Открытая разработка Ерунаковского каменноугольного месторождения

1 2 3 4

---

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1 Геологическое строение и горно-геологическая характеристика месторождения
1.1 Основные сведения
1.2 Геологическая характеристика рассматриваемого месторождения
1.2.1 Общие сведения
1.2.2 Краткая геологическая характеристика пласта
1.2.3 Краткая геологическая характеристика пласта
1.2.4 Краткая геологическая характеристика пласта
1.2.5 Краткая геологическая характеристика пласта
1.3 Физико-механические свойства горных пород
2 Горные работы
2.1 Существующее состояние и общий анализ горных работ
2.2 Производственная мощность, срок службы карьера
2.3 Вскрытие карьерного поля
2.4 Система разработки месторождения
2.5 Параметры технологических процессов
2.5.1 Параметры технологических процессов буровзрывных работ
2.5.2 Параметры технологических процессов выемочно-погрузочных работ
2.5.3 Параметры технологических процессов транспортирования горной массы
2.5.2 Параметры технологических процессов отвалообразования пород
3 Специальная часть. Обоснование рациональной высоты бестранспортного уступа в условиях разреза «Талдинский» (Ерунаковское поле)
3.1 Патентный поиск
3.2 Существующее положение горных работ О
3.3 Обоснование применения схемы Черникова в условиях разреза «Талдинский»
3.3.1 Текущая бестранспортная технология
3.3.2 Схема Черникова
4 Расчет экономической эффективности проекта
4.1 Постановка вопроса О
4.2 Рентабельность схемы Черникова
5 Безопасность ведения горных работ и охрана труда
5.1 Общие положения 66
5.2 Перечень опасных и вредных производственных факторов
5.2.1 Меры для защиты человека от поражения электрическим током
5.3 Горные работы
5.3.1 Эксплуатация горного оборудования
5.4 Буровзрывные работы
5.5 Отвалообразование
5.6 Эксплуатация карьерного транспорта и дорог
5.7 Эксплуатация электроустановок
5.8 Охрана труда
5.9 Борьба с пылью, вредными газами
6 Электроснабжение карьера
6.2 Расчет осветительной сети
6.3 Расчет электрических нагрузок
6.4 Выбор силовых трансформаторов
6.5 Расчет воздушных и кабельных линий электропередач
6.6 Расчет токов короткого замыкания
6.7 Определение потерь мощности и электроэнергии
6.8 Источники оперативного тока
6.9 Выбор оборудования ГПП О
6.10 Защита от перенапряжения О
6.11 Выбор переключательных пунктов
6.12 Защита, автоматика и сигнализация

Введение

1 Геологическое строение и горно-геологическая характеристика рассматриваемого месторождения

1.1 Основные сведения

Филиал ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) расположен в пределах геологического участка «Ерунаковский», являющегося частью Ерунаковского каменноугольного месторождения и находящегося в юго-восточной части Ерунаковского геолого-экономического района.
По административному делению площадь месторождения относится к Новокузнецкому району Кемеровской области Российской Федерации.
В радиусе 6 километров к северо-западу от поля разреза располагаются поля действующих угледобывающих предприятий, разрабатывающих угольные месторождения по самостоятельным лицензиям и представленных шахтами «Усковская» и «Ерунаковская».
Геологический участок «Ерунаковский» расположен в 55 километрах к востоку от крупнейших промышленных центров Кузбасса, представленных городами Киселёвск, Прокопьевск и Новокузнецк.
Населенность района слабая. В открытой местности к западу от поля разреза население занято сельским хозяйством, а в д. Ерунаково, расположенной в затаёжной части, находится отделение Новокузнецкого лесхоза.
На месторождении и вблизи от него расположены следующие деревни: Славино, Ерунаково, Усково и Чистая Грива.
Связь между населенными пунктами и промышленными городами осуществляется посредством густой сети проселочных дорог с щебеночным покрытием, пригородных автомобильных дорог, а также междугородних автомобильных дорог с асфальтовым покрытием.
В 18-ти километрах выше по реке Томь проходит железнодорожная линия «Артышта – Подобасс».
Филиал ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) расположен на левом берегу реки Томь в пределах бассейнов речек Коровиха, Ерунаковка и Борисовка. Томь является основной водной артерией района, к которой тяготеет вся речная сеть площади.
Максимальные отметки рельефа принадлежат водоразделу между речками Ерунаковка и Борисовка и составляют соответственно 302,1 м. Минимальные высотные отметки, составляющие 178,0 м, находятся в долине реки Томь.
Долины рек, как правило, являются ассиметричными. При этом более крутые склоны расположены с южной стороны, а пологие склоны – с северной. Кроме того, речные склоны находятся под лесным покровом, представленным пихтой, елью, осиной, березой, реже сосной и кедром.
Климат района является резко континентальным. Холодная зима продолжается пять месяцев, т.е. с ноября по апрель соответственно. При этом наиболее низкие температуры наблюдаются в декабре и январе, а абсолютный минимум в это время достигает «минус» 43,9 оС. Устойчивый снежный покров удерживается от начала ноября до конца апреля, а по северным склонам – до середины мая. Мощность снежного покрова на северных склонах логов достигает 2,0 м. Наиболее жарким месяцем является июль, среднемесячная температура которого повышается до «плюс» 19,4 оС, а максимальная температура воздуха составляет «плюс» 36,7 оС.
Особое значение для условий отработки месторождения имеют атмосферные осадки. Среднегодовая сумма осадков составляет от 400 до 700 мм.
Господствующие ветра в рассматриваемом районе представлены южными и юго-западными направлениями. Ветра данных направлений имеют максимальную скорость, доходящую до 24 м/сек.

1.2 Геологическая характеристика рассматриваемого месторождения
1.2.1 Общие положения

