля и создание на этой основе методики прогнозирования нагрузки на очистной забой в сложных условиях эксплуатации, позволяющей учитывать совокупное влияние горногеологических и горнотехнических факторов. Оценить эффективность мероприятий, направленных на повышение добычи угля и создание безопасных условий труда.
Основная идея работы заключается в определении качественной и количественной оценки влияния горногеологических и горнотехнических факторов на величину нагрузки на очистной забой и установлении роли мероприятий по повышению безопасности труда, способствующих улучшению технико-экономических показателей работы шахт ЦРД.
В работе использованы методы обобщения, инженерного и технико-экономического анализа, теории вероятностей и математической статистики, методы статистического распознавания образов, регрессионного и дисперсионного анализов.
Научные положения диссертационной работы заключаются в следующем:
- оценку эффективности разработки крутых выбросоопасных
пластов Донбасса на больших глубинах правомерно осуществлять по величине среднесуточной за месяц нагрузки на очистной забой;
наиболее значимыми природными факторами, формирующими величину нагрузки на лаву при разработке тонких крутых пластов Донбасса на больших глубинах являются: мощность пласта, относительная газообильность лавы, нарушенность пласта, устойчивость боковых пород, глубина разработки;
количественная оценка совокупного влияния горногеологических и горнотехнических факторов на величину нагрузки на лаву может быть осуществлена вероятностно-статистическим методом;
оценка экономической эффективности применения искусственной дегазации надработанного пласта угля позволила установить ее роль в повышении ТЭП работы очистного забоя;
Научная новизна:
установлена система зависимостей технико-экономических показателей очистных забоев от нагрузки на лаву;
установлены зависимости нагрузки на очистной забой от горногеологических условий и основных технических факторов, оказывающих наиболее значимое влияние на величину нагрузки на очистной забой глубоких шахт ЦРД;
впервые для условий ЦРД разработана методика прогнозирования нагрузки на очистной забой в сложных условиях эксплуатации, с учетом горногеологических факторов, имеющих качественную и количественную оценку;
установлены предельные по экономическому критерию границы области применения искусственной дегазации надработанного пласта угля с учетом прогнозируемого роста нагрузки на лаву.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, основывается на использовании представительной по объему и содержанию исходной информации, характеризующей работу исследуемой группы шахт, применении для анализа и обработки современных математических и инженерно-аналитических методов исследований и подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов прогнозирования среднесуточной нагрузки на очистной забой с данными практики.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Использование разработанных методик позволяет:
при планировании среднесуточной за месяц нагрузки на забой и развития горных работ оперативно и обоснованно учитывать совокупное влияние природных и технических факторов и определять количественное влияние ухудшения горногеологических условий;
определять целесообразность и экономическую выгодность проведения искусственной дегазации надработанного пласта угля в зависимости от мощности междупластья.
Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на X, XI, XII, XIII конференциях молодых ученых ШКОН АН СССР (1980, 1981, 1982, 1983), на УІ семинаре по оптимизации горных работ (Кемерово, 1983).
Результаты исследования количественного влияния мощности пласта,относительной газообильности лавы, глубины разработки на величину среднесуточной за месяц нагрузки на комплексно-механизированную лаву приняты для составления нормативов нагрузки на комплексно-механизированный очистной забой Горловским отделением ДонУГИ.
Возможный размер эффекта от определения предельных радиусов дегазации на одном шахтопласте за счет роста нагруз-
8 ки и отказа от проведения локальных противовыброоных мероприятий при выполнении искусственной дегазадии надработанного пласта угля составляет 96 тыс. рублей в год.
По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 120 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 26 таблиц, список литературы из 100 наименований и приложения.
Геологическая характеристика района
Центральный район Донбасса расположен в середине западной части бассейна и представляет крупную антиклинальную складку (Главную антиклиналь), протягивающуюся с юго-востока на северо-запад. Главная антиклиналь характеризуется резким перегибом пластов в своде и. крутым падением пород на крыльях. Углы падения пород на северном крыле Главной антиклинали составляют 50-60, они более пологи на западе в замке антиклинали и достигают 70 по южному ее крылу [39] .
На крыльях главной антиклинали несколько крупных тектонических нарушений, из которых Главный, Артемовский, Горлов-ский ж Брундвальский надвига являются естественными границами шахт района; остальные надвиги на обоих крыльях антиклинали не имеют разрыва сплошности: пластов по простиранию по всех угольных свитах, не являются существенным препятствием для разработки пластов.
