Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Обґрунтування способу та технології розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива

Спеціальність: Відкрита розробка родовищ корисних копалин

Ткач Олег Сергійович

Дніпропетровськ, 2005 рік

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Відповідно до рішень Кабінету Міністрів України, спрямованих на реалізацію передбачених Державною програмою дій щодо виведення з кризи паливно-енергетичного комплексу (ПЕК), визначено головні завдання вітчизняної енергетичної політики. Серед найважливіших - забезпечення енергетичної незалежності національної економіки, становлення і подальший розвиток регіональних виробництв з використанням місцевих енергоресурсів.

Як засвідчив аналіз стану сировинної бази ПЕК, близько 55% запасів твердого вуглеводневого палива (буре вугілля та горючий сланець), видобуток якого можливий і відкритим способом, припадає на крупноплощадні мульдоподібні родовища, що характеризуються великою потужністю м'яких розкривних порід.

Аналіз гірничотехнічної літератури і раніше виконаних наукових досліджень дав змогу встановити, що основна частина робіт переважно присвячена проблемам відкритої розробки значних за площею горизонтальних родовищ з м'якими розкривними породами, а також похилих, крутоспадних і мульдоподібних покладів, невеликих за площею поширення зі скельними породами розкриву. У наведених роботах недостатньо досліджені питання встановлення способу розробки, розкрою родовищ на кар'єрні поля та визначення черговості і напрямку їх відпрацювання, обґрунтування способу розкриття та технології розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива. Вищевикладене обумовило актуальність науково-практичної задачі, що полягає у обґрунтуванні способу та технології розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива шляхом створення методичних основ визначення способу, раціонального порядку відпрацювання запасів, а також параметрів технологічних схем розкривних робіт з постійно зростаючою потужністю порід розкриву.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами та темами.

Дисертаційну роботу виконано відповідно до координаційного плану № 39 Міністерства освіти і науки України за фундаментальним напрямом "Гірництво" у 1998-2000 рр. Вона також пов'язана з держбюджетною науково-дослідною роботою Національного гірничого університету, яка присвячена розвитку теорії взаємодії технічних і техногенних об'єктів у кар'єрі з компонентами навколишнього природного середовища (№ ДР 0100U001799), де автор обґрунтував параметри схем розкриття та системи розробки, вдосконалив методику визначення способу та границь відкритої розробки родовищ.

Мета роботи - наукове обґрунтування та розробка методичних рекомендацій вибору способу і основних параметрів технології розкриття і розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю м'яких розкривних порід.

Для досягнення визначеної мети в дисертації поставлені і вирішені такі теоретичні і практичні задачі:

1. Створити методичні основи обґрунтування способу розробки крупно-площадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю м'яких розкривних порід і границь відкритих робіт, які ураховують як вплив кускуватості видобувного твердого вуглеводневого палива на розподіл запасів між способами розробки, так і невеликі кути спаду корисної копалини на значення гірничо-геологічних коефіцієнтів розкриву.

2. Розробити методику розкрою досліджуваних родовищ на кар'єрні поля, яка ураховує їх характерні особливості.

3. Обґрунтувати параметри та розробити технологічні схеми розкриття, які забезпечать зменшення обсягів гірничо-капітальних робіт та скорочення внутрішньокар'єрних відстаней транспортування порід розкриву і корисної копалини при будівництві кар'єру для умов зазначених родовищ.

4. Обґрунтувати параметри систем відкритої розробки досліджуваних родовищ, які забезпечать зменшення капітальних витрат на придбання гірнично-транспортного устаткування та внутрішньокар'єрних відстаней транспортування порід розкриву у відвал.

Об'єкт досліджень - розробка крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю м'яких розкривних порід.

Предмет досліджень - технологія розкриття і розробки досліджуваних родовищ та її оцінка на стадії перед проектних досліджень.

Методи досліджень.