Филиал ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) разведан в составе геологического участка «Ерунаковский» на стадии детальной разведки, проведенной с 1954 по 1957 года. Запасы угля были утверждены протоколом № 2108 от 31 декабря 1957 г. Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых (ГКЗ). В 1969 г. Государственным геологическим предприятием (ГГП) «Запсибгеология» была проведена доразведка участка и перерасчет запасов угля. При проведении доразведки были учтены замечания и рекомендации ГКЗ, а также дополнительно изучены горно-геологические условия эксплуатации горного отвода.
В границах филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) запасы полезного ископаемого категорий «А» и «Б» в совокупности составляют 81,1 %, что говорит о хорошей возможности эксплуатации рассматриваемого горного отвода. Кроме того, геологическое строение карьерного поля, качество угля, гидрогеологические и инженерно-геологические условия разработки изучены в степени, достаточной для промышленного освоения.
По сложности геологического строения, выдержанности и мощности угольных пластов, качеству угля филиал ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) относится к I-ой группе (к данной группе относятся месторождения простого строения) в соответствии с «Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых», утвержденной Приказом № 278 от 11.12.2006 г. Министерства природных ресурсов и экологии РФ (Минприроды России).
Согласно стратиграфическому делению, угленосные отложения филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) относятся к тайлуганской свите ерунаковской подсерии кольчугинской серии.
Нижним пластом свиты рассматриваемого горного отвода является мощный пласт угля 78. При этом общая мощность вскрытой толщи вверх от почвы пласта 78 составляет 190 м (согласно 15-ой геологоразведочной линии).
С точки зрения литологии угленосные отложения представлены чередованием алевролитов, крупных слоев песчаников, аргиллитов и углей. В общем разрезе участка содержится 9 пластов угля (с пласта 86 по пласт 78 соответственно) мощностью от 0,8 до 13 м и суммарной средней мощностью 23,3 м.
При усредненных условиях процентное содержание горных пород в угленосных отложениях следующее:
содержание алевролитов мелких составляет 48,3%;
содержание песчаников мелкозернистых и среднезернистых в совокупности составляет 23,7%;
содержание алевролитов крупных составляет 12,6%;
содержание аргиллитов составляет 3,2%;
содержание угля каменного составляет 12,2%.
Угленосная толща покрыта чехлом рыхлых отложений четвертичного периода, представленных суглинками, глинами и, частично, галечниками. Кроме того, в пределах поля разреза выявлено несколько зон развития горельников, приуроченных к участкам выгорания угольных пластов.
Геологический участок «Ерунаковский» имеет простое тектоническое строение, поскольку приурочен к Ерунаковской синклинали. На участке установлено только одно крупное дизъюнктивное нарушение (согласный взброс), проходящий несколько южнее центра участка в меридиональном направлении.
Геоморфологической особенностью участка является то, что он занимает водораздельную возвышенность, расчлененную речной сетью, с разностью высот до 125 м. На востоке и юго-востоке водораздел круто обрывается к реке Томь, где угленосные отложения имеют выход на дневную поверхность.
В зависимости от литологических и гидродинамических признаков на месторождении выделяют два водоносных комплекса:
водоносный комплекс отложений четвертичного периода (наносов);
водоносный комплекс угленосных отложений.
Отложения четвертичного периода на участке представлены, в основном, суглинками, имеющими от бурой до светло-серой окраску, пылеватыми по гранулометрическому составу и макропористыми по своей структуре. Угленосные отложения, как уже было сказано ранее, представлены песчаниками, алевролитами, аргиллитами и каменным углём.
Наибольшей обводненностью при прочих равных условиях обладают горные породы, залегающие в пределах долин небольших речек. Кроме того, изменение фильтрационных свойств горных пород с приближением к реке Томь не наблюдается.
С затуханием интенсивной трещиноватости по глубине породы становятся менее водопроницаемыми. В зоне затухающей трещиноватости выделяется только один водоносный горизонт, который приурочен к кровле пласта 78. Мощность его не превышает 10 м, а фильтрационные свойства являются обычными для пород зоны активной трещиноватости.
По химическому составу подземные воды относятся к типу гидрокарбонатно-кальциево-магниевых вод, реже кальциево-натриевых. Поверхностные воды более пресные и более мягкие.
Угленосные отложения поля разреза содержат 9 пластов угля, которые по мощности разделяются на три группы:
пласты тонкие (мощность составляет от 0,5 до 1,3 м): 86, 85, 84, 83, 82, 81, 79;
пласты средней мощности (мощность составляет от 1,3 до 3,5 м): 80, 78 (средняя пачка), 78 (нижняя пачка);
пласты мощные (мощность составляет от 3,5 до 15 м): 78, 78 (верхняя пачка).
Таким образом, породы почвы и кровли рассматриваемых пластов представлены алевролитами, реже аргиллитами, очень редко углистым аргиллитом и песчаником. Внутрипородные пластовые прослои представлены аргиллитами и алевролитами, реже углистыми аргиллитами.
Геологоразведочными работами установлено 5 незначительных зон выгорания пласта 78. В данных зонах под горельниками установлено распространение окисленных углей несколько ниже зоны выгорания пласта.
Угли пластов 82, 80 и 78 относятся к марке Г (газовые).
К отработке на филиале ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) приняты пласты: 78 (78 в. п. и 78 н. п.), 80 и 82. В зоне отработки неокисленные угли указанных пластов отнесены соответственно к марке «Г». Кроме того, на поле разреза выделены также окисленные угли I группы окисления.
Отрабатываемые угли являются слабометаморфизованными и представлены блестящими, полублестящими и матовыми разностями. Помимо этого, угли малосернистые и малофосфористые.
Рабочая влажность по неокисленным углям составляет от 6 до 7 %. Теплота сгорания на горючую массу изменяется от 33,16 до 33,61 МДж/кг. Выход летучих веществ находится в пределах от 36,9 до 38,3 %.
К рассмотрению приняты балансовые запасы угля, учтенные действующим филиалом ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) по состоянию на 01.01.2015 г. в пределах утвержденного горного отвода в количестве 9196 тыс. тонн (А+В+С1).
Проектом строительства филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) была принята селективная схема отработки угольных пластов с раздельной выемкой чистых угольных пачек и породоугольной смеси, возникающей при зачистке контактов в кровле и почве данных пластов.
Промышленные потери слагаются из следующих составляющих:
потерь, обусловленных технологией ведения горных работ;
потерь, образуемых в процессе транспортирования полезного ископаемого;
потерь, образуемых в течение ведения буровзрывных работ.
В связи с различными показателями потерь и засорения запасов угля проектом строительства рассматривалось несколько способов отработки угольных пластов:
валовый способ отработки угольных пластов;
селективный способ отработки угольных пластов;
метод отработки угольных пластов с глубокой селекцией.
Впоследствии на основании проведенных технико-экономических расчетов по сравнению вариантов способа отработки пластов проектом строительства предусмотрен селективный способ отработки с раздельной выемкой верхней и нижней угольных пачек пласта 78 и селективной отработкой разделяющего данные угольные пачки породного прослоя.
Таким образом, промышленные запасы угля на 01.01.2015 г. составили 9643 тыс. тонн.
По состоянию горных работ на 01.01.2015 г., общий объём вскрышных пород в границах разреза равен 92600 тыс. м3, в том числе 13612 тыс. м3 составляю наносы, а 78988 тыс. м3 составляют коренные породы. При этом средний промышленный коэффициент вскрыши по разрезу составляет 8,71 м3/т.