В строении главной антиклинали в пределах Центральногорайона принимают участие семь угленосных свит. Основные свиты Горловская, Алмазная, Каменская и Смоляниновская, содеряат 81 пласт, из них 58 пластов рабочей мощности.
Большинство разрабатываемых пластов имеет мощность 0,5-0,9 м ж лишь небольшая часть достигает мощности 1,5-2 м.
Угли района разнообразны по содержанию летучих соединений. Содержание летучих соединений изменяется от: 36$ до менее 8% и определяет наличие в этом районе углей всех марок (Г, Ж, К, ОС, Т, ПА, А). Коксующиеся угли в общих запасах составляют около 70$»
Центральный район Донбасса характеризуется высокой плотностью запасов. Перспектива развития района за счет закладки новых шахт на нетронутом месторождении ограничена пятью крупными участками в зоне тощих углей в восточной части района.
На площади распространения коксующихся углей остаются свободными только глубокие горизонты ниже технических границ действующих шахт.
В Центральном районе Донбасса вскрытие пластов производится вертикальными! стволами и этажными квершлагами [23) . Вертикальная высота этажа 100-120 м. Стволы располагаются,как правило, в центре шахтного поля, вследствие чего многие стволы подработаны, что затрудняет их эксплуатацию.
Вскрытие новых горизонтов ведется путем углубки существующих стволов на высоту одного этажа [38].
Применяемые схема и способ вскрытия относительно просты, но обладают рядом недостатков. При углубке ствола на один горизонт возможно применение только надработки выбросоопас ных пластов, которая имеет меньший радиус защитного влияния,чем подработка. Защита выбросоопасного пласта на весь этаж в условиях подработки возможна прш ведении горных работ на защитном пласте с опережением на I и более этажей, что требует углубки ствола на 2 и более горизонтов.
При вскрытии вертикальными, стволами и этажными квершлагами с углубкой на один горизонт.на каждом горизонте сооружается околоствольный двор в полном объеме со всем комплексом выработок, необходимых для ведения эксплуатационных работ. Вследствие этого на шахтах ЦРД выполняется большой объем горно-капитальных работ и поддерживается протяженная сеть выработок. При среднем удельном объеме проведения выработок более 26 м на 1000 т добычи на шахтах района поддерживается только квершлагов более 13 м на 1000 т добычи, а транспортных штреков - более 32 м.
Основным способом подготовки шахтных полей в ЦРД является этажный способ с группированием пластов (около 80$ разрабатываемых шахтопластов). Отрабатываемые пласты, залегающие в пределах шахтного поля, разбиваются на группы по 2-3 пласта, редко более. Групповые штреки проводятся либо по пластам с устойчивыми боковыми породами, либо полевыми. Пласты вскрываются с группового штрека участковыми промежуточными квершлагами через 200-350 м. При укрупнении группы пластов до 4-6 (до 18$ разрабатываемых в районах шахтопластов) проводят два групповых штрека с целью организации кольцевой откатки.
В пределах участка этажные пластовые штреки проходят,как правило, встречными забоями с заднего и переднего квершлагов. Отработка участка пласта производится также с доставкой угля соответственно на задний и на передний квершлаги.
Протяженность поддерживаемых групповых штреков составляет 30$ от общей протяженности транспортных штреков и 10-12$ от протяженности всех поддерживаемых вскрывающих ж подготавливающих выработок. По мере отработки пласта участки этажных штреков между промежуточными квершлагами погашают,.
Вентиляционные штреки: во многих случаях проводят по завалу. Протяженность вентиляционных штреков, поддерживаемых для отработки участков пласта обратным ходом, составляет 25$ от протяженности всех вскрывающих и подгототавливающих штреков и на 50-60$ меньше протяженности поддерживаемых транспортных штреков.
В последнее время на шахтах района получает распространение блоковый способ подготовки, при котором крыло шахтного поля делится по простиранию на 2-3 блока, вскрываемых блоковыми 1 квершлагами [69]. От блоковых квершлагов проводят пластовые штреки. На рабочем .и вентиляционном горизонтах между крайними блоковыми квершлагами проводят магистральные штреки. Преимущества данного способа подготовки заключаются в возможности увеличения линии действующих очистных забоев (блоки разрабатываются независимо один от другого, подобно панелям на пологом падении) и соответствующего увеличения производственной мощности шахты. Сокращается протяженность поддерживаемой сети штреков и уменьшаются расходы на их ремонт и эксплуатацию, улучшается вентиляция выемочных участков, создаются условия для подготовки выемочных полей к отработке обратным ходом. Приї блоковом способе подготовки проще обеспечить опережение на этаж в отработке защитных пластов по отношению к выбросо-опасным, что особенно важно при залегании защитного пласта в почве пласта, склонного к внезапным выбросам: угля и газа.