У процесі досліджень застосовувалися методи:

- аналізу та систематизації - для початкової оцінки необхідної інформації, установлення масштабів і технологічних особливостей відкритої розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива;

- статистичний - при аналізі динаміки статистичних показників сучасного стану паливно-енергетичного комплексу України, його мінерально-сировинної бази, а також техніко-економічних показників гірничих робіт;

- аналітичний - для встановлення способу розкриття та системи розробки родовища;

- графоаналітичний - при визначенні кінцевої межі відкритих гірничих робіт;

- техніко-економічного аналізу - при порівнянні варіантів технологічних схем розкривних робіт;

- економіко-математичного моделювання - при розкрою родовища на кар'єрні поля.

Наукове значення отриманих результатів:

- уперше встановлено залежність граничного коефіцієнта розкриву від видобутої твердої вуглеводневої сировини, що дало можливість збільшити проектну глибину відкритих гірничих робіт для умов крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива на 12-17 %;

- удосконалено метод визначення основних параметрів розкриття за допомогою внутрішніх капітальних траншей з формою траси, що відзначається врахуванням як геометричних і гірничо-технологічних чинників, так і зміною витрат на розкриття родовища залежно від ширини смуги та висоти внутрішнього відвалу, завдяки чому забезпечується зменшення обсягу гірничо-капітальних робіт та скорочення внутрішньокар'єрних відстаней транспортування розкривних порід і корисної копалини при будівництві кар'єру;

- установлено закономірності та залежності внутрішньокар'єрних відстаней транспортування порід розкриву у відвал від глибини робочої зони, кількості уступів, які поступово збільшуються, ширини робочих площадок та кутів укосів бортів кар'єру, що дозволило обґрунтувати ефективну технологію розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива смугами визначеної ширини із змінним напрямком фронту гірничих робіт за комбінованою системою, що поєднує транспортну і без транспортну системи розробки.

Наукові положення, які захищаються в дисертації:

1) спосіб розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива та кінцева межа кар'єру визначаються за гірничо-геометричною моделлю родовища і встановленими взаємозв'язками гірничо-геологічних коефіцієнтів, які враховують клас крупності корисної копалини і подальші напрямки використання, з геологічними параметрами покладів (потужність, кут спаду) і технології розробки (кут укосу робочого та неробочого бортів, ширини та кількість робочих площадок, посування гірничих робіт);

2) економічна ефективність відкритої розробки крупноплощадних мульдоподібних покладів твердого вуглеводневого палива з великою потужністю покривних порід (до 200 м і більше) визначається раціональним розкроєм родовища на кар'єрні поля і поділом кожного з них на черги відпрацювання із змінним напрямком розвитку фронту гірничих робіт та застосуванням технологічної схеми відпрацьовування черг кожного кар'єрного поля смугами при використанні системи внутрішніх пів стаціонарних з'їздів і внутрішнього утворення в період будівництва кар'єру.

Обґрунтованість та достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджені застосуванням основних положень теорії відкритих гірничих робіт, а також апробованих широкою практикою методів економіко-математичного моделювання:

- достатньою збіжністю результатів теоретичних досліджень із статистичними даними (розбіжність не перевищила 10-15 %);

- матеріалами впровадження розроблених методик і практичних рекомендацій у роботи проектних організацій і наукові дослідження.