1.2.2 Краткая геологическая характеристика пласта 78

Пласт 78 является самым нижним пластом свиты рассматриваемого горного отвода и характеризуется пологим залеганием под углом падения, не превышающим 8^0, который с глубиной выполаживается до 2^0. Только в одном месте (в южной части горного отвода) дизъюнктивное нарушение рвет пласт на две части с амплитудой смещения, составляющей от 15 до 25 м.
Кроме того, пласт 78 имеет сложное строение. Большая часть данного пласта, залегающая в пределах филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле), находится в слитной зоне. В северо-восточной части горного отвода происходит расщепление основного пласта 78 на три самостоятельные угольные пачки: верхнюю, среднюю и нижнюю. При этом за границу расщепления принята изолиния зольности со значением 30 % в соответствии с протоколом № 6278 от 23.06.1971 г.
Суммарная мощность угольных пачек пласта 78 колеблется от 8,16 до 12,98 м при среднем значении, составляющем 10,67 м. Данный пласт является относительно выдержанным по строению с довольно устойчивой мощностью. Общее число породных прослоев составляет в основном от 6 до 8. Породные прослои представлены, как правило, аргиллитом, алевролитом и реже аргиллитом углистым.
Северо-восточнее 24-ой геологоразведочной линии породный прослой между верхней и средней угольными пачками пласта 78 увеличивается настолько, что при стопроцентном участии данного прослоя в засорении угля (при валовой выемке пласта) пластовая зольность превышает 30 %. В связи с этим верхняя угольная пачка в данном случае приобретает самостоятельное значение, а породный прослой увеличивается от 1,75 м и далее, к северо-востоку, достигает 25 м. При этом мощность верхней пачки угля изменяется от 4,41 до 7,67 м, а среднее значение составляет 5,88 м. Кроме того, строение верхней пачки, как правило, сложное, что обусловлено наличием тонких породных прослоев. Количество породных прослоев в верхней угольной пачке достигает пяти, мощность их не превышает 0,7 м, а представлены данные породные прослои, как правило, алевролитом и аргиллитом.
В этом же направлении увеличивается мощность другого породного прослоя, разделяющего северо-восточнее 26-ой геологоразведочной линии среднюю и нижнюю угольные пачки пласта 78. Данная линия расщепления отстроена аналогично по пластовой зольности, составляющей 30 %. Нормальное расстояние между пачками колеблется от 1,0 до 6,8 м, а породный прослой представлен, в основном, алевролитами. При этом мощность средней угольной пачки составляет от 1,5 до 2,15 м. Данная пачка имеет простое строение, лишь в двух подсечениях отмечены маломощные прослойки, составляющие от 0,05 до 0,1 м. Мощность нижней угольной пачки колеблется от 1,76 до 2,85 м. Нижняя пачка имеет простое строение, однако иногда она включает три тонких породных прослойка мощностью до 0,49 м.
В настоящее время отработка пласта 78 ведется только в слитной зоне. Зона расщепления в технической границе на начало 2015 года частично отработана.

1.2.3 Краткая геологическая характеристика пласта 79

Пласт 79 расположен с точки зрения стратиграфии выше пласта 78 на величину, составляющую от 45 до 50 м. В северной части горного отвода (в зоне расщепления пласта 78) межпластовое расстояние уменьшается до 28 м. Пласт 79 занимает площадь, равную 6125 тыс. м^2. Данный пласт имеет, в основном, простое строение, однако в отдельных местах отмечается породный прослоек, представленный алевролитом (реже аргиллитом), мощность которого колеблется от 0,02 до 0,1 м. Суммарная мощность угольных пачек пласта 79 изменяется от 0,79 до 1,19 м, а средняя мощность составляет 0,99 м. Пласт 79, согласно принятым кондициям, отнесен к забалансовым запасам в связи со значением его мощности, однако является выдержанным по мощности и строению. Породы почвы и кровли пласта представлены также алевролитом и аргиллитом.

1.2.4 Краткая геологическая характеристика пласта 80

Пласт 80 расположен с точки зрения стратиграфии выше пласта 79 на величину, составляющую от 6 до 12 м. Данный пласт занимает площадь, равную 6337 тыс. м^2, и имеет, в основном, простое строение (редко с одним или двумя породными прослойками, мощность которых не превышает 0,35 м). Суммарная мощность угольных пачек пласта 80 колеблется от 1,55 до 2,66 м. Кроме того, рассматриваемый пласт является малозольным (средняя пластовая зольность составляет 10,9 %) и выдержанным по мощности. Кровля и почва пласта 80 представлены алевролитом и аргиллитом. Особенностью данного пласта является то, что он в двух подсечениях имеет ложную кровлю, сложенную алевролитом и имеющую мощность до 0,4 м. Выше ложной кровли залегает песчаник.

1.2.5 Краткая геологическая характеристика пласта 82

Пласт 82 расположен с точки зрения стратиграфии выше пласта 81 на величину, составляющую от 4 до 5 м, и занимает площадь, достигающую 4921 тыс. м^2. Общая суммарная мощность угольных пачек данного пласта составляет от 0,89 до 1,59 м, а средняя полезная мощность пласта равна 1,14 м. Пласт 82 имеет простое строение. Однако в отдельных местах данного пласта наблюдается сложное строение, обусловленное наличием одного породного прослойка, максимальная мощность которого составляет 0,18 м, а средняя мощность – 0,03 м. Пласт является относительно выдержанным по мощности. Кровля пласта 82 представлена алевролитом и, как исключение, аргиллитом и песчаником.

1.3 Физико-механические свойства горных пород

На выбор системы открытой разработки месторождений полезных ископаемых существенное влияние оказывает рельеф местности, мощность и литологический состав покрывающих и вмещающих залежи полезного ископаемого горных пород, особенность тектонического строения отрабатываемого месторождения, гидрогеологические факторы, углы падения и глубина залегания пластов угля, мощность и строение залежей полезного ископаемого, а также трещиноватость и выветрелость отрабатываемых горных пород.
В угленосной толщи месторождения филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) по материалам петрографического изучения наибольшим развитием пользуются песчаники и алевролиты, а также их переслаивания. Кроме того, подчиненное значение имеют аргиллиты, гравелиты, конгломераты и брехчии. Все обломочные породы имеют полимиктовый состав, цемент чаще всего гидрослюдистый порового или пленочно-порового типа. Встречаются также горные породы с карбонатным, карбонатно-глинистым, карбонатно-гидрослюдистым и кремнисто-карбонатным цементом порового и базальтового типов. Также наблюдаются вторичные изменения горных пород, проявляющиеся в карбонатизации и серицитизации обломков, регенерации кварца и появлении смешанного цемента. Данные изменения оказывают влияние на прочность структурных связей в породах, что, в свою очередь, приводит к изменению их физико-механических свойств.
Горные породы месторождения филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) представлены породами четвертичного и пермского возраста.
Четвертичные отложения мощностью от 1,5 до 50 м представлены глинами, суглинками и галечниками и в естественном залегании характеризуются низкими значениями прочностных показателей, небольшой плотностью сложения и высокой степенью влажности, а, следовательно, и низкой устойчивостью.
Физико-механические свойства рыхлых отложений представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-механические свойства рыхлых отложений

 

Отложения пермского возраста в зоне выветривания интенсивно разбиты системой трещин, и, следовательно, имеют более низкие значения прочностных показателей, чем у коренных пород, незатронутых выветриванием. Данный факт вызвал необходимость разделения пермских отложений на две группы: отложения, затронутые выветриванием, и отложения, незатронутые выветриванием. Породами пермского возраста являются алевролиты, песчаники и аргиллиты. На общем фоне массива горных пород выделяются несколько выдержанных по площади слоев песчаников мощностью от 10 до 30 м. При этом наибольшую площадь распространения и выдержанность имеют песчаники, сопутствующие пласту 78.

Физико-механические свойства коренных пород, незатронутых выветриванием, и коренных пород, затронутых выветриванием, представлены в таблицах 2 и 3 соответственно.

Вскрышные породы и уголь в зоне выветривания до глубины от 50 до 90 м характеризуются повышенной трещиноватостью и, следовательно, пониженными прочностными показателями, имеют более низкую плотность и сцепление, а также более высокую влажность в сравнении с невыветрелыми горными породами.

Таблица 2 – Физико-механические свойства коренных пород, незатронутых выветриванием

 

Таблица 3 – Физико-механические свойства коренных пород, затронутых выветриванием

 

 

2 Горные работы

2.1 Существующее состояние и общий анализ горных работ

Как уже говорилось ранее, на филиале ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) прослеживаются 9 пластов угля: 86, 85, 84, 83, 82, 81, 80, 79 и 78. При этом к отработке открытым способом принято 3 угольных пласта: 78, 80 и 82 средней мощностью 11,92 м, 2,08 м и 1,08 м соответственно.