Исследование законов распределения показателей работы очистных забоев
Среднесуточная нагрузка на очистной забой, как правило, не является постоянной, поскольку она формируется под влиянием различных факторов. Однако в стационарных условиях распределение этого показателя подчиняется нормальному закону или близко к нему.
Так, например, при изучении колебаний суточных нагрузок на комплексно-механизированные очистные забои шахт Подмосковного бассейна [5 было установлено, что распределение суточных нагрузок за период отработки столба стремится к Г-распре-делению. Если же при построении распределения отбросить наблюдения, относящиеся к периодам развития и затухания добычи в выемочном столбе, то кривая распределений окажется близкой к нормальной.
Б ЦРД сложность горногеологических условий залегания обусловила- не только низкий уровень нагрузок! на очистной забой иподвигания очистного забоя, но и большие колебания значений этих показателей при рассмотрении достаточно длительного интервала времени На рис.2.4 приведены гистограммы, характеризующие распределение величины среднесуточной нагрузки за месяц на лаву на различных пластах глубоких шахт п.о."Артем-уголь".
Из рассмотрения характера изменений величинв среднесуточной за месяц нагрузки на лаву можно сделать следующее заключение: гистограммы среднесуточных нагрузок весьма растянуты и во многих случаях имеют ярко выраженные два максимума, т.е. распределение этого показателя полимодальное. Причем полимодальность распределения характерна для выбросоопасных и для нарушенных пластов. На неопасных пластах, как правило, гистограммы среднесуточных нагрузок имеют один максимум (рис.2.5;. Распределение подчиняется нормальному закону. То же наблюдается и на ряде опасных пластов, что можно объяснить равномерностью и некоторой протяженностью выбросоопасной зоны пластов, выбранных для анализа.
Сопоставление законов распределения нагрузок на очистные забои пластов угля ЦРД, отрабатываемых в благоприятных и в неблагоприятных условиях, позволяет сделать вывод о том, что на выбросоопасных тонких крутых пластах Донбасса во многих случаях на формирование показателя "среднесуточная нагрузка на очистной забой" существенное влияние оказывают некоторые непостоянно действующие факторы. Действие этих факторов нарушает однородность выборки и формирует полимодальность распределения среднесуточной нагрузки на лаву при длительном периоде наблюдений. При этом следует отметить, что для большинства пластов Центрального района Донбасса характерны незначительные колебания мощности (кроме локальных зон с раздувами и утолениями пласта;, угла падения и газообильности лавы в пределах выемоч нлгл столба и даже крыла шахтного поля, т.е. факторов, оказывающих в обычных условиях наиболее существенное влияние на показатели работы очистного забоя. Так, для очистных забоев на пласте "Пугачевка", для которых гистограммы нагрузок и производительности труда приведены на рис.2.6, в 70% наблюдений колебания мощности пласта отличаются от среднего значения на 8$. Изменения угла падения и газообильноСТА лав в данной выборке не превышают 3-4$. Вместе с тем из анализа планов горных работ шахт района следует, что в пределах выемочного столба очистной забой встречает участки с различной степенью тектонической яа-рушенности, с ложной кровлей, а также зоны пласта с повышенной выбросоопасностью. Распределение таких участков по простиранию пласта, как правило, неравномерно. Встреча очистным забоем аномальных участков и зон вызывает необходимость в дополнительных вспомогательных работах в лаве, снижает темпы очистных работ и повышает их трудоемкость.
Типичным примером, иллюстрирующим роль условий залегания пласта в Формировании технико-экономических показателей, является работа добычного участка на пласте "Девятка" шахты "Комсомолец" (горизонт 850 м). Пласт выбросоопасный, средняя мощность 1,4 м, уголь самовозгорающийся. Для этого пласта в поле шахты "Комсомолец" характерно наличие зон с непостоянной мощностью (раздувы до 3 м и утонения до 0,5-1 м вплоть до полного замещения пласта породами;, наличие участков с ложной кровлей и неустойчивой почвой.
