Науково-технологічне обґрунтування системи розкриття та підготовки обводнених горизонтів глибоких буровугільних родовищ (на прикладі Ново-Дмитрівського родовища)

Abstract

Дисертація присвячена питанням формування системи розкриття та підгото-вки обводнених горизонтів глибоких буровугільних родовищ України. На прикладі Ново-Дмитрівського родовища розглянуто послідовність та вста-новлені раціональні зони розкриття обводнених горизонтів в залежності від параме-трів депресійної воронки. З урахуванням встановлених водопритоків до виробок розкриття та визначених об’ємів виймання гірничої маси запропоновані нові спосо-би розкриття буровугільних родовищ за допомогою земснарядів та комплексів, до включають драглайн, бункер-перевантажувач і стрічковий конвеєр. Наведені техно-логічні рішення дозволили поєднати процеси виймання та осушення родовища від підземних вод. Завдяки впровадженню нових технологій в проектних розробках інституту “Гіпрококс” можливо відмовитись від консервації на дні кар’єру охорон-ного цілика з бурого вугілля об’ємом 80 – 90 м3, зменшити площу відчужених зе-мель для розташування зовнішніх відвалів до 2 – 4 тис. га, перенести на заключний період експлуатації кар’єра до 6 – 7 млн м3 порід розкриву та в цілому зменшити час на розкриття обводнених горизонтів родовища на 5 – 7 років.

В диссертационной работе решена актуальная научно-практическая задача по установлению зависимостей формирования рациональной системы вскрытия и под-готовки обводненных горизонтов глубоких буроугольных месторождений от объе-мов обводнения горных выработок и глубины разработки. На основании этих зави-симостей определена рациональная последовательность формирования системы вскрытия и подготовки обводненных буроугольных месторождений с выделением зон эксплуатации средств гидромеханизации, драглайнов и роторных комплексов. Исследования радиуса влияния депрессионной воронки позволили устано-вить зависимости формирования системы вскрытия и подготовки обводненных го-ризонтов глубоких буроугольных месторождений от объемов обводнения и глуби-ны разработки, на основании которых определена область применения технологи-ческой схемы земснарядов с целью увеличения темпа углубки горных работ. Обоснование последовательности формирования системы вскрытия и подго-товки буроугольного месторождения позволили определить три зоны вскрытия до конечной глубины: обводненную, обезвоженную и осушенную, последователь-ность которых зависит от интенсивности углубки разрезной траншеи с помощью земснарядов и расширением ее мощными драглайнами. По результатам исследова-ния установлены рациональные параметры зон вскрытия, использование которых позволяет ускорить достижение конечной глубины карьера, а также применить внутреннее отвалообразование пород вскрыши с возможностью уменьшения пло-щадей нарушенных внешними отвалами. Предложен новый способ открытой разработки обводненных месторождений мягких полезных ископаемых с помощью земснаряда, который позволяет объеди-нить процессы выемки и осушения разрезной траншеи от подземных вод, отказать-ся от охранного целика на дне карьера, а также уменьшить затраты электроэнергии на извлечение дренажной воды до 60 МВт/год. Разработана новая технология открытой разработки обводненных месторож-дений с применением драглайна, бункера-перегружателя и ленточного конвейера, суть которого заключается в отработке уступов повышенной высоты с разделением их на три подуступа. Реализация технологии позволяет сократить достижение ко-нечной глубины карьера, увеличить угол откоса рабочего борта до 20 – 25°, пере-нести до 6 – 7 млн м3 горной массы, а также получить экономический эффект до 100 млн. грн из расчета стоимости разработки 1 м3 горной массы 10,5 грн. Усовершенствована конструкция бункера-перегружателя, отличающаяся пре-дотвращением налипания мягкой горной массы на стенки. При помощи предло-женного комплекса в обезвоженной зоне вскрытия возможно разрабатывать до 1 – 5 млн м3 мягкой горной массы на каждом из горизонтов при эксплуатации драг-лайна с дальнейшим транспортированием ленточным конвейером, что позволяет сохранить высокие производственные показатели экскаватора ЭШ-20/90 в основ-ной период отработки заходки. Исследования работы драглайнов ЭШ-20/90 позволили выявить изменение их производительности при разработке мягкой горной массы. Установлено, что увели-чение производительности экскаватора зависит от угла поворота его на разгрузку в бункер-перегружатель, который составляет 50 – 55 °, времени на врезку в новую за-ходку и параметров выемочных уступов (ширины заходки 60 м, высоты уступов 60 м и трех подуступов высотой 30, 15 и 15 м, устойчивого угла откоса уступа 30°). Разработаны рекомендации по организации вскрытия и подготовки обводнен-ных горизонтов глубокого буроугольного месторождения, которые позволяют: оп-ределить оптимальную длину ставов ленточных конвейеров в зависимости от длины вскрываемого горизонта и, за счет этого снизить простои выемочно-погрузочного и транспортного оборудования на 15 – 17 суток из расчета на срок отработки заходки, а также вести погрузку горной массы с параллельной передвижкой транспортных коммуникаций; разработать систему вскрытия Ново-Дмитровского месторождения с размещением оборудования по обоснованным зонам эксплуатации до конечной глу-бины карьера в зависимости от параметров депрессионной воронки, что предусмат-ривает систематическое осушение верхних горизонтов; выполнить оптимизацию се-тевого графика строительства буроугольного карьера, реализация которой позволяет определить время на вскрытие и подготовку обводненных горизонтов с учетом объ-емов выемки горной массы и бурого угля. Представлены предложения по использованию бурого угля на заводах хи-мической и металлургической промышленности, которые показывают, что на базе Ново-Дмитровского месторождения возможно построить карьер с годовой произ-водительностью 10 – 12 млн т, а также ТЭС мощностью 1800 – 2400 МВт с воз-можностью изготавливать товарный воск объемом 15 тыс. т/год и угольные бри-кеты до 2 млн т/год.

Thesis deals with the issues of forming the system of mining and preparing watered horizons of deep lignite deposits in Ukraine. On the example of Novo-Dmitrovsky deposit the sequence is considered and rational areas of mining watered horizons depending on the parameters of cone of influence are considered. Taking into account the set of tributaries to developed openings and specified volumes of rock mass excavation new ways of stripping lignite deposits using dredgers and complexes including dragline, transfer bunker and belt conveyor are proposed. Supplied technological decisions allowed to combine excavation processes and provide the drainage of deposits from groundwaters. Introducing new technologies into the design developments of the Institute "GIPROKOKS" made possible to go back from conservation of lignite protective pillar of 80-90 m3 on the quarry bottom, to reduce the volume of alienated lands for the allocation of outside dumps to 2 – 4 thousand hectares, to remove from 6 to 7 million m3 of overburden rocks by the final period of quarry operation, and, in whole, to reduce the time spent on stripping watered horizons of the deposits to 5 – 7 years.