Пласты 80 и 82 имеют простое строение, т.е. не включают в себя внутрипластовых  породных прослоев. Пласт 78 имеет сложную структуру и разделен прослоем породы средней мощностью 1,36 м на две пачки: верхнюю, мощность которой составляет 6,53 м, и нижнюю,  мощность которой равна 4,71 м. При этом пласты угля залегают моноклинально под углами падения от 3 до .

Коэффициент крепости покрывающих и вмещающих коренных горных пород угленосных отложений по шкале проф. М.М. Протодъяконова составляет от 2 до 4.  Также в пределах рассматриваемого горного отвода встречаются крепкие песчаники и алевролиты с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодъяконова от 10 до 12. Следовательно, коренные породы вскрыши перед экскавацией требуют дополнительной подготовки посредством проведения буровзрывных работ.

Угленосные отложения повсеместно перекрыты чехлом рыхлых четвертичных отложений (наносов), представленных суглинками, реже глинами, и, частично, галечниками. При этом мощность четвертичных отложений колеблется от 1,5 (в пониженных формах рельефа) до 50 м (на водоразделах). Кроме того, местами под слоем суглинков залегают галечники мощностью от 0,5 до 15 м. В связи со сравнительно малой крепостью четвертичные отложения (наносы) отрабатываются без подготовки к выемке посредством проведения буровзрывных работ.

В соответствии с  горно-геологическими условиями залегания угольных пластов в филиале ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) принята комбинированная система разработки согласно академику А. А. Мельникову. Академик  А. А. Мельников учитывал большое значение способа механизации горных работ при осуществлении открытой разработки месторождений и впоследствии принял в качестве главного классификационного признака способ перемещения горной массы. Согласно комбинированной системе разработки, горные работы в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) производятся в следующем порядке:

• часть наносов ранее отрабатывалась с применением средств гидромеханизации (сейчас не применяется в связи с увеличением затрат на данный способ добычи, а также его сезонностью);
• остаток наносов и коренные породы вскрыши над плаcтом 82 отрабатываются по транспортной системе разработки горизонтальными слоями (уступами) мощностью 10 м;
• междупластье угольных пластов 80 и 82 отрабатывается по транспортной системе разработки наклонным слоем мощностью 16,5 м;
• верхняя часть междупластья угольных пластов 78 и 80 мощностью от 20 до 25 м отрабатывается наклонным слоем по транспортной системе разработки;
• нижняя часть междупластья угольных пластов 78 и 80 мощностью от 35 до 40 м отрабатывается по бестранспортной системе разработки с размещением вскрышных пород в выработанное пространство;
• все угольные пласты отрабатываются по транспортной системе разработки наклонными слоями, которые соответствуют мощности отрабатываемых угольных пластов (либо угольных пачек).

В качестве основного выемочно-погрузочного оборудования в зоне  транспортной системы разработки пород вскрыши предусматривается использовать экскаваторы ЭКГ-10 (ёмкость ковша 10 м³) и ЭКГ-18Р (ёмкость ковша 18 м³), а также гидравлические экскаваторы типа «обратная лопата» марки R994 (ёмкость ковша 13 м³) производства фирмы «Liebherr». На отработке угольных пластов предусматривается применение экскаватора типа «обратная лопата»  модели Komatsu PS-1250.

Все работы по экскавации и переэкскавации вскрышных пород в выработанное пространство  в зоне бестранспортной системы разработки предусмотрено вести экскаваторами-драглайнами ЭШ-10/70 и ЭШ-11/70.

Транспортирование вскрышных пород в зоне применения транспортной системы разработки осуществляют с помощью автосамосвалов БелАЗ-75131 грузоподъёмностью 130,0  тонн.

Транспортирование угля в зоне применения транспортной системы разработки осуществляется автосамосвалами Komatsu HD-785-5 и  Terex NHL TR-100 грузоподъёмностью 90,0 тонн.

2.2 Производственная мощность, срок службы карьера

В настоящий момент производственная  мощность разреза составляет 2600 тыс. тонн угля в год. Основным фактором, определяющим производственную мощность разреза, является скорость подвигания фронта горных работ, среднее значение которой в горнотехнических условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) составляет 64 м/год.

На основании технико-экономических расчетов был установлен общий срок службы разреза при данной производственной мощности и данных технологических решениях, который составляет  3 года (по состоянию на начало 2015 года).

Согласно техническому заданию для определения оптимального уровня норматива потерь в зависимости от применяемой техники и технологии отработки угольных пластов было рассмотрено несколько вариантов отработки запасов угля с зачисткой пласта по контуру добычного уступа и с присечкой вмещающих вскрышных пород в кровле и почве. Впоследствии на основании произведенных технико-экономических расчетов был сделан вывод, что наиболее высокими экономическими показателями обладает вариант отработки запасов угля, подразумевающий комбинированный способ выемки угольных пластов с потерями угля в кровле пласта и вывозом горной массы на ОУ с КНС, образуемой от зачистки почвы совместно с нижней пачкой пласта 78.

Календарный план ведения горных работ, соответствующий вышеуказанному варианту отработки запасов угля, изложен в таблице 4.

Таблица 4 – Общий календарный план ведения горных работ

  

2.3 Вскрытие карьерного поля

Месторождение полезного ископаемого (или его часть), представленное горным массивом, состоящим из залежей полезного ископаемого, а также покрывающих и вмещающих данные залежи полезного ископаемого горных пород, и отведенное для разработки одним карьером, называется карьерным полем (либо горным отводом). Горный отвод является сложным геометрическим телом, характеризуемым размерами в плане и глубиной.

Под вскрытием карьерного поля понимают комплекс технологических, организационно-технических и экономических мероприятий по проведению горных выработок, обеспечивающих грузотранспортную связь рабочих горизонтов карьера с техническими сооружениями, предназначенными для приема или перегрузки горной массы и расположенными в пределах карьера либо на земной поверхности.

Способ вскрытия карьерного поля характеризуется типом вскрывающих горных выработок. В большинстве случаев для вскрытия рабочих горизонтов карьера применяют открытые горные выработки. Гораздо реже вскрытие осуществляется подземными горными выработками, а также сочетанием открытых и подземных горных выработок. В некоторых случаях вскрытие отдельных горизонтов карьера может осуществляться и без проведения вскрывающих горных выработок.

Схема вскрытия – это совокупность всех вскрывающих горных выработок, обеспечивающих в данный период грузотранспортную связь рабочих горизонтов карьера с горизонтами доставки горной массы. Схема вскрытия характеризуется типом, числом и пространственным положением вскрывающих выработок при фактическом положении горных работ.

Система вскрытия – это последовательность изменения способов и схем вскрытия за период существования карьера. Система вскрытия характеризует совокупность применяемых способов и схем вскрытия рабочих горизонтов карьерного поля за период разработки месторождения в целом.

Основным способом вскрытия рабочих горизонтов карьера является вскрытие с применением капитальных траншей.

При производстве открытых горных работ используют, как правило, два вида горных выработок – капитальные и разрезные траншеи.