Пласт "Девятка" яадработая тонким пластом "Соленый" (мощность 0,7-0,8 м;, но из-за значительной мощности междупластья (60-70 м; защита неэффективна. Поэтому пласт "Девятка" отрабатывают с применением щитовых агрегатов, т.е. по наиболее безо пасной технологической схеме. В зонах нарушений одна смена ежесуточно задалживается на оценку выбросоопасности сбурится скважина в кутке лавы;, а через каждые 7 м производят противовыб-росное нагнетание воды в пласт (длина скважины 9 м;.
За период длительностью 5 лет участок отработал 12 полос, из которых только в 5 полосах не были встречены нарушения (раздувы, утонения, замещения пласта;. Осложнения, вызываемые переходом геологических нарушений (присечка породы в местах утонений и замещений, выкладка костров в местах раздувов;, существенно снижают темпы очистных работ и требуют дополнительных затрат труда и материалов. На рис.2.7 приведены диаграммы, иллюстрирующие динамику подвигания очистного забоя и нагрузки на лаву за период с 1975 по 1980 гг.
Из этих диаграмм следует, что снижение подвигания и, следовательно, нагрузки приурочены к наиболее значительным нарушениям и к периодам завершения очистных работ в полосе.
Разрабатываемый на этой же шахте пласт "Грицынка" не имеет подобных зон обрушений, условия залегания пласта значительно более стабильны. И, видимо, вследствие этого, динамика подвигания очистного забоя на этом пласте также более спокойная (см.рис.2.8;. Периодическое снижение нагрузки на забой приурочено к тем временным интервалам, когда лава работала на задний квершлаг при значительном удалении ее забоя от квершлага, т.е. при длительной эксплуатации участка откаточного штрека, поддерживаемого вслед за лавой. Пласт отрабатывается по сплошной системе с полной самотечной закладкой выработанного пространства.
Наряду с факторами, проявление которых имеет случайный характер, а количественное выражение этого влияния затруднено, т.е. таких факторов, к-вк выбросоопасность, нарушенность, ус
Пример прогнозирования суточной нагрузки
На шахте "Комсомолец" п.о."Артемуголь" выбросоопасный пласт "Девятка" отрабатывается в сложных горногеологических условиях.
Добыча угля осуществляется на нарушенном пласте комплексно-механизированными очистными забоями на глубине 850 м при относительной газообильности лавы 15,4 м3/т, мощности пласта 1,55 м, длине лавы 58 м, при средней устойчивости пород кровли и слабой устойчивости пород почвы.
При расчете апостериорных вероятностей для всех интервалов нагрузки программой предусмотрено указание звездочкой на исследуемые горногеологические факторы Снижняя строка таблицы;.
В табл.3.5 отмечены горногеологические условия пласта "Девятка" и в последнем столбце приведены вычисленные значения апостериорных вероятностей. Максимальной апостериорной вероятности 0,307.10"" соответствует наиболее вероятный интервал нагрузок для данных условий: 160-170 т/сутки.
Приведенные горногеологические и горнотехнические условия эксплуатации пласта "Девятка" имели место в период октябрь-май I98I-I982 гг. Величина среднесуточной нагрузки за упомянутые полгода на комплексно-механизированный очистной забой достигала 167 т/сутки. Сопоставление фактической и прогнозируемой величины нагрузки указывает на хорошую сходимость результатов.
Аналогичным образом, с целью проверки метода расчета было выполнено ретроспективное прогнозирование суточной нагрузки на очистные забои для десяти пластов, отрабатываемых в сложных условиях эксплуатации за упомянутый период. Сопоставление результатов прогнозирования с фактическими показателями установило хорошую сходимость.
Шахты и пласты, результаты работы которых были использованы для ретроспективного прогнозирования, а также фактические и прогнозируемые нагрузки представлены в табл.3.6.
При переходе на новый горизонт, крыло, участок шахтного поля, как правило, происходят существенные изменения в горно-геологических условиях залегания пластов, подлежащих разработке. В этот период статистической информации может быть недоста 2 1точно для формирования надежных прогнозных таблиц. В такихслучаях прогнозирование нагрузки на очистной забой производится путем корректировки базового значения этого показателя.