Практичне значення результатів роботи полягає в тому, що:

1) розроблено технологічну схему здійснення розкривних робіт при потужності розкриву до 190 м, яка, поєднавши в собі переваги без транспортної та транспортної систем розробки, а також відпрацьовування порід смугами, для умов Болтишського родовища дає змогу знизити капітальні витрати на придбання гірничного транспортного устаткування на 22 % і довжину конвеєрних ліній порівняно з традиційною транспортною системою розробки при однотипному устаткуванні на 83 %;

2) оконтурені кар'єрні поля Болтишського родовища та розкроєно кар'єрне поле № 1 на окремі смуги; запропоновано раціональний порядок і напрямок розвитку гірничих робіт у кар'єрному полі, у результаті чого на 2,4 км буде скорочено середню внутрішньокар'єрну відстань транспортування розкривних порід та на 111 млн. м³ обсяг гірничо-капітальних робіт;

3) уточнено методику встановлення основних параметрів способу розкриття внутрішніми капітальними траншеями з петльовою формою траси за геометричними та гірничо-технологічними чинниками, встановлено область оптимальних значень одного з основних параметрів розкриття за смугової системи розробки - ширини смуги корисної копалини, що становить 1100-1250 м., з висотою внутрішнього відвалу 95-110 м.;

4) визначено область оптимальних значень довжини фронту гірничих робіт роторних комплексів ЕР-7000 та ЕР-12500 щодо експлуатаційних витрат на розробку 1 м³ порід розкриву, вона становить 1200-1300 м., що прийнятно для технологічної можливості відпрацювання родовищ смугами встановленої ширини, за рахунок чого забезпечується мінімізація відстаней транспортування порід розкриву у внутрішні відвали.

Впровадження результатів роботи:

1. У проектних розробках Українським науково-дослідним проектним інститутом (м. Київ) - при проектуванні гірничих підприємств (методика обґрунтування параметрів смугової технології відкритих гірничих робіт, а також методика з обґрунтування способу розробки і розкроюванню на кар'єрні поля мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива); у технологічних схемах розкриття та розробки Болтишського родовища горючих сланців при розробці ТЕД про промислову значущість названого родовища.

2. У навчальному процесі - матеріали наукового обґрунтування способу і кінцевої межи відкритої розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ, їх розкрою на кар'єрні поля, а також технологічні схеми розкриття та розробки родовищ даного типу з великою потужністю порід розкриву, передані на кафедру відкритих гірничих робіт НГУ, де знайшли використання при підготовці бакалаврів з напряму "Гірництво" і фахівців з спеціалізації 7.090301.03 "Відкриті гірничі роботи", при вивченні дисциплін "Процеси гірничих робіт", "Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин", "Проектування гірничого виробництва".

Особистий внесок автора полягає у:

- формулюванні мети, наукової задачі;

- обґрунтуванні наукових положень досліджень;

- розробці методик встановлення способу розробки, основних параметрів схем розкриття та систем розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива;

- розробці економіко-математичної моделі розкрою.

Апробація результатів досліджень.

Основні положення і результати дисертації доповідалися і отримали схвалення на "Форумі гірників - 2002" (м. Дніпропетровськ, 2002), науково-практичній конференції молодих учених "Геотехнічні проблеми розробки родовищ" (м. Дніпропетровськ, 2003), міжнародній науково-практичній конференції "Наука та освіта" (м. Дніпропетровськ, 2003), "Форумі гірників - 2003" (м. Дніпропетровськ, 2003).

Публікації. Основні положення і результати роботи опубліковані в п'яти наукових працях загальним обсягом 1,16 д.а., з них автору належить 0,88 д.а., у тому числі 4 статті в журналах і збірниках наукових праць (фахові видання) та одна стаття в збірнику матеріалів науково-практичної конференції.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 102 назв і трьох додатків. Повний обсяг дисертаційної роботи - 165 сторінок тексту, в тому числі 45 рисунків, 17 таблиць і додатків на восьми сторінках.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформовані мета і задачі досліджень, об'єкт та предмет роботи, відображені наукове та практичне значення отриманих результатів; наведені наукові положення, що виносяться на захист, а також дані щодо апробації та публікації основних результатів досліджень.