Капитальные траншеи представляют собой открытые наклонные горные выработки, предназначенные для вскрытия рабочих горизонтов карьерного поля. Капитальные траншеи служат длительный срок и используются для расположения в них стационарных транспортных коммуникаций. Основными параметрами капитальной траншеи являются ширина её основания, глубина траншеи, продольный уклон, рабочий угол откоса бортов, длина в плане и строительный объём.

Разрезные траншеи являются горизонтальными открытыми горными выработками (иногда есть продольный уклон, равный от 5 до 10 , предназначенный для обеспечения стока воды с рабочего горизонта к специальному водосборнику), которые используются для подготовки вскрытых горизонтов карьерного поля к разработке, т.е. для создания фронта горных работ на уступах. Таким образом, разработка уступа начинается с разноса одного или обоих бортов разрезной траншеи, вследствие чего разрезная траншея является временной горной выработкой, существующей только до начала отработки подготовленного горизонта. Кроме того, разрезная траншея является продолжением капитальной траншеи, вскрывающей данный рабочий горизонт, и проводится внутри контуров карьера.

При разработке месторождения полезного ископаемого разрезные траншеи проводятся, как правило, в направлении, параллельном простиранию залежи. Глубина и длина разрезной траншеи в большинстве случаев соответствует высоте и длине подготавливаемого к разработке уступа. Ширина основания разрезной траншеи определяется из условия оптимального расположения выемочно-погрузочного и транспортного оборудования при проведении траншеи и последующей выемки первой заходки подготовленного уступа. Угол откоса бортов траншеи принимается равным углу откоса рабочих уступов в соответствии с физико-механическими характеристиками слагающих данные уступы горных пород. Кроме того, если один из бортов разрезной траншеи является частью нерабочего борта карьера, то угол откоса данного борта разрезной траншеи принимается равным углу откоса нерабочего уступа соответственно.

Совокупность капитальных траншей, обеспечивающая вскрытие всех рабочих горизонтов карьера, называется системой капитальных траншей. В зависимости от пространственного расположения капитальных траншей, входящих в систему, и наличия технологической связи между ними, различают системы отдельных, общих и групповых капитальных траншей при различном их заложении.

В случае вскрытия карьерного поля системой отдельных капитальных траншей каждый рабочий горизонт карьера вскрывается соответственно отдельной капитальной траншеей, не имеющей технологической связи с другими капитальными траншеями данной системы. Кроме того, грузопотоки в данном случае являются рассредоточенными.

При вскрытии карьерного поля системой общих капитальных траншей технологические грузопотоки являются сосредоточенными по своему направлению. Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внешнем заложении является общее поперечное сечение данных траншей, имеющее ступенчатую форму. Характерным признаком общности системы капитальных траншей при их внутреннем заложении является сосредоточение грузопотоков со всех нижележащих горизонтов в капитальной траншее вышележащего горизонта.

При вскрытии карьерного поля системой групповых капитальных траншей все уступы карьера разбиваются на несколько групп по качественному или другому признаку (например, группа вскрышных уступов и группа добычных уступов). При этом каждая группа уступов вскрывается своей системой общих капитальных траншей. Кроме того, общие траншеи, вскрывающие каждую группу уступов, между собой не связаны, вследствие чего можно сделать вывод, что вскрытие карьерного поля системой групповых капитальных траншей объединяет в себе признаки вскрытия отдельными и общими капитальными траншеями и занимает между ними промежуточное положение.

Филиал ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) условно разделён на два эксплуатационных участка: «Южный» и «Северный». Каждый из данных эксплуатационных участков, в свою очередь, разделен на эксплуатационные блоки I, II, III и IV, V соответственно.

В настоящее время горные работы ведутся по всему карьерному полю, т.е. на Южном и Северном участках. При этом на Южном  участке блоки I, II, III отработаны.

При разработке участка «Южный» предусматривается переход в пределах данного участка на однофланговую схему вскрытия соответственно с южного фланга участка  посредством использования общей капитальной траншеи внешнего заложения с последующим размещением вскрышных пород на внутреннем отвале отработанного III блока.

При этом схема вскрытия в зоне  применения транспортной системы разработки участка «Северный» сохраняется двухфланговой и обеспечивается также посредством использования общих капитальных траншей внешнего заложения, расположенных соответственно в южной и северной частях данного участка.

Вскрытие пласта 78 в зоне применения бестранспортной системы разработки осуществляется аналогично по двухфланговой схеме. Согласно данной схеме, вскрытие производится с помощью применения  общих капитальных траншей внешнего заложения, одна из которых располагается в центральной, а другая в северной части горного отвода.

2.4 Система разработки филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле)  и её параметры

Под системой открытой разработки месторождений полезных ископаемых понимают установленный порядок выполнения горных работ, представляющих собой горно-подготовительные (вскрытие и подготовка рабочих горизонтов), вскрышные и добычные работы, обеспечивающий экономичную и безопасную эксплуатацию месторождения полезного ископаемого с заданной производственной мощностью при рациональном использовании запасов полезного ископаемого.

Академик Н. В. Мельников, учитывавший большое значение способа механизации горных работ при осуществлении открытой разработки месторождений и впоследствии принявший в качестве главного классификационного признака способ перемещения горной массы, разработал следующую классификацию систем открытой разработки месторождений полезных ископаемых:

1)  Бестранспортная система разработки, предполагающая простую либо усложненную кратную экскаваторную перевалку горной массы во внутренний отвал. При условии применения данной системы разработки вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы непосредственно одноковшовой экскаваторной техникой, т.е. механическими лопатами и драглайнами, имеющими значительные рабочие параметры. Другими словами, при данной системе разработки оборудование для транспортирования вскрыши отсутствует.

2) Система разработки «Экскаватор — Карьер», согласно которой вскрышные и добычные работы производятся одним экскаватором, обладающим значительными рабочими параметрами, попеременно. При этом вскрышные породы переваливаются в выработанное пространство, а полезное ископаемое отгружается в специальный передвижной бункер, оборудованный питателем и располагаемый вблизи от дневной поверхности. Сам передвижной бункер, наполняемый полезным ископаемым, обслуживается автомобильным, железнодорожным или конвейерным транспортом.

3) Транспортно-отвальная система разработки, согласно которой вскрышные породы перемещают во внутренние отвалы при помощи передвижных транспортно-отвальных установок (транспортно-отвальных мостов и передвижных консольных отвалообразователей). В качестве выемочно-погрузочного оборудования при применении данной системы разработки используют, как правило, многоковшовые цепные или роторные экскаваторы.

4) Специальная система разработки, согласно которой вскрышные породы удаляют башенными экскаваторами, колесными скреперами, кабель-кранами или гидромеханизированным способом (средствами гидромеханизации являются гидромониторы и землесосные установки).

5) Транспортная система разработки, согласно которой горная масса перемещается от экскаваторных забоев до пунктов разгрузки (склады полезного ископаемого либо отвалы вскрышных пород) средствами автомобильного, железнодорожного или конвейерного транспорта.

6) Комбинированная система разработки, согласно которой вскрышные породы вышележащих горизонтов средствами автомобильного, железнодорожного или конвейерного транспорта перемещают во внутренние и (или) во внешние отвалы, а вскрышные породы нижележащих горизонтов перемещают во внутренние отвалы посредством применения одноковшовых экскаваторов, обладающих значительными рабочими параметрами, либо транспортно-отвальных установок. Кроме того, наносы, при применении комбинированной системы разработки, могут отрабатываться согласно специальной системе разработки (посредством использования башенных экскаваторов, колесных скреперов, кабель-кранов или гидромеханизированного способа).

