Уткин Д.А.

Карагандинский Государственный Технический Университет, Казахстан

Технологическая схема размещения породы в погашаемые горные выработки

В условиях Карагандинских шахт, попутно добывается значительный объем пустой породы. Этот объем составляет, от 5 до 15% общей горной массы выдаваемой шахтой, на поверхность за год[1].

На шахтах УД АО «MITTAL STEEL TEMIRTAU», пустая порода выдаваемая на поверхность складируется в терриконах и отвалах, выдача такого значительного объема на поверхность требует существенных дополнительных затрат. Источниками породы являются: проходка горных выработок (по породе, смешанные забои); ремонт горных выработок (подрывка, перекрепления, разбор завалов); присечка пород кровли и почвы в лавах по разным причинам (например, сложная гипсометрия, мелкая тектоническая нарушенность и размывы пластов), вывалы пород из кровли при уходах груди очистного забоя и т.д.

В условиях Карагандинского угольного бассейна закладка пустой породы в погашаемых горных выработках не практикуется. Но во многих угледобывающих странах, таких как Россия, Украина, Германия и т.д., подобная технология имеет широкое применение. В Донбассе (Россия) применяется технология закладки в погашаемые горные выработки с применением скреперных метательных установок ленточно-барабанного типа [2]. Недостатками такой технологической схемы является: сложность извлечения металлоарочной крепи; низкая производительность скреперной установки; повышенные требования к погашаемой выработке, (сечение в свету не менее 9м², наличие двух рельсовых путей). Недостатками технологических схем закладки в погашаемых горных выработках с применением метательных закладочных установок (например, УМЗ), при использовании различных средств доставки породы (скребковые или ленточные конвейера, погрузочные машины 1ППН-5 и т.д.), является необходимость использования напочвенных дорог. Напочвенные дороги служат для выдачи материалов и оборудования (из погашаемого забоя), что в свою очередь приводит к использованию большого количества оборудования.

Применение технологических схем закладки породы в погашаемые горные выработки с использованием закладочных установок метательного типа в условиях Карагандинского угольного бассейна затруднительно. Так как метательных закладочных машин или установок подобного типа на шахтах Карагандинского угольного бассейна нет.

Применение на Карагандинских шахтах технологии размещения шахтной породы в погашаемые горные выработки могло бы значительно сократить затраты на утилизацию пустой породы и минимизировать экологический ущерб от горного производства.

Возникает актуальная задача разработки технологических схем, адаптированных к условиям Карагандинского угольного бассейна, которые должны отвечать следующим требованиям: возможность применения уже имеющегося оборудования на шахтах; возможность извлечения металлоарочной крепи; обеспечении безопасного ведения работ и сокращению затрат на утилизацию породы.

Предлагаемая технологическая схема в полной мере отвечает этим требованиям. Сущность данной технологии состоит в складировании пустой породы в погашаемые выработки с возможностью демонтажа металлоарочной крепи и использовании техники, имеющейся на карагандинских шахтах.

Пустая порода по средствам локомотивной откатки в вагонетках транспортируется к устью погашаемой горной выработки. Затем, партиями по 10 – 15 вагонеток при помощи подтяжных лебедок порода подается в забой погашения. После чего, электрической (или ручной) талью, грузоподъемностью не менее 8-ми тонн, установленной на маневровом монорельсе, поднимаются и разгружаются на «стол» породопогрузочной машины. Далее порода грузится на ленточный перегружатель (с редуктором увеличенной скорости), каретка которого заведена на 3 – 4м в незакрепленное пространство на высоте 0,5м от кровли. И затем складируется на почву горной выработки. После разгрузки и складирования породы производится извлечение металлоарочной крепи и передвижка закладочной техники.

В горизонтальных горных выработках, не оборудованных рельсовыми путями возможно применение маневровых монорельсов увеличенной длины (от устья выработки до забоя), что в свою очередь приведет к увеличению объемов одновременно подаваемых в забой вагонеток с породой.

В наклонных горных выработках (18⁰ и более), возможна технологическая схема, при которой порода из вагонеток разгружается, (с помощью маневрового монорельса) на скребковый или ленточный конвейер, в устье выработки, после чего доставляется в забой и складируется в погашаемое пространство под собственным весом.

Исследования, проведенные в условиях шахты «Абайская» УД АО «MITTAL STEEL TEMIRTAU» показали, что применение данной технологии на Карагандинских шахтах, способно уже сейчас значительно сократить затраты на утилизацию пустой породы, без выдачи ее на поверхность. На шахте были определены источники выхода пустой породы. Выход пустой породы из очистных забоев не учитывался. Объем пустой породы от проходки горных выработок, за период работы шахты с 1.11.2004г. по 31.10.2005г., составил около 70000 тонн. Объем пустой породы от ремонта горных выработок, около 9000 тонн. За год в условиях шахты «Абайская» на «гора» было выдано около 80000 тонн пустой породы. Годовой объем добычи угля на шахте за 2004г. составил 1330611 тонн, на долю пустой породы приходится около 6,0%.

Для определения экономически эффективного варианта размещения пустой породы, на поверхности в терриконах или отвалах, либо закладки в погашаемые горные выработки (согласно предложенной технологической схеме), для условий шахты был проведен сравнительный анализ этих вариантов.

По варианту 1: для доставки пустой породы к месту складирования в отвал на поверхности необходимо применить от 5 до 6 видов транспорта (локомотивная откатка, подъем по стволам, транспорт по поверхности, транспорт до места складирования, разравнивание бульдозерами в отвалах). В ходе экономического сравнения по статьям затрат (заработная плата, электроэнергия, амортизация, материалы, доставка автотранспортом, разравнивание бульдозерами и размещения породы), выдача одной тонны породы на поверхность обходится 215 тенге (1,6 долларов США).

По варианту 2: для доставки пустой породы к месту закладки в погашаемую горную выработку необходимо применить два вида транспорта (конвейерный транспорт и локомотивную откатку). В ходе экономического сравнения по статьям затрат, закладка одной тонны породы в погашаемую горную выработку обходится 129 тенге (0,97 долларов США).

Как показали исследования, проведенные для условий шахты «Абайская» УД АО «MITTAL STEEL TEMIRTAU», при комплексном учете затрат (на транспортировку породной массы, затрат на складирование и т.д.), закладка породы в погашаемые горные выработки почти в 1,8 раза экономически выгоднее, нежели выдача ее на поверхность и складирование в отвалах.

Предлагаемая технологическая схема закладки пустой породы в погашаемые горные выработки не требует значительных капиталовложений. А также она способна более рационально, с экономической и экологической точки зрения, использовать денежные средства, выделяемые шахтой на утилизацию породы.

Литература:

1. «Проблемы разработки маломощных и сложноструктурных пластов Карагандинского бассейна» С.С. Квон, Э.Г. Роот, В.Ф.Дёмин, К.К. Кушеков. Караганда, 2003 г. С.31 - 35

2. Нешитин В.М., Курченко Э.П., Афанасьев В.В. Технология оставления породы в погошаемых выработках // Уголь, 1990, №3. С.30