У першому розділі розглянуті нинішні проблеми паливно-енергетичного комплексу України і зроблено висновок про необхідність зміни структури паливно-енергетичних ресурсів у напрямку використання власних джерел та видів енергетичної сировини. З аналізу мінерально-сировинної бази ПЕК можна встановити, що Україна належною мірою забезпечена тільки твердим вуглеводневим паливом. При цьому найбільші запаси, крім кам'яновугільних Донецького та Львівсько-Волинського басейнів, мають Болтишське родовище горючих сланців і Ново-Дмитрівське родовище бурого вугілля. Останні належать до крупноплощадних мульдоподібних покладів твердого вуглеводневого палива з великою потужністю м'яких розкривних порід.

Вивчення особливостей зазначених родовищ та аналіз науково-технічної інформації дали підставу визначити ряд задач, комплексним вирішенням яких можна буде обґрунтувати спосіб розробки і кінцеву межу відкритих гірничих робіт крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю м'яких розкривних порід, визначити послідовність відпрацювання запасів та розробити ефективні схеми розкриття і технологію розробки даного типу родовищ.

Основою для вирішення окреслених складних питань стали фундаментальні роботи академіків М.В. Мельникова, В.В. Ржевського, професорів А.І. Арсентьєва, М.Г. Новожилова, Є.Ф. Шешка. Значний внесок у розвиток теоретичних та методичних основ обґрунтування способу і технології розробки родовищ відкритим способом зробили праці докторів технічних наук Ю.П. Астафьєва, В.Г. Близнюкова, Ю.Г. Вілкула, І.Л. Гуменика, А.Ю. Дриженка, В.А. Завсегдашнього, В.С. Коваленка, В.І. Прокопенка, Л.М. Солодовника, Б.М. Тартаковського, П.І. Томакова, К.М. Трубецького, В.С. Хохрякова, А.Г. Шапаря, М.С. Четверика, кандидатів технічних наук М.І. Барсукова, В.А. Куліша, Г.Я. Корсунського, А.М. Маєвського, А.І. Панасенка, Г.Д. Пчолкіна, М.М. Пижика та ін.

Значний внесок у вирішення питань відкритих гірничих робіт внесли колективи учених Національного гірничого університету, Московського державного гірничого університету, Санкт-Петербурзького (Ленінградського), Катеринбурзького (Свердловського) гірничих вузів, ІГС ім. Скочинського та ІГТМ НАН України. За результатами виконаного аналізу сформульовані задачі досліджень, вирішення яких дозволило досягнути поставленої мети дисертації. У другому розділі, згідно з першою поставленою задачею, розроблені методологічні основи обґрунтування вибору способу розробки і встановлення межи відкритих гірничих робіт для умов крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю розкривних порід.

Установлено, що для крупноплощадних мульдоподібних родовищ на стадії проектних досліджень, коли відомі дані лише попередньої розвідки, найбільш прийнятний аналітичний метод вирішення поставленої задачі на основі гірничо-геометричної моделі родовища. У результаті - встановлені аналітичні залежності середнього, поточного та контурного коефіцієнтів розкриву від параметрів мульд (кут спаду =1...7^о) та оцінена їх динаміка по мірі збільшення потужності розкриву і кута спаду (табл. 1).

Таблиця 1. - Аналітичні залежності гірничо-геологічних коефіцієнтів розкриву:

Найменування показника	Аналітична залежність
Середній коефіцієнт розкриву:	а) крила покладу виходять на поверхню
	;
	б) крила покладу не виходять на поверхню .
Поточний коефіцієнт розкриву
при
Контурний коефіцієнт розкриву

Де:

Н_р - потужність розкривних порід, м;

- кут спаду пласта корисної копалини, град.;

h_к.к - потужність корисної копалини, м;

^// - середній кут укосу неробочого борту кар'єру, град.;

Н_о - початкова потужність розкриву, м;

Н_Рi - потужність розкриву, що відповідає поточній глибині кар'єру, м;

h_р - річне пониження гірничих робіт, м;

_р - кут укосу робочого борту кар'єру, град.;

^/ - кут укосу видобувного уступу, град.;

_о, _п -середні кути укосів основних і передніх розкривних уступів відповідно, град.;

Ш_о, Ш_п - середня ширина робочих площадок на основному та передньому розкривному уступах відповідно, м.;

n_о, n_п - кількість основних і передніх уступів відповідно;

ДН_к - величина приросту глибини кар'єру, м.;

в_ср - середній кут укосу неробочого борту кар'єру, град.

