Обоснование рациональных вариантов комлексно-механизированной отработки наклонных угольных пластов средней мощности в горно-геологических условиях на шахте «Куангхань»

В настоящее время в управлении и эксплуатации угольной шахты «Куангхань» находится 35 угольных пластов, из которых 15 отработаны. Для добычи используют следующие пласты: 17; 16; 15; 14; 13; 12; 11; 7; 6; 6А; 5; 4; 4В и 3. В последние годы шахта «Куангхань» проводила выемку части угольных запасов с отметки -50 до поверхности, одновременно шла подготовка части запасов ниже отметки -50 и до отметки -400. Далее, по оценкам, определены запасы до отметки -175. Около 2,32 млн т запасов с возможностью применения механических способов добычи сосредоточены в угольных пластах 6; 7; 15 и пласте 16 [6].

На шахте «Куангхань» для разработки угольных наклонных пластов средней мощности применяются системы разработки длинными столбами по простиранию.

Крепление лавы проводится с использованием индивидуальных гидравлических стоек. Средняя добыча достигает 60 000– 80 000 т/год. Производительность труда - 2,2– 3,5 т/чел. Большинство операций проводится вручную, поэтому в лаве работает много горнорабочих. При достижении мощности пласта 1,4–1,5 м снижается качество угля.

По плану развития угольной компании «Винакомин» на шахте «Куангхань» добыча угля подземным способом будет увеличиваться с 1,2 млн т в 2015 г. до 1,7 млн т в 2017 г. Для достижения этих результатов по плану развития, кроме запасов угольных пластов мощностью более 3,5 м , шахта «Куангхань» будет разрабатывать пласты средней мощности - 2,5 м, а также тонкие - мощностью 1,2 м [3].

Таблица 1

Суммарные запасы угля по мощности и падению пласта

Депозитные запасы (103, т)
Угол падения, градус	Мощность, м					Итого	%
	0,71 - 1,4	1,41 - 2,5	2,51 - 2,8	2,81 - 3,2	3,21 - 3,5
≤ 20°	0,0	1 327,8 (57,1 %)	0,0	0,0	233,4 (10,0 %)	1 561,1	67,2
20,1 - 35°	0,0	351,1 (15,1 %)	115,9 (5,0 %)	123,9 (5,3 %)	172,5 (7,4 %)	763,5	32,8
Итого	0,0	1 678,8	115,9	123,9	405,9	2 324,6	100,0
%	0,0	72,2	5,0	5,3	17,5	100,0

Рис 1. Соотношение запасов по мощности и углу падения угольных пластов

Ханойский институт Горной науки и Технологии совместно с компанией «Винакамин» предложил технологические инновации для разработки наклонных угольных пластов средней мощности и тонких.

Также были проведены комплексные оценки запасов исходя из горногеологических условий и средств механизации по следующим факторам: размер по простиранию и падению пласта, угол падения, свойства полезного ископаемого и вмещающих пород, изменение мощности пласта.

На шахте «Куангхань» по мере модернизации средств механизации для отработки угольных наклонных пластов средней мощности стали применяться технологические схемы длинными столбами по простиранию (рис 2) [8].

Опыт отработки наклонных угольных пластов средней мощности в таких странах, как Россия, Китай, Австралия, Франция, США, Чехия, Япония, Польша, Индия, Румыния, показывает [5], что технологии, созданные на основе систем разработки длинными столбами, в наибольшей степени отвечают требованиям максимальной реализации возможностей современных высокопроизводительных механизированных комплексов. Это является основной причиной постоянного расширения зоны использования систем разработки длинными столбами.

На шахте «Куангхань» в зависимости от уровня технической оснащенности механизированная технология отработки часто распределяется следующим образом [2 4, 7]:

Первый вариант. Очистной забой, в котором выемка угля производится комбайнами или стругами, крепление лавы гидравлическими стойками.

Второй вариант. Очистной забой, в котором выемка угля производится комбайнами или стругами, крепление лавы механизированной крепью.

Третий вариант. Очистной забой, в котором выемка угля производится комбайнами или стругами, крепление лавы механизированной крепью. Причем операции процесса добычи, например, выемка угля, крепление, транспорт, другие операции - выполняются по компьютерным программам, созданным специально для контроля оборудования, находящегося в лаве.

Преимущества модели первого варианта: небольшие первоначальные инвестиции, скорейшее восстановление капитала. Недостатки этого варианта: операции перемещения и крепления крепи медленнее скорости комбайна, в связи с чем снижается производительность труда.

