Ключевые требования к системам разработки угольных месторождений

Современные системы разработки угольных месторождений должны комплексно отвечать ряду критически важных требований, ключевыми среди которых являются обеспечение безопасности, экономическая эффективность, минимальные потери полезного ископаемого и максимальный объем добычи. Эти фундаментальные принципы визуализированы на рисунке 4, который служит наглядным руководством для проектировщиков и горных инженеров. Достижение этих целей возможно только при грамотном учете всей совокупности горно-геологических условий и применении передовых технологий.

Рис 4. Требования к системам разработки угольных месторождений

Высокая опасность подземных работ обусловлена специфическими рисками, связанными с проявлением горного давления, что приводит к обрушениям пород кровли в очистных и подготовительных забоях. Дополнительными угрозами являются потенциальные взрывы метана, внезапные выбросы угля и газа, а также вредное воздействие на здоровье запыленности и высокой влажности. Обязательным условием для минимизации этих рисков является наличие как минимум двух независимых выходов из очистного забоя и его надлежащее непрерывное проветривание.

Под экономичностью системы разработки понимается достижение максимальной прибыли от эксплуатации участка при высоких показателях производительности труда и извлечения угля из недр. Этот показатель напрямую обеспечивается уровнем комплексной механизации очистных работ и рациональной организацией производства. Экономическая эффективность достигается за счет корректного выбора забойного оборудования, соответствующего конкретным условиям, и его максимального использования.

На рентабельность системы существенно влияет допустимая величина потерь полезного ископаемого, которая балансируется между требованиями безопасности, объемом запасов и ценностью угля. Снижение потерь уменьшает удельные затраты на строительство горного предприятия, однако более полная выемка часто увеличивает расходы на крепление и управление горным давлением. Эти повышенные затраты экономически оправданы при разработке пластов, склонных к самовозгоранию, так как минимизируют риск возникновения эндогенных пожаров.

Современные подходы также требуют, чтобы системы разработки допускали утилизацию сопутствующих компонентов, таких как шахтный газ и воды, и по возможности исключали необходимость дорогостоящей рекультивации подработанной поверхности. Для конкретных горно-геологических условий принятая система должна обеспечивать применение комплексной механизации и автоматизации процессов при высокой степени их интенсификации. Не менее важно исключение взаимного негативного влияния подготовительных и очистных работ.

Критически важным требованием является обеспечение стабильности длины очистного забоя даже при переменных элементах залегания пласта. Система должна предоставлять возможность для обособленного разбавления газа по источникам его поступления и способствовать уточнению данных геологической разведки. Согласно Правилам безопасности (ПБ), испытание новых систем или их модификаций допускается только с санкции Ростехнадзора по специальному согласованному проекту.

При проектировании систем разработки рекомендуется руководствоваться принципом комплексного решения всех технологических вопросов на участке. Необходимо стремиться к максимально высокому уровню механизации и эффективному использованию горной техники в подходящих для нее условиях. Обязательным является минимизация объема тяжелого ручного труда и обеспечение максимально возможной концентрации очистных работ для достижения высокой нагрузки на забой.

Другими ключевыми принципами являются минимизация объема работ по проведению и поддержанию выемочных выработок при их благоприятном состоянии. Система должна обеспечивать высокую степень извлечения запасов, охрану окружающей среды и снижать трудоемкость монтажа механизированных очистных комплексов. Устранение газовых ограничений достигается путем применения дегазации пласта и прямоточных схем проветривания.

Современные подходы включают полевую и пластовую подготовку с использованием бесцеликового способа поддержания выработок, которые сохраняются в выработанном пространстве для повторного использования. Такие выработки защищаются специальной крепью и впоследствии погашаются позади очистного забоя. Эффективной признана отработка выемочных столбов одиночными лавами, что в комплексе позволяет достичь всех поставленных производственных и экономических целей.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Жежелевский Ю. А., Федерова М. А.

Источник: Система разработки угольных месторождений.

Данные публикации будут полезны студентам вузов, обучающимся по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», начинающим специалистам горной промышленности, а также всем, кто интересуется технологиями подземной добычи угля.