За базовую величину А принимается среднесуточная нагрузка на забой на данном шахтопласте за любой месяц в течение года, предшествующего переходу на новое крыло, горизонт, часть шахтного поля, при ведении очистных работ в стабильных горно-геологических условиях без аномальных отклонений в течение данного месяца.
В новых условиях эксплуатации при изменении значения какого-либо из влияющих факторов прогнозируемая нагрузка на забой определяется по формуле:среднесуточной нагрузки назабой при изменении і -того фактора.
Для определения д /U необходимо исследовать существенность корреляционных связей между прогнозируемой нагрузкой на очистной забой и соответствующими ей горяогеологическими условиями.
Наличие и теснота связи оцениваются путем построения уравнения регрессии и графиков этих зависимостей Сем.рис.3.3-З.П;.Расчет прогнозируемой величины нагрузки выполняется по всем ступеням изменения на ЭВМ СМ-4 по составленной программе Ссм.приложение I;.
Корреляционный и регрессионный анализы, а также построение графиков проводилось на ЭВМ "Искра-256и.При установлении вида зависимости прогнозируемой нагрузки на комплексно-механизированный очистной забой от мощности пласта угля были использованы показатели работы лав со следу ющими интервалами относительной газообильности: 5-Ю м3,
Полученные прямые (рис.3.3; позволяют объединить интервалы относительной газообильности следующим образом: 5-15 м3/т и 15-25 м3/т и сделать выводы:- при увеличении относительной газообильности лавы на10 м3/т наблюдается снижение прогнозируемой нагрузки на 40-50 т/су тки;- увеличение или уменьшение мощности пласта на 0,2 м винтервале изменения мощностей от 1,0 до 1,9 м вызывает соответственно рост или снижение нагрузки на 20-25 т/сутки.
Статистическое изучение корреляционных зависимостей величины прогнозируемой нагрузки на щатовой забой от относительной газообильности лавы показало наличие тесной связи (значение коэффициента корреляции находилось в пределах 0,60-0,74;.
Графики зависимостей построены для опасных пластов угля, мощность которых изменялась от 1,2 до 1,8 м, с интервалом 0,1 м. Каждый интервал мощности пласта описан своей кривой (рис. 3.4;.
При рассмотрении полученных кривых можно сделать следующие выводы:увеличение газообшльности лавы на 5 м3/т вызывает снижение нагрузки на 20-35 т/сутки;увеличение мощности пласта угля на 0,2 м способствует росту прогнозируемой нагрузки на очистной забой;- при газообильности лавы 5-Ю м3/т - на 5-15 т/сутки,- при газообильности лавы свыше 10 м3/т - на 20-30 т/сут.Для определения величины измененияішагрузки на очистнойзабой при углублении добычных работ были построены графики зависимости среднесуточной нагрузки от относительной газо
Методика расчета экономической эффективности применения искусственной дегазации скважинами выбросоопасных защищаемых пластов
Экономическая эффективность применения искусственной дегазации защищаемых выбросоопасных пластов выявляется лутем сравнения затрат по базовому и новому рекомендуемому варианту. За базовый вариант принимается разработка выбросоопасного пласта, защищенного опережающей надработкой его защитным без применения искусственной дегазации. Новым является вариант разработки надработанного выбросоопасного пласта с применением искусственной дегазации скважинами, пробуренными из выработок защитного пласта.
Основным критерием экономической эффективности применения искусственной дегазации защищаемого выбросоопасного пласта угля является годовой экономический эффект, который определяется сопоставлением приведенных затрат по базовому и новому вариантам с использованием искусственной дегазации защищаемого пласта.
Приведенные затраты представляют собой сумму себестоимости и нормативной прибыли где L - приведенные затраты на единицу продукции, руб/т;Ct - себестоимость единицы продукции, руб/т; Ен « 0,15 - нормативный отраслевой коэффициент экономической эффективности капитальных вложений в угольной промышленности; R: - удельные капитальные вложения в і -том варианте,руб/т. Величина годового экономического эффекта (ущерба; от применения искусственной дегазации защищаемого выбросоопасяого пласта угля представляет собой разность между приведенными затратами в базовом и в рекомендуемом вариантах отработки пластов, включая дополнительный эффект, получаемый от учета косвенных последствий применения искусственной дегазации защищаемых пластов, определяемых по формуле:где Эг - экономический эффект (ущерб; от применения искусственной дегазации защищаемых пластов; дг - годовая добыча с защищаемого пласта. Значение Э определяется выражением:где s С - себестоимость добычи угля, соответственно побазовому варианту и по варианту с использованием искусственной дегазации защищаемого пласта, руб/т; К К - удельные капитальные затраты по сравниваемымвариантам, руб/т; ксЬ - дополнительный экономический эффект# руб/т. где См- затраты на очистные работы при нагрузках на лаву, достигаемых без проведения дегазации, руб/т; -С,ч- снижение затрат при увеличении нагрузки на очист о
С - затраты на дегазацию, руб/т;ной забой, руб/т; затраты на дегазаі Спр - затраты на ведение прогноза выбросоопасностиугольных пластов, руб/т; См - затраты на выполнение локальных мероприятий по предотвращению внезапных выбросов газа и угля, руб/т; Ск(- затраты на ликвидацию последствий возможных выбросов, руб/т. Эксплуатационные затраты определяются с учетом [47] по следующим формулам и таблицам.
