Физико-механические свойства углей

Текстура углей участка линзовидно-слоистая, структура штриховато-полосчатая. Мощность макропетрографических типов различная – от нескольких миллиметров до нескольких десятков сантиметров.

В составе углей преобладает витринит – 72,0-81,0%. Инертинита содержится 15,3-24,0%, семивитринита -2,7-3,0% и лейптинита -1,0%.

Минеральные примеси (5,5-6,8 %), в виде отдельных линзочек, примазок и в рассеянном виде, представлены в основном глинистыми минералами и кварцем. Сульфиды и карбонаты присутствуют лишь в виде единичных зерен или в небольших количествах (доли-0,5-0,8%).

Согласно принятой группировке угольных пластов Кузнецкого бассейна по петрографическому составу, уголь пласта 10 соответствует I петрографической группе, пласта 9а – II петрографической группе.

В верхней части разреза находится зона негодного угля, в пределах которой угольная масса пласта превращена в сажистый материал, потеряла способность к горению, а коренные породы сильно трещиноваты с обилием гидроокислов железа как по трещинам так и в самой породе.

В верхней части зоны негодного угля отмечается каолинизация пород и превращение глинистых разностей (аргиллитов, алевролитов) в бессвязную массу. Мощности угольных пластов в зоне негодного угля нередко уменьшены за счет частичного выщелачивания. Обычно уменьшение мощности пластов угля наблюдается со стороны их кровли.

Мощность зоны негодного угля на участке изменяется от 2 до 11 м от поверхности коренных пород. Мощность окисленного угля II группы составляет 4-8 м и окисленного угля I группы – 5-12 м.

Мощность рыхлых отложений на участке изменяется от 10 до 40 м. Чем больше мощность осадочных пород, тем меньше мощность зоны окисления.

Уголь обладает коэффициентом крепости от 0,50 до 0,87. В соответствии с классификацией М. М. Протодьяконова угли относятся ко II - III классам.

Временное сопротивление сжатию угля изменяется от 10.2 до 239.8 кг/см², величина сцепления для невыветрелых углей составляет 18,1 кг/см² при угле сдвига 32⁰.

Попутные полезные ископаемые и компоненты

По сведениям предыдущих исследователей содержание кобальта, молибдена, цинка, меди, олова, циркония, иттрия, лантана, титана, скандия и серебра также не представляют промышленного интереса и не требуют количественной оценки.

Наиболее полно оценка содержаний малых и токсичных элементов произведена на участке Купринском (39), расположенном южнее участка планируемых открытых работ. Здесь из пласта 10, именуемого на Купринском участке пласт Кыргайский 63, отобрано и проанализировано четыре общепластовые (10 секционных) пробы.

В результате проведенных исследований установлено, что содержание германия в угле пласта 63 (10) по всем исследованным пробам менее 1 г/т, а галлия всего 2 -3 г/т, что значительно ниже промышленного и даже фонового для углей кольчугинской серии бассейна.

Анализ всех имеющихся лабораторных исследований позволяет сделать вывод о том, что содержание в углях пластов 9а и 10 малых элементов не имеет промышленного значения. Дальнейшее изучение их содержания нецелесообразно, так как отсутствуют экономически эффективные технологии по их извлечению при использовании угля в энергетике.

Схема вскрытия и система разработки.

Порядок отработки карьерного поля

При определении порядка отработки оптимальной целью является возможность обеспечения производственной мощности при минимальных годовых объемах вскрышных работ и максимальное использование выработанного пространства участка для размещения внутренних отвалов.

Участок первой очереди отрабатывается одним блоком, в направлении развития фронта работ с юга на север, от выхода пласта по направлению падения пласта 10. Отработка происходит заходками по 40 метров. Так как падение пласта 10 пологое, то по мере освобождения выработанного пространства появляется емкость для внутреннего отвала. Весь участок отрабатывается по транспортной технологии, с размещением пород вскрыши, как во внешнем, так и во внутреннем отвале.

Принятый порядок отработки позволяет 23% вскрышных пород разместить в собственном выработанном пространстве участка. Причем, по мере продвижения фронта работ, емкость внутреннего автоотвала будет увеличиваться.

Вскрытие карьерного поля

Вскрытие участка первой очереди "Поле шахты Майская" двухфланговое.

