Обоснование структуры механизированного комплекса для отработки целиков угольных шахт

Вследствие использования существующих в настоящее время технологий подземных разработок угольных месторождений в пределах шахтных полей формируются в зависимости от горно-геологических и технологических условий целики разнообразных форм и размеров. Отработка таких целиков имеющимися техническими средствами – мощными дорогостоящими комплексами, предназначенными для применения в длинных очистных забоях, технически и экономически нецелесообразна. Невозможно и создание специальных технологий и технических средств для каждой из технологий добычи угля в отдельности. Чрезмерное накопление неизвлекаемых запасов в целиках делает актуальной проблему разработки унифицированных специальных технологий и технических средств для последующей отработки целиков, пригодных для извлечения угля и безопасных. Проведен анализ используемых технологий и технических средств отработки целиков, сформулированы требования к унифицированным технологиям и техническим средствам и предложена технология на основе согласования скоростей подвигания основного забоя (лавы) и забоя целика, их отработки соответствующими выемочными механизированными комплексами. Основываясь на предложенной технологии, авторами представлен один из возможных вариантов структуры унифицированного механизированного модульного комплекса для отработки целиков.

Габов В. В., Гаращенко Ж. М. Обоснование структуры механизированного комплекса для отработки целиков угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 11-1. – С. 38–50. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_1 11_0_38.

Габов Виктор Васильевич¹ — д-р техн. наук, профессор, профессор, e-mail: gvv40@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-6587-2446,
Гаращенко Жанна Макcимовна¹ — аспирант, e-mail: s215047@stud.spmi.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Гаращенко Ж.М., e-mail: s215047@stud.spmi.ru.

1. Kazanin O., Sidorenko A., Drebensted C. Intensive underground mining technologies: Challenges and prospects for the coal mines in Russia // Acta Montanistica Slovaca. 2021, vol. 26, no. 1, pp. 60—69. DOI: 10.46544/AMS.v26i1.05.

2. Шевелева О. Б., Слесаренко Е. В. Устойчивое развитие угледобывающего региона: технико-технологический и экологический аспекты // Актуальные проблемы экономики и права. — 2019. — Т. 13. — № 4. — С. 1537—1548. DOI: 10.21202/1993-047X.13.2019. 4.1537-1548.

3. Плакиткина Л. С., Плакиткин Ю. А., Дьяченко К. И. Мировые тенденции развития угольной отрасли // Горная промышленность. — 2019. — Т. 143. — № 1. — С. 24—29. DOI: 10.30686/1609-9192-2019-1-143-24-29.

4. Hirschi J. C. The role of research in the coal-mining industry: Moving forward using lessons from the past // Advances in Productive, Safe, and Responsible Coal Mining. 2019, pp. 303—312. DOI: 10.1016/B978-0-08-101288-8.00014-6.

5. Kazanin O., Sidorenko A., Sidorenko S., Ivanov V., Mischo H. High productive longwall mining of multiple gassy seams: best practice and recommendations // Acta Montanistica Slovaca. 2022, vol. 27, no. 1, pp. 152—162. DOI: 10.46544/AMS.v27i1.11.

6. Зубов В. П., Фук Л. К. Разработка ресурсосберегающей технологии выемки пологих угольных пластов с труднообрушающимися породами кровли (на примере шахт Куангниньского угольного бассейна) // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — C. 795—806. DOI: 10.31897/PMI.2022.72.

7. Валиев Н. Г., Беркович В. Х., Пропп В. Д., Кокарев К. В. Проблемы отработки предохранительных целиков при эксплуатации рудных месторождений // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2018. — № 2. — С. 4—9. DOI: 10.21440/05361028-2018-2-4-9.

8. Кизияров О. Л., Болотов А. П., Смагина И. А. Оценка уровня потерь угля в охранных целиках при технологической схеме выемки с разворотом комплексно-механизированного очистного забоя // Инновационные научные исследования. — 2020. — № 12-1(2). — C. 80—91.

9. Зубов В. П. Состояние и направления совершенствования систем разработки угольных пластов на перспективных угольных шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2017. — Т. 225. — С. 292—297. DOI: 10.18454/PMI.2017.3.292.

10. Лесных А. С., Моисеев А. К. Выбор и обоснование эффективной и безопасной технологии отработки межштрековых целиков / Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. — Новокузнецк: СибГИУ, 2022. — С. 119—122.

11. Разумов Е. А., Венгер В. Г., Зеляева Е. А., Пудов Е. А., Калинин С. И. Опыт механизированной отработки мощных пологих пластов на угольных шахтах Кузбасса и рекомендации по отработке весьма мощных пологих пластов // Уголь. — 2021. — № 6. — С. 4—10. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-7-4-8.

12. Кобылкин С. С., Харисов А. Р. Особенности проектирования вентиляции угольных шахт, применяющих камерно-столбовую систему разработки // Записки Горного института. — 2020. — Т. 245. — С. 531—538. DOI: 10.31897/PMI.2020.5.4.

13. Nikiforov A. V., Vinogradov E. A., Kochneva A. A. Analysis of multiple seam stability // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 2, pp. 1132—1139, available at http://www.iaeme.com/ijciet/issues.asp?JType=IJCIET&VType=10&IType=2.

14. Mark C., Agioutantis Z. Analysis of coal pillar stability (ACPS). A new generation of pillar design software // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 1, pp. 87—91. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.11.007.