Преимущества модели второго варианта:

без присутствия человека в очистном забое, в позволяет

полностью

механизировать связи с этим возможно увеличение нагрузки

процессы выемки угля, крепления лавы и управления горным давлением, транспортировки и перемещения скребкового конвейера, отсутствие ограничения по пространственной работе (особенно по высоте) при разработке наклонных угольных пластов средней мощности, в связи с чем возможно увеличение нагрузки на лаву, а также повышение производительности труда. Недостаток этой модели в том, что необходимы большие первоначальные инвестиции (примерно в 2 - 3 раза больше, чем при модели частично механизированной лавы).

Преимущество модели третьего на лаву, а также увеличение производительности труда. Однако для реализации этой модели, которая лишь пробно применяется в некоторых развивающихся странах, необходимы крупные первоначальные инвестиции и идеальные горно-геологические условия.

Исходя из приведенного выше анализа Ханойский институт Горной науки и Технологии совместно с компанией «Куангхань» выбрали второй вариант для разработки угольных наклонных пластов средней мощности в условиях месторождения «Куангхань» - систему разработки длинными столбами по простиранию.

варианта: в лаве все операции выполняются

a) Механизированная крепь ZY3000/12/26

Рис. 2. Технологическая схема шахты «Куангхань»

б) Комбайн MG132/320-WD для выемки угля

Рис. 3. Оборудование для механизированной добычи

В соответствии с выбранной моделью и на основе расчетов экономической эффективности данной технологии шахта «Куангхань» выбрала конвейерное оборудование механизированной добычи, произведенное в Китае: комбайн MG132/320-WD, механизированные крепи ZУ3600/12/26, скребковый конвейер SGZ630/132, транспортную машину SZZ730/75, конвейер DSJ80/40/2x40. Характеристики основных устройств в цепи показаны в табл. 2 [1].

По плану добычи с 2011 по 2015 г. на шахте «Куангхань» была выбрана для применения данной технологии лава КН-7-5a с отметки -40 до отметки +10 в пласте 7 Южной-Нга Хай. Мощность пласта изменяется в пределах 1,4–2,5 м, степень вариации мощности пласта Vm = 33 %; угол падения - 18–25°, средний угля падения - 20°, степень вариации угла падения пласта V < 10 %, пласт имеет простое устройство без прослойки.

По расчетам, применение синхронной механизированной технологии дает весьма позитивные результаты. Некоторые техникоэкономические показатели лавы приведены в табл. 4.

Таблица 2

Технологическая характеристика механизированной крепи ZУ3000/12/26

Техническая характеристика	Количество
Форма крепи	Поддерживающе-оградительная
Высота крепи, мм	1200 - 2600
Ширина секции, мм	1430 - 1600
Шаг движения, мм	600
Рабочее давление, кН	3000
Первоначальная сила сопротивления, кН	2616
Интенсивная крепость, МПа	0,56
Давление в гидросистеме, МПа	31,5
Масса крепи, т	11
Наклон соответствующей лавы, градус	< 35

Таблица 3

Техническая характеристика очистного комбайна MG 132/320-W

Техническая характеристика	Количество
Вынимаемая мощность пласта, м	1,4–2,7
Номинальная ширина захвата, м	0,6
Максимальный угол падения пласта, градус	35
Тяговое усилие, кН	300
Максимальная рабочая скорость подачи, м/мин	0–5,5
Механизм подачи	Гидравлический
Номинальная мощность двигателя, кВт	375
Напряжение силового электрооборудования, В	660/1140
Диаметр шнека по резцам, м	1,4
Высота комбайна, мм	986
Длина поворотной рукояти, мм	1800
Расстояние между шнеками, мм	5700
Масса комбайна, т	21

Технико-экономические показатели

Показатели	Количество
Производственная мощность, т/год	200 000
Производительность труда, т/чел	15,6
Потери угля по технологии, %	18,8
Общий объем инвестиций, млрд VND	117,7
Чистый прибыль, млрд VND	59,9
Окупаемость, лет	5,7

B

C

Рис. 4. Технологическая схема на шахте «Куангхань»

B - B

4850                370

2890       600  590    235

C - C

Таблица 4

Заключение

Для достижения показателей, которые показаны в табл. 3, по сравнению с технологией, используемой в настоящее время в Компании, синхронная механизация позволяет увеличить выход продукции в 2,0– 2,5 раза, производительность труда в 3–5 раз. Применение механизированной технологии соответствует условиям угольных наклонных пластов средней мощности в компании «Куангхань». Результаты исследований изложены для направления инвестиций и развития технологий в целях удовлетворения темпов роста добычи угля по годам.

Библиографический список 1. Буй Дин Тхань, Чан Минь Тиен и др. Исследование технологии механизации и разработки в горно-геологических условиях на шахте Куангхань: Итоговое сообщение научноисследовательской темы. – Ханой: ХИГНИТ. 2014. 2. Ву Динь Тен. Подземная технология разработки угля. Том I. - Ханой, 2002. – C. 149–162.