Южный фланг вскрывается южной полутраншеей внутреннего заложения, с отметки +310 м, до отметки +295 м выхода пласта 10 под четвертичные отложения экскаваторами ЭШ-13/50 по бестранспортной технологии с последующей погрузкой навалов прямой лопатой РС-2000-8 в автосамосвалы БелАЗ-75131. Нагорная часть и четвертичные отложения вскрываются транспортными бермами, встроенными в конструкцию борта экскаваторами драглайнами ЭШ-13/50 по бестранспортной технологии с последующей погрузкой навалов прямой лопатой РС-2000-8 в автосамосвалы БелАЗ-75131 и прямой гидравлической лопатой ЕХ-3600 с погрузкой в автосамосвалы БелАЗ-75131.

Восточный фланг вскрывается северо-восточной траншеей внешнего заложения с отметки рельефа +300 м до +290 м. Далее на отметке +290-295 м проходится траншея в четвертичных отложениях, соединяющая южный фланг с восточным флангом. Проходка траншеи осуществляется экскаватором ЭШ-13/50 по бестранспортной технологии с последующей погрузкой навалов прямой лопатой РС-2000-8 в автосамосвалы БелАЗ-75131 и прямой гидравлической лопатой ЕХ-3600 с погрузкой в автосамосвалы БелАЗ-75131.

Вскрытие участка первой очереди на момент сдачи его в эксплуатацию предусматривает выполнение горно-капитальных работ по строительству южной полутраншеи и северо-восточной траншеи, а также подготовке к выемке запасов пласта 10.

К вскрытым запасам полезных ископаемых относятся запасы, для разработки которых открытым способом проведены все необходимые работы по вскрытию месторождения (участка), пройдены дренажные выработки, траншеи или съезды, нарезаны уступы для укладки транспортных путей, удалены вскрышные породы.
Подготовленные запасы полезных ископаемых — часть вскрытых запасов, которые при открытой разработке — остались незачищенными от породы, оставшейся после экскавации вскрыши. Готовые к выемке запасы полезных ископаемых — часть подготовленных запасов, для извлечения которой открытым способом — произведена полная зачистка.

Вскрывающие выработки позволяют иметь нормативный запас готовых к выемке запасов угля. Количество готовых к выемке запасов угля зависит от объема добычи в очередном году и согласно"Временных технологических норм технологического проектирования угольных и сланцевых разрезов" п. 3.2 (ВНТП 2-92) составляет не менее двухмесячной производительности разреза на планируемый год. Готовые к выемке запасы учтены календарным планом вскрышных и добычных работ. На чертежах П4463П/02-109/432-1-ТХР л. 1, 2 показаны готовые к выемке запасы на очередной год.

Вскрытие участка первой очереди на сдачу участка в эксплуатацию приведено на чертеже П4463П/02-109/432-1-ТХР лист 1.

Вскрышные породы в первый год эксплуатации предусматривается вывозить на внешний автоотвал №1 через северо-восточную въездную траншею. Затем по мере освобождения выработанного пространства со второго года эксплуатации предусматривается транспортировка пород вскрыши и во внутренний отвал.

Далее, по мере отработки участка нагорная часть вскрывается транспортными бермами, встроенными в конструкцию борта. С северо-восточной траншеи системой полустационарных съездов вскрываются рабочие горизонты +290, +260, +230 м восточного борта. С южной полутраншеи вскрывается западный борт горизонтов +250, +275, +305 м. В конструкции западного и восточного борта предусматривается размещение горизонтальных транспортных берм, связывающих рабочую зону с внутренним и внешним отвалами, а также служащих для транспортировки угля на угольный склад. С целью сокращения дальности транспортирования пород вскрыши на внешний автоотвал в 3-4 годы эксплуатации, предусматривается проходка полустационарных траншей в рабочей зоне участка.

По мере подвигания фронта работ появляется возможность формирования емкости для внутреннего отвалообразования. Также, с целью сокращения расстояния транспортирования до внутреннего автоотвала, предусматривается система съездов в теле внутреннего автоотвала.

Вскрытие на период максимального развития участка первой очереди (4 год) приведено на чертеже П4463П/02-109/432-1-ТХР лист 2.

