В Институте угля СО РАН разработана
технология отработки мощных угольных пластов, которая позволит в два-три раза
снизить металлоёмкость и эксплуатационные затраты на добычу по сравнению с
обычным способом.
Такая технология будет эффективна для
открыто-подземной разработки. Уголь сначала
добывают на карьере (угольном разрезе): снимают сверху породу, вынимают сырье,
но постепенно слой, который нужно убрать, превышает мощность угольного пласта.
В таком случае «откапывать» полезное ископаемое становится невыгодно: лучше добывать его подземным способом, то
есть в шахте. Это и есть открыто-подземная разработка.
По словам заведующего лабораторией
эффективных технологий разработки угольных месторождений Института угля СО РАН
доктора технических наук Валерия Александровича Федорина, трудности возникают
именно с пластами более 6 метров.
- Обычно при открытых работах стремятся
к тому, чтобы коэффициент вскрыши (соотношение той породы, которую берут над
пластом, к мощности пласта) был небольшой. Подземщики работают с пластами 2-2,
5 метра, максимум - 5 , а открытым способом рентабельно браться за угольную
толщу в 10 метров. Мы столкнулись с тем,
что нужна система, которая позволила бы отрабатывать именно мощные пласты.
В Институте угля СО РАН совместили две
технологии: 1)так называемую систему с выпуском и 2) безразгрузочный комплект
передвижных опор (БКПО) с созданием гибкого перекрытия. Если представить угольный пласт в
вертикальном разрезе (см. рисунок), то внизу будет как раз система с выпуском.
Она представляет собой механизированный комплексом с дозируемым выпуском угля
через специальные люки. Проходя по нижнему слою, он вынимается очистным комбайном,
а оставшийся сверху уголь разупрочняется
с помощью гидроразрыва или вибросейсмовоздействия, обрушается и попадает
как раз в люки, а затем уходит по конвейеру. Директор Института угля СО РАН
член-корреспондент РАН Владимир Иванович Клишин предложил сделать такой комплекс
с виброплатформой, чтобы уголь еще и дробился перед тем, как попасть на конвейер.
Однако, одна из сложностей при этом – перемешивание породы и угля при разрушении,
соответственно, проходное отверстие быстро забивается. Тогда было предложено
доработать эту систему, и сначала отрабатывать верхний слой (см. рисунок) с помощью
облегченного оборудования и при этом разделять породу и уголь полимерной
сеткой.
- Если поставить на верхний слой обычную
технологию, то она получается очень тяжелой, - объясняет В. А. Федорин. - Под
тяжестью пространство разработки начинает смещаться внутри пласта, и в дальнейшем он становится непригодным для
работы вообще. Мы искали методы, которые позволили бы нам в 5 раз снизить вес
самого комплекса, именно такое свойство есть у БКПО. Кроме того, в этом случае
снижается давление на почву и кровлю. Если передвигать обычные секции, то
мы «топчем кровлю», как говорят горняки:
ослабили давление в опорах, подвинули, поставили, снова сделали нормальное
давление. Если представить, что у нас есть две поверхности, которые норовят
сомкнуться, а мы постоянно делаем расстояние между ними то меньше, то больше,
естественно, вероятность того, что они сломаются выше, чем, если бы расширяли
их постоянно на одну и ту же величину.
Собственно, БКПО работает так, что расстояние между почвой и кровлей не
изменяется. Кроме того, его монтаж легче в сборке и занимает меньше времени, -
рассказывает о преимуществах технологии В. А. Федорин.
-
БКПО состоит из забойной и посадочной секций и роторного транспортного
устройства, которое переставляет гидроопоры при передвижении, - объясняет
младший научный сотрудник Института угля СО РАН Евгений Леонидович Варфоломеев.
- Роторное транспортное устройство
служит базой БКПО и снабжено отдельной передвижной опорной платформой,
устанавливаемой на почве забоя.
Отработка мощных пластов всегда
сопряжена с рядом проблем: помимо выше перечисленных сложностей всегда есть
опасность взрыва или пожара, поэтому мощные пласты сложны для разработки. Для пожароопасных
пластов есть такое понятие, как инкубационный период: мы должны быстрее взять
отработанную часть (примерно за 6 месяцев). Когда начинается обслуживание
пласта, мы подаем воздух, чтобы проветривать штрек, начинается процесс
окисления, а следом за ним и самовозгорания. Время до самовозгорания и есть
инкубационный период.
Все эти технологии запатентованы
Институтом угля СО РАН и планируются для использования в угледобыче. Опробовать новую технологию планирует ОАО УК
«Южкузбассуголь», где как раз проектируются шахты под мощные пласты. По словам В. А. Федорина, сейчас владельцы
шахт начали понимать, что оборудование, созданное в СССР, устаревает, и для
эффективной работы нужны новые подходы, поэтому есть спрос на разработки новых
технологий угледобычи.
Юлия Позднякова 23 августа 2012 www.copah.info
|