• 3.    Перспективный план развития угольной промышленности Вьетнама в период 2010-2025 гг. – Ханой, 2010 г.

• 4.    Пучков Л..А, Жежелевский Ю.А. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Горная книга, 2009. – Том 1. – С. 546 – 560.

• 5.    Ремезов А.В., Ануфриев А.В. Зарубежный опыт применения технологических схем отработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов на шахтах. Кемерово: КузГТУ, 2015. – С. 47–49

• 6.    Пучков Л.А., Абрамкин Н.И., Качурин Н.М., Мельник В.В. Физико-химическая геотехнология. Тула: ТулГУ, 2013. - 282 с.

• 7.    Абрамкин Н.И., Абрамкина А.Н., Лапшин А.В. Анализ показателей эффективности разработки

• 8.    Пучков Л.А., Качурин Н.М., Абрамкин Н.И. Комплексное использование буроугольных месторождений. - М: Горная книга, 2007. - 277 с.

  “Gorn	ye nauki i tehnologii”/ “Mining science and technology”, 2016, No. 3, pp. 55-60
  Title:	SELECTION OF MECHANIZING COAL WINNING TECHNOLOGY IN MEDIUM –THICK INCLINED SEAMS FOR QUANG HANH MINE
  Author 1	Name&Surname: Nilolay I. Abramkin Company: The National University of Science and Technology MISiS Scientific Degree: Doctor of Technical Sciences Work Position: Professor Contacts: abramkin57@mail.ru
  Author 2	Name&Surname: Pham Duc Thang Company: The National University of Science and Technology MISiS Contacts: phamducthangmct@gmail.com
  DOI:	10.17073/2500-0632-2016-3-55-60
  Abstract:	Currently “Vinacomin” is actively directing the units in the group accelerate mechanization of coal winning in the face, in special find mining technology solutions for it in complex geological conditions. According to its development plan, the underground coal production of Quang Hanh Coal Company will increase to 1.5 million tons with the annual average increase of 140,000 ÷ 150,000 tons. For meeting this goal, the Company has to exploit the coal reserve existing at the thin seams. In this paper, the authors represent the research results on the selection of the flowsheet for the mining mechanization of the medium –thick inclined to the geological conditions at coal mining "Quang Hanh".
  Keywords:	Mine Quang Hanh, Institute of mining science and technology, technological schemes, mechanized timbering, combine, excavation
  References:	1.    Bui Dinh Thanh , Tran Minh Tien and others. Investigation of mechanizing coal winning technology in medium-thick inclined seams for Quang Hanh mine. The resulting report of research topics of the Institute of mining science and technology. Ha Noi 2014. 2.    Vu Dinh Tien. Underground coal mining technology. Volume 1. Ha Noi 2002. Pp 149-162 3.    The prospective plan of development of the coal industry of Vietnam in the period 2010-2025. Ha Noi 2010. 4.    Puchkov L.A, Zhezhelevsky Y.A. Podzemnaja razrabotka mestorozhdenij poleznyh iskopaemyh [ Underground mining of mineral deposits ]. M: Mining Book. 2009. Vol. 1. 546- 560 p. 5.    Remezov A.V, Anoufriev A.V. Zarubezhnyj opyt primenenija tehnologicheskih shem otrabotki naklonnyh i krutonaklonnyh ugol'nyh plastov na shahtah. [ Foreign experience in the application of technological schemes of mining of inclined and steeply inclined coal seams in mines.] Kemerovo: KuzGTU, 2015. – Pp. 47–49 6.    Puchkov L.A., Abramkin N.I., Kachurin N.M., Melnik V.V. Fiziko-himicheskaja geotehnologija. [ Physical and chemical geotechnology .] Tula: TSU, 2013. - 282 p. 7.    Abramkin N.I Abramkina A.N, Lapshin A.V. Analiz pokazatelej jeffektivnosti razrabotki ugol'nyh plastov dlinnymi lavami i kamerno-stolbovoj sistemoj. Social'no-jekonomicheskie i jekologicheskie problemy gornoj promyshlennosti, stroitel'stva i jenergetiki. [ Analysis of the performance of coal seams long lavas and chamber-and-pillar system. Socio-economic and environmental problems of mining, construction and energy. ] 8th Int. Conf. on the mining, construction and energy. Conf. materials. – Tula: TSU. – T1 2012. – Pp. 483-493 (656). 8.    Puchkov L.A., Kachurin N.M., Abramkin N.I. Kompleksnoe ispol'zovanie burougol'nyh mestorozhdenij. [ Integrated use of brown coal deposits ]. M: Mining Book, 2007. – 277 p.

угольных пластов длинными лавами и камерностолбовой системой. Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики / 8-я Международная конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики: материалы конф. – Тула: ТулГУ, 2012. - Т1 – С. 483-493 (656).