Затраты на локальные противовыбросяые мероприятия и контроль их эффективности, отнесенные на I т извлекаемых запасов, определяются из выражения:где nh„- количество рассматриваемых защищаемых пластов; 4-м; - удельные затраты на выполнение локальных противо-выбросных мероприятий и контроль их эффективности в очистных забоях і -того пласта, руб/т;
Удельные затраты на ведение прогноза в очистных забоях выбросоопасных пластов угля на шахтах Центрального района Донбасса [ЗІнаименование способов прогноза выоро- сдельные расхо соопасности угольных пластов :ды, руб/т
Текущий прогноз по начальной скоростигазовыделения 0,11Сейсмоакустический метод прогноза:при обслуживании 4-х трактов 0,19при обслуживании 6-ти трактов 0,13
Затраты на ликвидацию последствий возможных внезапных выбросов угля и газа с учетом затрат по производственному травматизму где 4« rf - удельные затраты на отработку запасов угля защищаемых пластов при нагрузках на лаву, достигаемых без проведения искусственной дегазации, руб/т; 0« г - запасы утля, вынимаемые из защищаемого і -того пласта без проведения искусственной дегазации, т. Величину снижения удельных эксплуатационных издержек при повышении нагрузки на очистной забой при известном значении веса условно-постоянных расходов в себестоимости І т угля по добычному участку можно определить из следующего выражения [4б]постоянных затрат в участковой себестоимости I т угля (для немеханизированных очистных забоев Еип = 0,32; для комплексно-механизированных забоев Е уп == 1,164- 1,43 4б]); С Л - себестоимость I т угля по участку, руб/т. Величину удельных затрат на дегазацию можно определить из следующей зависимости [2J :где 5ц. - длина дегазируемого выемочного поля, м;Lc - расстояние между дегазационными скважинами, м; tc - длина дегазационных скважин, м; rict/- количество скважин в кусте, шт.; Р - производительность пласта, т/м2; I - длина дегазируемого очистного забоя, м; Cs - затраты на бурение І м дегазационной скважины с учетом амортизационных расходов на электроэнергию,материалы и герметизацию, руб. Фактические затраты на бурение І м дегазационной скважиныдля шахт Донбасса колеблются в пределах от 12 до 15 руб. [?7] .
При сопоставлении капитальных затрат по вариантам необходимо учитывать, что они достигают одинаковой величины при выполнении опережающей отработки защитного пласта в обоих вариантах и, следовательно, в расчетах необходимо учитывать лишь капитальные затраты на проведение искусственной дегазации пластов.
Капитальные затраты включают расходы на строительные работы по вакуум-насосной станции (ВНС; с градирней, Фундаменты, прокладку газопровода на поверхности от ВНС до ствола и котельной; приобретение оборудования BHG и его монтаж (вакуум-насосы типа ВВН-50 и ДВВН-І50, электродвигатели с пусковой и защитной аппаратурой, оборудования для подачи и охлаждения воды, оборудование приточной вентиляции, аппаратура автоматизации, стационарная контрольно-измерительная и защитная аппаратура, запорная и регулирующая арматура;, приобретение буровых станков иеспуск их в шахту, монтаж газопровода по горным выработкам.
При расчете длина прокладки газопровода на поверхности принята 0,3 км. Капитальные затраты на приобретение и спуск в шахту буровых станков типа СБГ-Ім определяются из расчета два станка на каждый дегазируемый очистной участок.Укрупненные стоимостные параметры по дегазации скважинами определяются по Формулам [77] :капитальные затраты