В соответствии с  горно-геологическими условиями залегания угольных пластов филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) принята комбинированная система разработки согласно академику Н. В. Мельникову. В соответствии с комбинированной системой разработки, горные работы в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) производятся в следующем порядке:

• наносы и коренные породы вскрыши над плаcтом 82 отрабатываются по транспортной системе разработки горизонтальными слоями (уступами) мощностью 10 м;
• междупластье угольных пластов 80 и 82 отрабатывается по транспортной системе разработки наклонным слоем мощностью 16,5 м;
• верхняя часть междупластья угольных пластов 78 и 80 мощностью от 20 до 25 м отрабатывается наклонным слоем по транспортной системе разработки;
• нижняя часть междупластья угольных пластов 78 и 80 мощностью от 35 до 40 м отрабатывается по бестранспортной системе разработки с размещением вскрышных пород в выработанном пространстве;
• все угольные пласты отрабатываются по транспортной системе разработки наклонными слоями, которые соответствуют мощности отрабатываемых угольных пластов.

2.5 Параметры технологических процессов в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле)

2.5.1 Параметры технологического процесса буровзрывных работ

В горнотехнических условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) коренные породы представлены чередованием алевролитов, крупных слоев песчаников, аргиллитов и углей. При этом коренные породы различаются как по своему литологическому составу, так и по физико-механическим  и прочностным свойствам. Наибольшим распространением пользуются мелкозернистые алевролиты. Наибольшую площадь распространения и выдержанность имеют песчаники, сопутствующие пласту 78. Коэффициент крепости коренных пород по шкале профессора М.М. Протодъяконова достигает 7, а угленосных отложений – 3. Следовательно, перед экскавацией коренные породы и, при необходимости, уголь подлежат предварительному рыхлению буровзрывным способом.

Краткая технологическая характеристика бурового оборудования, применяемого в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле), изложена в таблице 5.

Таблица 5 – Краткая технологическая характеристика бурового оборудования, применяемого в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле)

 

Взрывную подготовку  горных пород к выемке в филиале ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) ведут в две стадии:

• первичное взрывание;
• вторичное взрывание.

Первичное взрывание выполняется методом скважинных зарядов, так как данный метод в наилучшей степени обеспечивает дробление горных пород взрывом  и подготовку горной массы для последующей высокопроизводительной работы выемочно-погрузочного и транспортного оборудования.

Вторичное взрывание производится при разрушении негабаритных кусков, выравнивании подошвы уступов, устранении нависей и выполняется методом накладных (наружных) зарядов.

При проведении взрывных работ на филиале ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) используются следующие промышленные взрывчатые вещества:

• для взрывания сухих скважин применяют гранулит УП-1;
• для взрывания слабо и сильно обводненных скважин применяют комбинацию промышленных взрывчатых веществ, т.е. эмульсолит П либо сибирит-1200 заряжают в обводненную часть взрывной скважины, а гранулит УП-1 закладывают в сухую часть взрывной скважины.

Параметры буровзрывных работ в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) указаны в нижеизложенных таблицах 6, 7, 8, 9, 10 и 11.

Таблица 6 – Опасные зоны, образуемые при производстве взрывных работ

Таблица 7 – Расчет общей потребности во взрывчатых веществах

 

 

Продолжение таблицы 11

 

 

Таблица 8 – Значения параметров буровзрывных работ в зоне бестранспортной системы разработки

 

Таблица 9 – Значения параметров буровзрывных работ при отработке междупластья 78-80 по транспортной системе разработки

 

Таблица 10 – Значения параметров буровзрывных работ при отработке междупластья 80-82 по транспортной системе разработки

 

Таблица 11 – Значения параметров буровзрывных работ при отработке коренных пород над пластом 82 по транспортной системе разработки

 

2.5.2 Параметры технологического процесса выемочно-погрузочных работ

В качестве выемочно-погрузочного оборудования в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) при применении бестранспортной системы разработки используются экскаваторы-драглайны  ЭШ-10/70 и ЭШ-11/70. В зоне применения транспортной системы разработки используются механические лопаты ЭКГ-10 и ЭКГ-18Р, а также гидравлические экскаваторы  Liebherr-994, Komatsu РС-1250 SP (обратная лопата).

Вскрытие и добыча угля пластов 80 и 82 производится согласно транспортной системе разработки с использованием экскаваторов ЭКГ-10, ЭКГ-18Р, Liebherr-994, Komatsu РС-1250 SP. При этом коренные породы вывозятся автотранспортом с размещением во внутренних и внешних отвалах.

Вскрытие пласта 78 производится согласно транспортной системе разработки гидравлическими экскаваторами Liebherr-994, Komatsu РС-1250 SP и механической лопатой ЭКГ – 10, а также согласно бестранспортной системе разработки соотвественно экскаваторами-драглайнами ЭШ-10/70 и ЭШ-11/70.

Добыча угля осуществляется посредством применения транспортной системы разработки с использованием экскаваторов Komatsu РС-1250 SP и Liebherr-994.

Ширина экскаваторной заходки в зоне применения бестранспортной системы разработки составляет не более 35 м, а ширина рабочей площадки составляет не более 60 м. При этом  высота породного уступа составляет 35-40 м, а рабочий угол откоса вскрышного уступа равен 75^о.

Таким образом, проектом отработки месторождения филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) предусмотрена комбинированная система разработки месторождения полезного ископаемого. Часть вскрышной толщи, расположенной непосредственно в кровле пласта 78, предусмотрено отрабатывать согласно бестранспортной системе разработки   с перевалкой породы в выработанное пространство. Вышележащая толща углевмещающих коренных пород отрабатывается согласно транспортной системе разработки   с использованием средств автомобильного транспорта. Четвертичные отложения (наносы), покрывающие угленосные отложения, также предусмотрено отрабатывать по транспортной системе разработки с использованием автотранспорта.

Отработка вскрыши в зоне применения бестранспортной системы разработки осуществляется наклонным слоем мощностью 35 м. Ширина экскаваторной заходки, ссотавляющая 35 м, определяется линейными параметрами применяемых экскаваторов-драглайнов, минимальными объёмами переэкскавации и условием маневрирования автосамосвалов при установке их  под погрузку с учетом безопасной работы горнотранспортного оборудования под высоким уступом при разработке угольного пласта 78.

Рабочие и устойчивые углы откосов уступов определились с учетом физико-механических свойств вскрышных пород и составляют в зоне применения бестранспортной системы разработки  75 и 60 градусов соответственно.

Согласно условиям устойчивости, внутренние отвалы в зоне применения бестранспортной системы разработки отсыпаются последовательно тремя ярусами, угол откоса которых равен 37 градусов. При этом высота первого яруса не должна превышать 35 метров. Последующие ярусы формируются в соответствии с рабочими параметрами  экскаваторов, при этом результирующий угол образуемого откоса отвала не должен быть больше 25 градусов.

