Общие положения по разработке маломощных и сложных угольных пластов
При добыче угля открытым способом в разработку все больше вовлекаются месторождения с маломощными и сложными пластами (Кузбасс, Казахстан, некоторые месторождения Восточной Сибири и Средней Азии). Увеличение добычи угля открытым способом из сложных и маломощных угольных пластов приводит к значительным его потерям. Поэтому проблема снижения потерь угля, добываемого в сложных горно-геологических условиях, весьма актуальна. Это видно на примере разработки месторождений Кузбасса, где в пластах малой и средней мощности сосредоточено до 45-50% запасов высококачественных энергетических и коксующихся углей, при разработке которых потери достигают 15-18 % и более. Снижение потерь имеет весьма важное значение и при разработке уникального Экибастузского месторождения, где суммарная мощность сближенных пластов 1,2 и 3 составляет 140-150 м. Пласты состоят из 150-200 пропластков и прослоев мощностью от 1-2 см до нескольких метров, зольность угля которых изменяется в широких пределах — от 15 до 70%.
Потери угля при открытой разработке исчисляются относительно балансовых запасов, при определении которых не учитываются (считаются некондиционными) маломощные пласты. Они в большинстве своем извлекаются при вскрышных работах и вывозятся в отвалы. Помимо ущерба от потерь угля в этом случае наличие угольной массы в отвалах способствует возникновению запожаренных участков на отвалах, отравляя атмосферу.
Потери угля возникают в основном в результате применения техники и технологии, не соответствующих горно-геологическим условиям разрабатываемых месторождений. Это приводит к потерям угля на контактах с породой, в зонах геологических нарушений, разубоживанию угля при ведении взрывных работ и т.д.
Проведенные исследования и передовой опыт по разработке маломощных и сложных угольных пластов позволяют на ближайшую перспективу рекомендовать основные направления по снижению потерь и улучшению качества добываемого угля применительно к различным условиям разработки.
На месторождениях с крепкими вмещающими породами при сложном залегании пластов (центральные районы Кузбасса, некоторые месторождения Восточной Сибири) основным способом выемки будет экскаваторный с использованием мехлопат и гидравлических экскаваторов средней производительности. Для этих условий решающее значение приобретают вопросы совершенствования технологии и механизации рыхления и выемки пород и угля в зонах залегания маломощных и сложных пластов, применение мобильного транспорта, а также вопросы вскрытия рабочих горизонтов месторождений.
При взрывании породы в зонах контакта с маломощными пластами параметры буровзрывных работ и способы их производства должны исключать или значительно снижать разубоживание угля и способствовать максимально возможному его извлечению. Этим условиям в наибольшей степени отвечает взрывание зарядов в наклонных скважинах небольшого диаметра, располагаемых относительно пластов малой мощности на расстоянии радиуса разрушения, применения зарядов рациональной конструкции и соответствующих взрывчатых веществ.
Емкость ковша добычного экскаватора, параметры заходок должны выбираться с учетом мощности пластов, характера их залегания, крепости угля, вмещающих пород и вида применяемого транспорта. Наиболее существенное снижение потерь при разработке сложнозалегающих пластов обеспечивается при использовании мобильных автотранспортных средств и экскаваторов с ограниченной емкостью ковша в условиях разработки пластов со стороны висячего бока. Весьма важным техническим решением по совершенствованию технологии выемки маломощных крутых и наклонных пластов будет широкое внедрение в перспективе гидравлических экскаваторов, включая обратные гидравлические лопаты.
На месторождениях с пологими пластами небольшой мощности перспективными являются машины для послойной выемки пород и угля, разработанные зарубежными фирмами. На таких же месторождениях при небольшой производственной мощности разрезов для выемки сложных пологих пластов найдут применение бульдозеры и скреперы в комплексе с навесными рыхлителями.
При разработке мощных сложноструктурынх пластов (Экибастузское месторождение, месторождение Майкюбенского и Тургайского угольных бассейнов, некоторые месторождения Восточной Сибири) раздельная выемка должна осуществляться роторными экскаваторами без предварительного рыхления угля буровзрывным способом.
В тех случаях, когда добываемый при раздельной разработке пластов уголь не соответствует требованиям потребителей, необходимо применение последующего обогащения. Обогащение необходимо при добыче открытым способом коксующихся углей. Целесообразность обогащения энергетических углей должны в каждом конкретном случае определяться путем экономического сравнения. Затраты на обогащение угля должны компенсироваться надбавками к цене товарного угля за улучшение качества, экономией от снижения затрат и потерь при разработке. Способ и технологическая схема обогащения должны выбираться с учетом условий разработки.
Ниже в данном разделе приводятся некоторые наиболее типичные технологические и технические решения по раздельной разработке маломощных и сложных угольных пластов, а также технологические схемы селективной выемки попутных полезных ископаемых на угольных разрезах.