Горно-капитальные работы

Графически объемы горно-капитальных работ в плане и на сечениях, а также параметры вскрывающих выработок приведены на чертеже П4463П/02-109/432-1-ТХР лист 1. В числовом выражении эти показатели с разделением по используемому оборудованию и видам работ приведены в таблице 2.4.1.

Таблица 2.4.1

Показатели по выполнению горно-капитальных работ

Выполнение объемов горно-капитальных работ предусматривается оборудованием, используемым на горных работах: бульдозером САТ-834Н, экскаватором R-984С, ЭШ-13/50, Hitachi EX3600, РС-2000-8, буровым станком DML-1200, автосамосвалами БелАЗ-75138 и БелАЗ-75131 грузоподъемностью 130 т. Коренные породы предварительно разрыхляются буровзрывным способом.

Выбор системы разработки

На участке первой очереди "Поле Шахты Майская" принята комбинированная система разработки с использованием экскаваторов мехлопат, драглайнов и гидравлических обратных лопат в комплексе с автомобильным транспортом.

На участке проведен анализ углов падения пластов и выделена зона пологого залегания пласта. Угол падения пласта составляет 3⁰. По классификации системы разработки горизонтальных и пологих пластовых месторождений относятся к бестранспортной, транспортно-отвальной и комбинированной системе разработки. Применение только бестранспортной системы разработки осложняется определенными факторами. Согласно заданию на проектирование проектная мощность предприятия должна достигать 6 млн.т. в год, но учитывая короткий фронт горных работ, а также линейные параметры выемочно-погрузочного оборудования, в данных условиях не представляется возможным добыча 6млн.т. из-под бестранспортной технологии. Целесообразно применение комбинированной системы разработки. Согласно заданию на проектирование, часть наносов предусматривается отрабатывать по бестранспортной технологии с погрузкой навалов на борт, а далее с отработкой их по транспортной технологии экскаваторами прямая лопата в автотранспорт. Учитывая высокую производительность применяемого оборудования на отработке вскрышных пород с погрузкой в автотранспорт, а также скорость подвигания фронта работ, уже со второго года появляется возможность формирования внутреннего автоотвала в собственном выработанном пространстве на почве пласта 10. Отработка вскрышных пород происходит с использованием автомобильного транспорта и транспортировкой вскрыши на внешний и внутренний отвалы.

На участке открытых горных работ "Поле шахты Майская" к отработке принимается один эксплуатационный участок. Направление развития фронта горных работ имеет распространение с юга на север, от выхода пласта в направлении падения пласта 10. Способ вскрытия – траншеями и полутраншеями, с применением транспортной системы разработки. Число рабочих уступов, находящихся в одновременной разработке на период максимального развития участка достигает семи. Среднегодовое подвигание фронта горных работ около 500м. Общая длина фронта работ угольных уступов за год до 13км. Схема нарезки новых вскрышных горизонтов приведена в разделе вскрытие. Транспортирование вскрышных пород происходит по горизонтальным транспортным бермам, заложенным в конструкцию западного и восточного борта, а далее на внешний или внутренний автоотвалы. С целью сокращения дальности транспортирования пород вскрыши, которая размещается на внешнем автоотвале в 3-4 годы эксплуатации, предусматривается проходка полустационарных траншей в рабочей зоне участка.

Отработка пологой части угольных пластов предусматривается наклонными слоями. Зачистка пласта производится обратной гидравлической лопатой нижним черпанием, с погрузкой вскрышных пород в автотранспорт на одном горизонте, и вывозом их по транспортным бермам на внешний и внутренний автоотвал. Далее происходит отработка непосредственно пласта, обратной гидравлической лопатой, с нижним черпанием, на горизонтальной площадке, сформированной из угольной массы. Погрузка угля осуществляется в автотранспорт, движущийся на сформированной горизонтальной площадке ниже уровня стояния экскаватора. Далее происходит доработка оставшихся запасов экскаватором обратная лопата с нижним черпанием с погрузкой на уровне стояния, расположенным на той самой горизонтальной площадке, где ранее передвигался автотранспорт. Перевозка угля осуществляется по транспортным бермам, через южную траншею на угольный склад.

Отработка крутой части пласта настоящей проектной документацией не рассматривалась, так как этот участок будет отработан вместе с оставшейся крутой частью и с самостоятельной схемой вскрытия.

Общий вид системы разработки на момент максимального развития участка приведен на чертеже 4463П/02-120-1-ТХР, л. 1.