Граничний коефіцієнт розкриву для родовищ твердої вуглеводневої сировини розраховувався за виразом:

Де:

Ц_іj - вартість і-го продукту переробки j-ї технологічної схеми, грн/т;

Д_в, Д_п - коефіцієнти переходу від геологічних до експлуатаційних запасів при відкритих та підземних роботах;

з_jв, з_jп - вміст j-го класу у видобутій корисній копалині відкритим і підземним способами відповідно, частки од.;

а - вартість видобутку тонни корисної копалини відкритим способом, грн/т;

с_п - вартість видобутку тонни корисної копалини підземним способом, грн/т;

b_ср - середня вартість розробки 1 м³ розкривних порід, грн/м³;

е_ів, е_іп - вихід і-го продукту при переробці тонни корисної копалини, видобутої відкритим та підземним способами відповідно, частки од.;

П_в, П_п - витрати на переробку тонни корисної копалини, видобутої відкритим та підземним способами відповідно, грн/т.

На відміну від відомих, у даній формулі розрахунок здійснюється за кінцевим продуктом виробництва з урахуванням класу крупнисті видобувної сировини і витрат на розробку 1 м³ розкривних порід, які змінюються із збільшенням потужності розкриву та кута спаду покладу.

Визначення способу розробки та кінцевої межі відкритих гірничих робіт виконано по відомим методикам кількома способами з використанням запропонованого граничного коефіцієнту розкриву та встановлених залежностей гірничо-геологічних коефіцієнтів розкриву від геологічних параметрів покладу (потужність, кут спаду) і параметрів технології розробки (кут укосу робочого та неробочого бортів, ширина та кількість робочих площадок, посування гірничих робіт).

Установлено, що спосіб, який передбачає використання умови:

Що відповідає визначенню кінцевої межі відкритих гірничих робіт з умови , при цьому оптимальна глибина кар'єру становить 170-180 м., а розробка родовища на глибину до 300 м комбінованим способом дає можливість скоротити витрати на 300 млн. грн. на кожні 1000 м., довжини кар'єрного поля порівняно з розробкою відкритим або підземним способом до максимальної глибини покладу. З урахуванням різної кускуватості видобувної корисної копалини відкритим та підземним способами можливе збільшення глибини кар'єру для умов зазначеного родовища до 210 м. Таким чином, в другому розділі вирішена перша задача досліджень, що стала основою першого наукового положення. Третій розділ присвячений вирішенню другої задачі дисертаційної роботи, а саме створенню методики розкрою крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю розкривних порід. Концептуальний підхід до визначення ефективності освоєння родовища та його розкроювання на кар'єрні поля базується на аналізі характерних особливостей категорій “чиста потокова вартість”. Розкрій родовища значною мірою залежить від ступеня його розвідування, повноти та достовірності геологічної інформації. Тому на стадії наукових перед проектних розробок, коли відомі дані лише попередньої розвідки, під час вибору першочергового кар'єрного поля, у якості цільової функції прийнято максимум чистого середньорічного прибутку від реалізації кінцевих продуктів при відпрацюванні всього родовища. При послідовному відпрацюванні кар'єрних полів цільова функція набере вигляду:

Де:

П_{1, 2...k} - середньорічний прибуток, грн.;

k - кількість кар'єрних полів у межах родовища.

