Комплексное обоснование технологической структуры угольной шахты

Применение в длинных очистных забоях угольных шахт современного высокопроизводительного оборудования создало условия для повышения концентрации горных работ за счет уменьшения числа очистных забоев и привело к упрощению технологической структуры большинства российских шахт при сохранении и даже повышении их производственной мощности. Однако применение структуры «шахта–лава», получившей наибольшее распространение при подземной разработке пологих угольных пластов, в ряде случаев приводит к снижению эффективности недропользования и повышению опасности горных работ. Целью исследований являлось обоснование рациональной технологической структуры шахты при интенсивной разработке пологих угольных пластов высокопроизводительными лавами. Научная новизна исследований заключается в обосновании комплексного подхода к выбору рациональной технологической структуры шахты, обеспечивающей создание условий для рационального экономически эффективного и безопасного недропользования при добыче угля подземным способом. Рассмотрены достоинства и недостатки технологической структуры «шахта–лава». Показаны возможности защитной выемки пластов, как эффективного регионального способа управления состоянием массива горных пород при отработке свит пластов в условиях опасности динамических явлений. Определены параметры защищенных зон для условий отработки защитного пласта длинными очистными забоями. Рассмотрена возможность снятия ограничений производительности лав по газовому фактору при отработке свит газоносных угольных пластов путем опережающей отработки менее продуктивного пласта с эффективной дегазацией выработанного пространства и снижением метаноносности подработанной углепородной толщи. Рассмотрена возможность применения различных вариантов технологической структуры и порядка разработки пластов для идеализированной горно-геологической ситуации. Определены области рационального применения различных технологических структур. Даны рекомендации по выбору рациональной технологической структуры шахты для различных горно-геологических условий.

Сидоренко А. А., Дмитриев П. Н., Ярошенко В. В. Комплексное обоснование технологической структуры угольной шахты // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 8. – С. 5–22. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_5.

Сидоренко Андрей Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: sidorenkoaa@mail.ru,
Дмитриев Павел Николаевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: pdmitriev@spmi.ru,
Ярошенко Валерий Валерьевич¹ — канд. техн. наук, ассистент, e-mail: yaroshenko_vv@pers.spmi.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Сидоренко А.А., e-mail: sidorenkoaa@mail.ru.

1. Абрамов В. А., Агафонов В. В. Необходимость учета вскрытия «мини-шахты» в системе технологических структур «шахта-лава» при оптимизации схем вскрытия шахтных полей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — № 10. — С. 5—8.

2. Постников В. И., Ткач В. Р., Агафонова А. Б., Митрошин Е. Н. Экономико-математическая модель оптимизации основных параметров технологических структур «шахта-лава» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № 10. — С. 233—238.

3. Калинин С. И., Роут Г. Н., Игнатов Ю. Н., Черданцев А. М. Обоснование суточной добычи угля из лавы длинной 400 м в условиях шахты «им.В.Д.Ялевского» // Вестник Кузбасского государственного политехнического университета. — 2018. — № 5. — С. 27—34.

4. Казанин О. И. О проектировании подземной отработки свит пологих газоносных угольных пластов // Записки горного института. — 2015. — Т. 215. — С. 38—45.

5. Казанин О. И., Дребенштедт К. Горное образование в XXI веке: глобальные вызовы и перспективы // Записки Горного института. — 2017. — Т. 225. — С. 369—375. DOI: 10.18454/PMI.2017.3.369.

6. Писаренко М. В. Оптимизация основных параметров шахт типа «шахта-лава» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № 1. — С. 48—51.

7. Ефимов В. И., Маликов А. А., Рябов Г. Г. Организационно-техно логические принципы использования высокопроизводительной технологии добычи угля на шахтах Ерунаковской угольной компании // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. — 2014. — № 3. — С. 90–93.

8. Твердов А. А., Жура А. В., Никишичев С. Б. В забое без простоя. Эффективность использования дополнительного комплекта оборудования на угольных шахтах // Сибирский уголь. — 2011. — № 2. — С. 22—25.

9. McArdle B. An assessment of multiple seam mine stress conditions using a numerical modelling approach. The university of Queensland, Australia, submitted PhD thesis for examination. 2016.

10. Suchowerska A. M. Geomechanics of single seam and multi-seam longwall coal mining. University of Newcastle, submitted PhD thesis for examination. 2014.

11. Wang X., Bai J., Li W., Chen B., Dao V. D. Evaluating the coal bump potential for gateroad design in multiple-seam longwall mining // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2015, vol. 115, pp. 755—760.

12. Yuan L. Control of coal and gas outbursts in Huainan mines in China. A review // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016, vol. 8, no. 4, pp. 559—567.

13. Li Z. Defining outburst-free zones of a protected coal seam in multiple seam mining with seam gas content method, Master of Philosophy thesis, School of Civil, Mining and Environmental Engineering, University of Wollongong. 2016.

14. Yao B., Ma Q., Wei J., Ma J., Cai D. Effect of protective coal seam mining and gas extraction on gas transport in a coal seam // International Journal of Mining Science and Technology. 2016, vol. 26, no. 4, pp. 637—643.

15. Kazanin O., Sidorenko A., Koteleva N., Belova D. An assessment of the impact of longwall panel width on the height of complete groundwater drainage in underground thick coal seam mining // Test Engineering and Management. 2020, vol. 83, no. 5–6, pp. 5568—5572.

16. Gao R., Yu B., Xia H., Duan H. Reduction of stress acting on a thick, deep coal seam by protective-seam mining // Energies. 2017, vol. 10, no. 8. Article 1209. DOI: 10.3390/en10081209.

17. Ilyushin Y. V., Pervukhin D. A., Afanaseva O. V. Application of the theory of systems with distributed parameters for mineral complex facilities management // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019, vol. 14, no. 22, pp. 3852—3864.

18. Golubev D. D. Development of the technological schemes of the extraction of coal seams for modern mines / Topical Issues of Rational Use of Natural Resources. Proceedings of the International Forum-Contest of Young Researchers 2018. 2019, pp. 55—60.

19. Руководство по безопасности «Рекомендации по безопасному ведению горных работ на склонных к динамическим явлениям угольных пластах». Серия 05. Выпуск 53. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2017. — 176 с.

20. Приказ Ростехнадзора от 15 августа 2016 г. № 339 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений».

21. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах. — М.: Ростехнадзор, 2013. — 147 с.

22. Указания по управлению горным давлением в очистных забоях под (над) целиками и краевыми частями при разработке свиты угольных пластов мощностью до 3,5 м с углом падения до 35º. — Л., 1984. — 62 с.

23. Перспективные схемы использования защитных пластов на шахтах Кузнецкого, Карагандинского и Печорского бассейнов. — Л., 1983. — 168 с.

24. Горная энциклопедия. Т. 4. Ортин — Социосфера. — М.: Советская энциклопедия. 1989. — 623 с.