Роль горной науки в совершенствовании техники и технологий подземной разработки углей.
Добыча угля подземным способом - капиталоемкая, многозатратная, трудоемкая, сложная, низкорентабельная, многозвенная, опасная, с длительными сроками строительства шахт и жесткой зависимостью эффективности работы предприятий от горно-геологических условий отрабатываемых запасов. Эти сложности в основном и определили приоритетность других видов топлива по сравнению с углем. Запасы угля в природе несметны. Однако они могут быть востребованы в больших объемах лишь в случае кардинального решения перечисленных выше проблем, а главное, при снижении себестоимости добычи угля в 2-3 раза к существующей, независимо от горно-геологических условий залегания угольных пластов. При таких условиях угольная отрасль промышленности станет высокорентабельной, привлекательной для российских и зарубежных инвесторов. Однако реальна ли на современном уровне развития науки и техники такая масштабная постановка комплекса проблем?
В последние десятилетия технология добычи угля интенсивно совершенствовалась применительно к благоприятным горно-геологическим условиям, оставляя запасы (более 80 %) со сложными горно-геологическими условиями вне поля зрения научно-технического прогресса, т.е. научно-технический уровень добычи угля на пластах крутого и наклонного падения, на тонких и весьма тонких со сложными условиями залегания, а также с минерализованными включениями остался практически прежним. К тому же металлоемкая механизация очистных забоев с концентрированным массовым образованием пылеметановоздушной среды и большим объемом воздушного пространства за механизированной крепью резко осложнили возможность обеспечения безопасных условий работы в шахтах. Катастрофы стали чаще и масштабнее, а их причинная связь усложнилась с учетом влияния нестабильных параметров, включающих депрессионные колебания объемных скоростных потоков шахтного воздуха, протекающего вдоль очистного забоя и по горным выработкам.
|
|
|
Сам факт противодействия горному давлению в призабойном пространстве секциями механизированной крепи по своей сути нерационален. Более логично не противодействовать давлению, а использовать его воздействие при разрушении угольного массива.
Очевидные негативные факторы при добыче угля - наличие электроэнергии в очистных и подготовительных забоях со сложными системами управления, а также необходимость проведения горных выработок больших площадей сечения с одновременным увеличением нагрузки на крепь более чем в 8-10 раз, т.е. весь существующий в мировой практике арсенал технологических решений требует радикального научного осмысления, выработки в целом новой парадигмы добычи угля.
|
|
|
В этой связи закономерно возникает вопрос - может ли современная горная наука предложить угольной отрасли радикально новое направление в добыче угля с исчерпывающей научно-практической аргументацией, включая широкомасштабное экспериментально-промышленное подтверждение? Ученые Кузбасса и других регионов России при поддержке администрации Кемеровской обл. создали и широко опробовали на экспериментальных шахтах принципиально новую парадигму добычи угля, позволяющую:
1. Исключить нерациональное противодействие горному давлению в очистных забоях и использовать его воздействие при разрушении угольного массива.
2. Обеспечить технически и технологически очистную выемку из рассредоточенных очистных забоев.
3. Отказаться от технологии образования углепородной массы в очистных и подготовительных забоях при разрушении массива с обеспечением возможности получения обогащенного угля.
4. Отказаться от многозатратного, энергоемкого, пылеобразующего способа механического разрушения угля при работе очистных и проходческих машин и механизмов, как устаревшего.
|
|
|
5. Не использовать электроэнергию в очистных и подготовительных забоях, включая сложные и ненадежные системы управления.
6. Обеспечить технико-технологическую возможность проведения горных выработок малой площади сечения шириной до 1,7 м (вместо 3-5 м), что сократит нагрузку на крепь более чем в 8 раз и одновременно повысит их устойчивость.
7. Исключить металлоемкий арсенал очистных комплексов, проходческих гусеничных комбайнов со всей инфраструктурой.
8. Заменить существующие виды безраспорных оградительных крепей, включая анкерные, распорными, извлекаемыми при погашении.
9. Отказаться от колесно-рельсовых систем грузолюдской доставки без постоянного торможения, как не обеспечивающих безопасность и надежность при работе.
10. Устранить возможность возникновения шахтных катастроф от взрыва пылеметановоздушной среды.
11. Проводить обводненные уклоны и горные выработки (приток 130-150 м 
/ч и более) без применения проходческих комбайнов и конвейеров.
12. Обеспечить возможность локализации подземных пожаров путем затопления шахт с последующей откачкой воды.
13. Осуществлять нагрев шахтного воздуха, используя термальное тепло горных выработок и температуру воды шахтного притока.
|
|
|
14. Осветлять шахтный приток путем соблюдения очередности поступления воды в отстойники наружного и подземного исполнения.
15. Вести строительство шахт в самоокупаемом режиме благодаря нисходящей последовательности отработки запасов.
16. Осуществлять строительство поверхностного комплекса шахты производственной мощностью до 1,5 млн. т/год из мобильных блочных конструкций с возможностью ускоренной передислокации на другие площадки, а подземная инфраструктура горных выработок должна иметь ограниченную фланговую протяженность в пределах 1-1,5 км.
17. Располагать горизонтные водоотливы и зумпфы с механизированной очисткой в тупиковой части наклонных стволов и углублять последние в шахматном порядке.
18. Локализовать угольную пыль и метан во всех горных выработках и в призабойном пространстве очистных и подготовительных выработок, а также обеспечить надежность работы заземленной сети, включая погашение статического напряжения, в сетевых потоках и с поверхности оборудования, что даст возможность стабилизировать относительную влажность шахтного воздуха в пределах 80-95 %. Функциональная зависимость распределения метана в выработке от влажности воздуха приведена на рис. 1.
19. Установить сроки строительства шахт с учетом новой технологии добычи угля не более одного года.
20. Использовать схемы вскрытия горизонтов с учетом сложных горно-геологических условий (включая глинистые наносы поверхности), в которых предусмотрены лишь наклонные стволы, так как проведение вертикальных вскрывающих выработок связано со значительными затратами при их проведении и эксплуатации.
Доминирующее направление развития добычи угля, применительно к российским запасам, уже давно вызывает особую озабоченность руководителей регионов и специалистов, поскольку отработка 20 % благоприятных запасов с потерей основных фондов шахт без повышения степени извлечения полезного ископаемого является, на наш взгляд, стратегической ошибкой и не оправдано ни экономически, ни политически. При практически неограниченных угольных ресурсах необходим усиленный поиск решений проблемы комплексного их использования с обеспечением приоритетности угольного топлива в сравнении с газом и нефтью. Это станет возможным при резком снижении себестоимости добычи угля более чем в 2 раза на фоне постоянного роста цен на другие виды топлива.
Столь кардинальное изменение затратной части при подземной добыче возможно, если будут осознаны очевидные парадоксы современной технологии, главный из которых состоит в глобальном использовании дорогостоящих металлических систем при извлечении запасов угля. Без радикального изменения существующей парадигмы, совершенствуя лишь отдельные технологические звенья добычи угля, проблем не решить. Сама постановка столь сложных в решении проблем многими учеными и специалистами будет воспринята как виртуальное пожелание.
И тем не менее, все, что связано с созданием принципиально нового научно-технического направления добычи угля в достаточной степени решено, изготовлены в полном объеме средства обеспечения, которые применены на экспериментальных шахтах НПО «Гидроуголь»: «Нагорная-1», «Нагорная-2», «Анжерская-Южная экспериментальная-3» и др.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 323; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!