15. Исабек Т. К., Сапаров К. А., Акатьев А. В., Баизбаев М. М. Технологические схемы отработки угольных целиков на базе различных вариантов короткозабойной технологии / Современные тенденции и инновации в науке и производстве. Материалы Х Международной научно-практической конференции. — Междуреченск: КузГТУ, 2021.

16. Wen-Da Wu, Jian-Biao Bai, Xiang-Yu Wang, Shuai Yan, Shao-Xu Wu Numerical study of failure mechanisms and control techniques for a gob-side yield pillar in the sijiazhuang coal mine, China // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019, vol. 52, no. 4, pp. 1231—1245. DOI: 10.1007/s00603-018-1654-3.

17. Гаращенко Ж. М., Габов В. В., Прялухин А. Ф. Технология, способы и технические средства отработки угольных целиков // Транспортное, горное и строительное машиностроение наука и производство. — 2022. — Т. 15. — С. 151—156. DOI: 10.26160/26583305-2022-15-151-156.

18. Федоров Е. В., Шенин Д. С. Результаты экспериментальной оценки газоносности разрабатываемых угольных пластов на шахте им. С.М. Кирова // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 5. — С. 51—58. DOI: 10.25018/0236-1493-201905-0-51-58.

19. Корнев А. В., Спицын А. А., Коршунов Г. И., Баженова В. А. Обеспечение пылевзрывобезопасности подземных горных выработок в угольных шахтах: методы и современные тенденции // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 3. — С. 133—149. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_3_0_133.

20. Сенкус В. В., Сенкус Вал. В. Выбор варианта разработки Макарьевского угольного месторождения // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2020. — № 6. — С. 104—111.

21. Казанин О. И., Мешков А. А., Сидоренко А. А. Перспективные направления развития технологической структуры угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 35—53. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_35.

22. Казанин О. И., Ярошенко В. В. Снижение потерь угля при отработке сближенных пластов дон-ной части Воркутского месторождения // Записки Горного института. — 2020. — Т. 244. — С. 395—401. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1.

23. Heritage Y. Mechanics of rib deformation — observations and monitoring in Australian coal mines // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 1, pp. 119—129. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.11.017.

24. Кузнецова Л. В., Анферов Б. А. Селективная выемка полезных ископаемых: опыт, систематизация и перспективы применения при комплексном освоении угольных месторождений // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2018. — Т. 18. — № 1. — С. 75—83. DOI: 10.26730/1999-4125-2018-1-75-83.

25. Казанин О. И., Сидоренко А. А., Мешков А. А. Организационно-технологические принципы реализации потенциала современного высокопроизводительного очистного оборудования // Уголь. — 2019. — № 12. — С. 4—13. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-12-4-13.

26. Szurgacz D., Brodny J. Adapting the powered roof support to diverse mining and geological conditions // Energies. 2020, vol. 13, no 2, article 405. DOI: 10.3390/en13020405

27. Rudzki P., Krot P. Dynamics control of powered hydraulic roof supports in the underground longwall mining complex // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 942, no. 1, article 12014. DOI: 10.1088/1755-1315/942/1/012014.

28. Хосоев Д. В. Технико-экономическое сравнение вариантов разработки сложноструктурных пластов Эльгинского месторождения // Известия УГГУ. — 2023. — № (69). — С. 139—147. DOI: 10.21440/2307-2091-2023-1-139-147.

29. Montiel L., Dimitrakopoulos R. Optimizing mining complexes with multiple processing and transportation alternatives: An uncertainty-based approach // European Journal of Operational Research. 2015, vol. 247, no 1, pp. 166-178. DOI: 10.1016/j.ejor.2015.05.002.

30. Романченко С. Б., Нагановский Ю. К., Корнев А. В. Инновационные способы контроля пылевзрывобезопасности горных выработок // Записки Горного института. — 2021. — № 252. — С. 927—936. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.14.

31. Qiao Shuo, Jingyi Xia, Yimin Xia, Zaizheng Liu, Jinshu Liu, Ailun Wang Establishment of coal-rock constitutive models for numerical simulation of coal-rock cutting by conical picks // Periodica Polytechnica Civil Engineering. 2019, vol. 63, no. 2, pp. 456—464. DOI: 10.3311/ PPci.13084.

32. Rajwa S. The influence of the geometrical construction of the powered roof support on the loss of a long-wall working stability based on the practical experience // Archives of Mining Sciences. 2020, vol. 65, no. 3, pp. 511—529. DOI: 10.24425/ams.2020.134132.

33. Guangxing Bai, Tianlong Xu Coal mine safety evaluation based on machine learning: A BP neural network model // Computational Intelligence and Neuroscience. 2022, vol. 2022. DOI: 10.1155/2022/5233845.

34. Shishlyannikov D., Zvonarev I. Investigation of the destruction process of potash ore with a single cutter using promising cross cutting pattern // Applied Sciences. 2021, vol. 11, no. 1, article 464. DOI: 10.3390/app11010464.

35. Калинин С. И., Роут Г. Н., Игнатов Ю. М., Черданцев А. М. Обоснование суточной добычи угля из лавы длинной 400 метров в условиях шахты им. В.Д. Ялевского // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2019. — Т. 129. — № 5. — С. 27—34. DOI: 10.26730/1999-4125-2018-5-27-34.