Институтом горного дела им. Скочинского выполнена научно-исследовательская работа по теме: «Разработка рекомендаций по расширению области применения бестранспортной технологии и внутреннего отвалообразования за счет повышения устойчивости отвалов…». В этой работе установлено, что сопротивление сдвигу горных пород, слагающих почву пласта, увеличивается на 15-20% за счет нарушения их монолитности на месте контакта с отвальной массой. Действующее напряжение при этом в нижнем ярусе отвалов снижается примерно в 2 раза за счет перераспределения возникающих напряжений  и исчезновения зон их концентрации. С учетом этого необходимо в почве пласта 78 создать зону рыхления в виде треугольной призмы. При этом глубина образуемой выработки должна составлять 6 метров. Образование зоны рыхления осуществляется буровзрывным способом посредством скважинных зарядов с применением бурового станка DML-1200. Влияние сейсмического эффекта от взрывов, при создании выемок, на устойчивость отвала, ввиду небольших объёмов взрываемых зарядов, незначительно. Кроме того, созданные зоны рыхления будут служить дренами, обеспечивающими сток подземных и поверхностных вод и повышающими устойчивость отвала.

Отработка пород вскрыши над зоной применения бестранспортной технологии осуществляется по транспортной технологии с применением средств автомобильного транспорта.

Для более гибкой взаимосвязи бестранспортной и транспортной технологий предусмотрено опережение последней по фронту горных работ.

Проектом технического перевооружения горно-транспортной части отработку пород вскрыши междупластья 78-80 в зоне транспортной технологии и междупластья 80-82 предлагается осуществлять наклонными слоями, отработку вскрышной толщи выше пласта 82 – горизонтальными слоями.

Отработка вскрышных пород междупластья 78-80 в зоне применения транспортной технологии производится наклонным слоем за два прохода:   первым проходом экскаватор отрабатывает верхнюю часть вскрышного уступа, формирует транспортную площадку шириной 35 метров. Обратным ходом экскаватор нижним черпанием дорабатывает оставшуюся часть уступа с погрузкой на тот же транспортный горизонт.

Выемка пород вскрыши при отработке междупластья 80-82 производится также наклонным слоем за два прохода: первым проходом экскаватор формирует транспортную площадку шириной 35 метров  в кровле плата 80; при этом, располагаясь на подуступе высотой 5 метров от транспортной площадки, экскаватор верхним и нижним черпанием отрабатывает верхнюю часть уступа; следом за вскрышным экскаватором  (на расстоянии не ближе 50 м) экскаватор типа «обратная лопата» с одного стояния осуществляет отработку треугольника   из породы вскрыши и угля пл. 80 в заходке шириной 17,5 м с погрузкой в средства автотранспорта, находящиеся на уровне стояния экскаватора. После отработки треугольника вскрыши и угольного пласта остается транспортная берма шириной, достаточной для движения автосамосвалов, по краю которой формируется предохранительный вал.

При отработке вскрыши в зоне применения транспортной технологии наклонными слоями высота уступа может меняться в зависимости от мощности междупластьев.

При выборе высоты уступа на отработке вскрышных пород горизонтальными слоями  учитывалось влияние таких факторов, как безопасность ведения вскрышных работ, тип принятого выемочного оборудования, возможность отработки уступа на всю высоту. С учетом всех этих параметров высота рабочего уступа принята равной 10 м.

При отработке коренных пород и четвертичных отложений (наносов) с применением гидравлических экскаваторов типа «обратная лопата» предусмотрено деление отрабатываемого уступа на два подуступа высотой по 5 метров каждый, что в свою очередь будет обеспечивать работу выемочно-погрузочной техники с верхним и нижним черпанием. Отработка коренных пород   и четвертичных отложений карьерным экскаваторам ЭКГ-10 производится за один проход с погрузкой экскавируемой вскрышной породы в средства автотранспорта на уровне стояния экскаватора.

Согласно характеристикам вмещающих горных пород рабочий и устойчивый углы откоса уступов в зоне применения транспортной системы разработки принимают следующие значения:

• по коренным породам составляют 75 и 60 градусов соответственно;
• по четвертичным отложениям составляют 60 и 50 градусов соответственно.

Ширина рабочей площадки определилась шириной заходки выемочно-погрузочного оборудования в целике (равной в зоне применения транспортной технологии 17,5 м), параметрами развала горной массы и составила в результате 35 метров.

В связи с тем, что в зоне отработке рыхлых отложений принят тот же типоразмерный ряд горно-транспортного оборудования, что и на отработке основной вскрыши, ширина рабочей площадки аналогично принята 35 м.

На рабочих уступах и транспортных бермах предусматривается двухполосный проезд с бермой безопасности, вблизи которой формируется ориентирующий вал, вертикальная ось которого, проведенная через вершину породного вала, должна располагаться вне призмы возможного обрушения.

Нарезка новых горизонтов в зоне применения транспортной технологии при отработке вскрышной толщи горизонтальными слоями осуществляется проходкой разрезной траншеи в кровле пласта 82. Проходка траншеи осуществляется слоями (этапами) мощность 2 м с использованием гидравлических экскаваторов и последующей погрузкой горной массы в автосамосвалы. Ширина траншеи по дну составляет 25 м (определена из условий возможности маневрирования автотранспорта при установке его под погрузку).

Для обеспечения требуемых нормами технологического проектирования запасов угля предусмотрено соответствующее опережение вскрышных работ относительно добычных по фронту горных работ.

Отрабатываемые угольные пласты отличаются мощностью и строением. В связи с этим отработка угля осуществляется   наклонными слоями.

Маломощные пласты 80 и 82 отрабатываются как верхним, так и нижним черпанием за один проход экскаватора типа «обратная лопата» с последующей погрузкой  на транспортный горизонт, общий с транспортными горизонтами экскаваторных заходок, вскрывающих пласты 80 и 82. При этом уголь пл. 80 вынимается раздельно с треугольником вскрышных пород в кровле пласта с одного уровня стояния экскаватора. Погрузка угля пластов 80 и 82 осуществляется в средства автотранспорта, расположенные на уровне стояния выемочно-погрузочного оборудования.

На основании проведенных технико-экономических расчетов по сравнению вариантов способа отработки угольных пластов решено пласт 78 отрабатывать селективным способом с раздельной выемкой верхней и нижней угольных пачек пласта.  Вследствие этого проведена организация разработки пл. 78 гидравлическими экскаваторами типа «обратная лопата» с последующей погрузкой в средства автомобильного транспорта.

Верхняя пачка пл. 78 отрабатывается за два прохода экскаватора: первым проходом срезается верхняя часть угольной пачки с погрузкой угля в средства автомобильного транспорта на уровне стояния. Обратным ходом экскаватор нижним черпанием дорабатывает оставшийся от верхней пачки угольный треугольник и одновременно производит выемку породного прослоя средней мощностью 1,36 м. Нижняя пачка пл. 78 отрабатывается также за два прохода экскаватора по аналогичной схеме, что и верхняя.

Основные технологические параметры выемочно-погрузочных работ в условиях филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) указаны в нижеизложенных таблицах 12 и 13.

 

Таблица 12 – Расчет производительности экскаваторов-драглайнов

 

 

Продолжение таблицы 17

 

 Таблица 13 – Расчет производительности одноковшовых экскаваторов, применяемых в зонах транспортной системы разработки

 

продолжение таблицы 18

Продолжение таблицы 18

 

2.5.3 Параметры технологического процесса транспортирования горной массы

Годовой объём перевозки угля согласно проектной мощности и принятому календарному плану добычи составляет 2600 тонн.