Обґрунтовано, що м'які розкривні породи крупноплощадних мульдоподібних родовищ доцільно розробляти за комбінованою системою із застосуванням устаткування безперервної дії, як найбільш економічного для даних умов. Тому з урахуванням поділу родовища на елементарні ділянки, середньорічний прибуток у межах кар'єрного поля визначався за формулою:

Де:

П_k - прибуток від реалізації кінцевих продуктів, отриманих у результаті переробки запасів корисних копалин k-го кар'єрного поля, грн.;

Де:

Ц_b - вартість b-го продукту переробки, грн/т;

Q_k - запаси корисних копалин k-го кар'єрного поля, м³.

Де:

_ij - кут спаду покладу, град;

Z_ij - витрати на підготовку поверхні родовища перед початком ведення гірничих робіт, грн/м²;

г - щільність корисної копалини, т/м³;

k_вид - коефіцієнт видобутку корисної копалини;

з_a - частина а-го класу у видобутій корисній копалині, частки од.;

е_ab - вихід b-го кінцевого продукту за а-им технологічним процесом, частки од.;

С_пер.k - витрати на переробку корисної копалини, грн/т;

Н₁ -потужність нижньої частини наносів, які відпрацьовується за без транспортною (транспортно-відвальною) системою розробки, м;

С₁ - витрати на розробку 1 м³ розкриву за без транспортною (транспортно-відвальною) системою розробки, грн/м³;

С₂ - те ж за транспортною системою розробки, грн/м³;

Н_ij - потужність наносів у межах елементарної ділянки, м.;

h_ij - потужність корисної копалини в межах елементарної ділянки, м.;

І_кр - щорічна плата за кредит, грн/год.;

Н - величина податків та відшкодувань, грн/год.

Для вирішення даної задачі родовище представлено кількома матрицями його гірничотехнічних показників. Унаслідок розкроювання родовище розподілене на 10 кар'єрних полів розміром 4000 х 7000 м. До першочергової розробки виділене кар'єрне поле №1, розташоване на південному заході родовища.

Четвертий розділ присвячений вирішенню третьої та четвертої задачі дисертаційної роботи, а саме розробці технологічних схем розкриття та обґрунтуванню параметрів системи відкритої розробки крупноплощадних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю м'яких розкривних порід.

Зменшення об'єму гірничо-капітальних робіт та скорочення внутрішньокар'єрної відстані транспортування розкривних порід під час будівництва кар'єру здійснюється завдяки капітальним внутрішнім траншеям із складною “петльовою” формою траси.Основний параметр запропонованого способу розкриття - довжина піонерної розрізної траншеї або ширина приконтурної смуги (L_п.с). Для його визначення запропонована методика розрахунку з умови максимальної місткості внутрішніх відвалів, що робить можливим враховувати як геометричні параметри кар'єру (довжину кар'єрного поля L_k, ширину піонерної розрізної траншеї поверху , потужність розкривних порід Н^/, площу поперечного перерізу початкового котловану ), так і технологічні (кут укосу робочого борту _р, ширину робочої площадки Ш, коефіцієнт розпушування розкривних порід K_р, висоту внутрішнього відвалу Н_в та ін.). Ширина смуги визначається з виразу:

Виконані розрахунки вибору первинного місця закладення розкривних виробок для умов Болтишського родовища горючих сланців показали, що раціональні значення величин L_п.с і Н_в дорівнюють 1100-1250 м., та 95-110 м., відповідно.

Запропонований спосіб розкриття дає змогу знизити в 2,5-3,0 рази обсяг гірничо-капітальних робіт і зменшити у півтора рази внутрішньокар'єрну відстань транспортування корисної копалини під час будівництва кар'єру у порівнянні з традиційним розкриттям зовнішніми капітальними траншеями і проведенням розрізної траншеї відразу на всю довжину фронту гірничих робіт. На основі встановлених аналітичних залежностей гірничо-технологічних параметрів робочої зони мульдоподібних родовищ з великою потужністю розкривних порід (середньої відстані транспортування порід розкриву у внутрішній відвал і сумарної довжини конвеєрних ліній L_к.л) від потужності розкриву визначено, що із збільшенням потужності розкриву від 80 до 160 м зростає у 1,3, а L_к.л - удвічі. Завдяки цьому здійснено кількісну оцінку ступеня впливу довжини фронту гірничих робіт L на зміну основних показників роботи роторно-конвеєрного комплексу (продуктивність роторного екскаватора; вартість екскавації і транспортування 1 м³ розкриву; витрат на гірничо-капітальні роботи) та встановлено область оптимальних значень L в інтервалі 1200-1300 м.