Технологические перевозки на разрезе обслуживаются технологической автоколонной №1.

Уголь с разреза транспортируется на прирельсовый угольный склад на станции Ерунаково, вскрыша вывозится на внутренние отвалы участка «Южный» и на внешние отвалы участка «Северный».

Транспортирование вскрышных пород в зоне применения транспортной технологии осуществляется с помощью автосамосвалов БелАЗ-75131.

Транспортирование угля в зоне применения транспортной технологии осуществляется с помощью автосамосвалов Komatsu HD-785-5 и  Terex NHL TR-100.

К основным технологическим автодорогам, обеспечивающим грузопотоки угля,  на разрезе относятся:

• автодороги №1, №2 и №3 – для транспортирования угля на станцию Ерунаково;
• автодороги №5, №6 и №7 – для вывоза угля из забоев.

К основным технологическим автодорогам, обеспечивающим грузопотоки вскрышных пород,  на разрезе относятся:

• автодорога №4 – для транспортирования вскрыши с участка «Северный» на внутренний отвал участка «Южный»;
• участки автодорог №2 и №6 для транспортирования вскрыши на внутренние отвалы.

Таблица 14  —  Технологические параметры применяемых средств автотранспорта

 

Транспортная схема карьерных автомобильных дорог представлена постоянными дорогами и временными, находящимися в карьере со сроком службы менее 1 года.

Каждая автомобильная дорога имеет свою категорию. Категории постоянных и временных автомобильных дорог приняты согласно нормативным документам исходя из расчетного объёма перевозок.

Основные параметры продольного и поперечного профиля карьерных дорог принимаются согласно категории дороги и параметрам основного технологического транспортного оборудования. Таким образом, наибольший продольный уклон на всех автодорогах в карьере и на отвалах филиала ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) принят равным 70  , число полос движения – 2.

Для расчета параметров поперечного профиля карьерных автодорог принят автосамосвал марки БелАЗ-75131, используемый при транспортировании вскрышной породы. Данная методика обусловлена тем, что данный автосамосвал по грузоподъёмности и в общем потоке движения преобладает над углевозами Komatsu HD-785-5 и  Terex NHL TR-100.

На постоянных автомобильных дорогах в карьере и на отвале при учете автосамосвала марки БелАЗ-75131 (грузоподъёмностью 130 тонн) параметры поперечного профиля принимают следующие значения: ширина проезжей части составляет 26,5 м (двухполосная проезжая часть), ширина обочин составляет 2,5 м, общая ширина земляного полотна – 31,5 м.

На временных автомобильных дорогах при учете автосамосвала марки БелАЗ-75131 параметры поперечного профиля принимают следующие значения: ширина проезжей части составляет 25,5 м, ширина обочин составляет 2,5 м, ширина земляного полотна – 30,5 м (при расположении дороги на глубине до 50 м); ширина проезжей части составляет 22,5 м, ширина обочин составляет 2,5 м, ширина земляного полотна – 27,5 м ( при расположении дороги на глубине от 50 до 100 м);   ширина проезжей части составляет 20,0 м, ширина обочин составляет 2,5 м, ширина земляного полотна – 25,0 м ( при расположении дороги на глубине более 100 м).

Земляное полотно отсыпается из грунтов, подлежащих  выемке при строительстве автодороги, и вскрышных пород. Поверхностный водоотвод осуществляется водоотводными канавами и кюветами. На постоянных дорогах для предотвращения размывов откосов предусматривается укрепление откосов земляного полотна посевом трав.

На постоянных и временных автомобильных дорогах в карьере и на отвалах конструкция дорожной одежды принята следующая: дорожное покрытие состоит из щебеночной смеси, основание автодороги отсыпается из фракционного щебня и коренных пород. Отличия заключаются в толщине покрытия и основания.

На автомобильных дорогах предусмотрена установка дорожных знаков, направляющих устройств в виде сигнальных столбиков.

На высоких насыпях постоянных карьерных автомобильных дорог на поверхности устраиваются удерживающие грунтовые валы, на карьерных автомобильных дорогах в пределах карьеров и отвалов предусматриваются ориентирующие грунтовые валы.

2.5.4 Параметры технологического процесса отвалообразования вскрышных пород

Филиал ОАО УК «КРУ «Талдинский угольный разрез» (Ерунаковское поле) включает в себя два участка: «Южный» и «Северный», отработка которых осуществляется по комбинированной технологии ведения горных работ.

Вскрышные породы, отрабатываемые по бестранспортной технологии, укладываются в собственное выработанное пространство (внутренний отвал).

Вскрыша, отрабатываемая посредством применения транспортной технологии, вывозится и складируется на внутренний отвал участка «Южный» и внешний отвал участка «Северный».

В зоне применения транспортной технологии применяется бульдозерное отвалообразование. На данный момент используются следующие модели бульдозерной техники: T-25.01 (380 л.с.), Т-35.01 (480 л.с.),  Komatsu D-375А, CAT-D9R, CAT-D10T, ТD-25M, ТD-25G, TD-25H.

Как уже отмечалось ранее, общий объём вскрышных пород в границах разреза на 01.01.2015 г. составляет 80100 тыс. м³, в том числе 24029 тыс. м³ представлены рыхлыми отложениями, 56071 тыс. м³ – коренными породами.

Из общего объёма коренных  пород 11214 тыс. м³ отрабатываются по бестранспортной технологии ведения горных работ, а 44856 тыс. м³ – по транспортной технологии.

Вскрышные породы, отрабатываемые по бестранспортной технологии с применением экскаваторов-драглайнов ЭШ-10/70 и ЭШ-11/70, складируются непосредственно в выработанное пространство (внутренний отвал).

Вскрыша, отрабатываемая в зоне применения транспортной технологии, в объёме 68886 тыс. м³, представлена наносами (24030 тыс. м³) и коренными породами (44856 тыс. м³).

Вскрышные породы разреза складируются во внешних бульдозерных отвалах и внутренних (экскаваторных, образуемых в зоне применения бестранспортной технологии и бульдозерных, формируемых поверх экскаваторных отвалов). При этом отвальные породы представлены в основном алевролитами, реже песчаниками и аргиллитами. При разработке верхних горизонтов в отвал укладываются также и суглинки.

Внешний отвал участка «Северный» формируется на естественной поверхности, сложенной четвертичными отложениями. Поверхность представляет пойменную часть реки Борисовка с углом падения 6 – 8⁰.  В связи с этим для обеспечения устойчивости отвала при высоте до 110 м и естественной влажности горной массы результирующий угол откоса отвала не должен превышать 18⁰, а устойчивый угол откоса отдельного яруса составляет не более 37⁰.

Внутренний отвал размещается в выработанном пространстве на почве пласта 78. Угол падения пласта определяет наклон основания отвала. Кроме того, результирующий угол откоса отвала не должен превышать 25⁰, устойчивый угол откоса отдельного яруса составляет не более 37⁰, количество ярусов равно 3.

Проектом отработки месторождения принято предварительное проведение комплекса мер, повышающих устойчивость внутренних отвалов (создание в почве пласта 78 зоны рыхления треугольной формы поперечного сечения и глубиной 6 м).

---

1 2 3 4