Підвищення ефективності транспортної системи розробки із застосуванням устаткування неперервної дії забезпечується шляхом відпрацювання родовища вузькими смугами.

Встановлено, що при потужності розкриву до 190 м., доцільно використовувати комбіновану технологічну схему розкривних робіт з використанням на першому розкривному уступі без транспортної системи, на другому - традиційної транспортної з переміщенням розкривних порід у внутрішній відвал по периметру, а на третьому і четвертому розкривних горизонтах - смугової технологічної схеми з поперечним переміщенням розкривних порід. Показники порівняльної ефективності варіантів технологічних схем розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ з великою потужністю м'яких розкривних порід подано в табл. 2.

Таблиця 2. - Показники порівняльної ефективності систем розробки родовища:

Схема	Система розробки	Середня відстань транспортування, км	Сумарна довжина конвеєрів, км	Вага устаткування, т
1	Транспортна система розробки (ТСР)	4,5	35,0	87500
2	Комбінована (ТСР + без транспортна СР)	3,5	27,0	76300
3	Комбінована (ТСР + транспортно-відвальна СР)	3,5	27,0	79500
4	ТСР смугами	1,25	6,8	90300
5	Комбінована (ТСР смугами + БСР)	0,8	5,0	72700
6	Комбінована (ТСР смугами + ТСР + БСР)	0,95	6,0	68400
7	ТСР похилими шарами	1,1	8,8	32000

Найкращими показниками, як видно з табл. 2, характеризуються схеми 5, 6 і 7. При цьому найбільш ефективною є 6-а технологічна схема, яка з меншою металомісткістю стосовно 5-ї, меншими значеннями середньої відстані транспортування і довжини конвеєрних ліній відносно 7-ї. Таким чином в третьому та четвертому розділах вирішені друга, третя та четверта задачі досліджень, що стало основою другого наукового положення.

Висновки

У дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна науково-практична задача вибору способу та технології розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива з великою потужністю м'яких розкривних порід на підставі: установлених залежностей гірничо-геологічних коефіцієнтів розкриву від кута спаду покладу (б=1…7^о), граничного коефіцієнта розкриву від твердого вуглеводневого палива, а також розроблених методик розкрою та обґрунтування основних технологічних параметрів розкриття і відпрацювання даного типу родовищ. Найбільш важливі наукові та практичні результати, висновки і рекомендації.

1. При вивченні сучасного стану паливно-енергетичного комплексу України і його мінерально-сировинної бази встановлено, що:

- енергетична незалежність національної економіки забезпечується розвинутою власною мінерально-сировинною базою і залученням в експлуатацію родовищ твердого вуглеводневого палива;

- значні запаси твердого вуглеводневого палива (близько 55 %), розробка яких можлива відкритим способом, припадають на мульдоподібні родовища із великою потужністю м'яких розкривних порід;

- відсутні теоретична та методична бази, які б ураховували специфіку даного типу родовищ, що не дає змогу створювати на їх основі високоефективні гірничо-переробні комплекси.

2. Навіть невеликі кути спаду пласта корисної копалини (б=1-7^о) суттєво впливають на значення середнього, поточного та контурного коефіцієнтів розкриву, що необхідно враховувати при встановленні граничної межи відкритої розробки крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива. Так, при =0^о величина К_п для умов Болтишського родовища дорівнює 11 м³/м³, а при =1-2^о - К_п становить 12 м³/м³, тобто величина К_п зростає на 8-10 %, величина ж поправки д середнього коефіцієнта розкриву прямо пропорційна куту спаду покладу та обернено пропорційна куту неробочого борту кар'єру.

3. Крупність видобувного твердого вуглеводневого палива впливає на розподіл запасів між способами розробки. З урахуванням цього впливу при визначенні граничного коефіцієнта розкриву можна на 12-17 % збільшити граничну глибину відкритого способу розробки. Так, лише для умов Болтишського родовища, запаси корисної копалини, які підлягають відпрацюванню відкритим способом, збільшуються приблизно на 450 млн. т.

4. Розкрій та вибір першочергового кар'єрного поля, визначення раціонального порядку і напрямку гірничих робіт у сполученні з обґрунтованим розкриттям загальними внутрішніми траншеями та піонерною розрізною траншеєю з подальшим формуванням основної розрізної траншеї шляхом відпрацювання смуги з внутрішнім утворюванням дозволяють: скоротити внутрішньокар'єрну відстань транспортування в 1,6 рази, обсяг гірничо-капітальних робіт у 2,8 рази та площі земної поверхні під залишковим виробленим простором на 65% у порівнянні з відпрацюванням кар'єрного поля на всю ширину.

5. Залежності внутрішньокар'єрних відстаней транспортування порід розкриву у відвал від глибини робочої зони, кількості уступів, які поступово збільшуються, ширини робочих площадок та кутів укосів бортів кар'єру дозволили обґрунтувати комбіновану систему розробки, яка поєднує без транспортну систему розробки на нижньому уступі, транспортну з переміщенням розкриву з другого розкривного уступу у відвал по периметру кар'єру, а також транспортну систему розробки смугами по простяганню та падінню покладу з транспортуванням порід розкриву найкоротшою відстанню у внутрішній відвал відпрацьованої суміжної смуги. Використання її для умов Болтишського родовища горючих сланців дозволило, у порівнянні з традиційними, зменшити середню відстань транспортування порід розкриву у відвал у 3,5 раза, витрати на придбання гірничо-транспортного устаткування на 22 %. вуглеводневий паливо гірничий

6. Запропоновані рекомендації щодо встановлення порядку відпрацювання запасів крупноплощадних мульдоподібних родовищ твердого вуглеводневого палива, способу та технології їх розробки використані інститутом "УкрНДІПроетк" при перспективному плануванні освоєння Болтишського родовища, що дозволило підвищити промислову значимість останнього.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ

1. Ткач О.С. Повышение эффективности полосовой технологической схемы вскрышных работ // Сб. науч. тр. НГА Украины. - Днепропетровск: НГА Украины. - 2001. - № 12, т. 2. - С. 187-190.

2. Гуменик І.Л., Панасенко А.І., Ткач О.С. Перспективи освоєння Болтишського родовища горючих сланців України // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 2002. - № 20. - С. 144-147.

3. Панасенко А.И., Ткач О.С. Актуальные вопросы вскрытия мульды Болтышского месторождения горючих сланцев // Сб. науч. тр. НГУ. - Днепропетровск: НГУ. - 2003. - № 17, т. 1. - С. 246-250.

4. Ткач О.С. Обоснование оптимальной длины фронта горных работ для условий Болтышского месторождения горючих сланцев // Геотехническая механика: Сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск. - 2003. - Вып. 47. - С. 281-286.

5. Ткач О.С. К вопросу обоснования вовлечения в разработку Болтышского месторождения горючих сланцев // Матеріали ІІ Міжнародної наук.-практич. конф., Дніпропетровськ-Івано-Франківськ-Кривий Ріг, 20-27 жовтня 2003 р. - Дніпропетровськ. - 2003. - Т. 34. - С. 39-41.

Размещено на Allbest.ru

...