К1, К2 ….К6 – номера камер

Рис. 4.16. Графики распределения максимальных напряжений (МПа) в междукамерных целиках, кровле и почве пласта при камерной системе разработки, величины и направления максимальных нормальных напряжений в угольных целиках указаны векторами, К1, К2….К6 – номера камер

Величины максимальных нормальных напряжений в междукамерных целиках при отработке выемочного столба по схеме ДСОàКСО почти в 1,6 раза больше по сравнению с соответствующими напряжениями на участке, отрабатываемом только камерами. Причем, по мере удаления камер от выработанного пространства ДСО это отношение снижается.

Таки образом по геомеханическим параметрам отработка угольного пласта по схеме КСОàДСО эффективнее и безопаснее традиционной схемы ДСОàКСО.

Таким образом, разработаны и предлагаются для внедрения научные основы системного подхода при разработке и реализации проектов строительства и реконструкции шахт:

1) на стадии подготовки документов для приобретения лицензионного горного отвода проводится классификация запасов угольных пластов для отработки по традиционным технологиям длинными столбами и нецелесообразных для отработки. Характеристика обоих классов запасов угольных пластов должна быть отмечена в лицензионном соглашении;

2) на предпроектной стадии в соответствии с разработанным календарным планом ведения горных работ в шахтном поле выявляются участки пластов со сложными природно-техногенными условиями;

3) на стадии проектирования одновременно разрабатываются проектные решения для отработки запасов угольных пластов по традиционным технологиям длинными столбами с выемкой угля в КМЗ, а также специальные проекты для отработки запасов угля короткими забоями, специальными, в том числе физико-химическими способами. При обосновании последовательности отработки участков пласта по разным технологиям осуществляется геомеханическая и экономическая оценка, в том числе с применением методов имитационного моделирования и многокритериальной оптимизации эффективности вариантов. В календарном плане проекта отражается последовательность отработки угольного пласта по разработанной в настоящей работе схеме КСОàДСО.

Выводы

1. Установлено, что по критерию адаптации область высокой эффективности технологии отработки угольных пластов длинными комплексно-механизированными забоями ограничена следующими основными горно-геологическими и горнотехническими условиями: угол падения пласта 0-22°, вынимаемая мощность пласта 1,3-4,8 м, глубина раз­работки до 600 м, длина выемочных полей 2-3 км, длина очистного забоя до 100-300 м, пласты не склонные к газодинамическим явлениям и самовозгоранию, в пределах выемочного участка отсутствуют непереходимые механизированным комплексом дизъюнктивные нарушения. Запасы угольных пластов за пределами указанных диапазонов должны быть отнесены к сложным природно-техногенным условиям.

2. В основу концепции дифференциации запасов угля по природно-техногенным признакам и синтеза по критерию адаптации к конкретным условиям подсистем традиционных и нетрадиционных технологий в интегрированную геотехнологическую систему предприятия рационально ввести базовый постулат, обеспечивающий эффективную выборочную отработку участков пластов по традиционным технологиям и опережающую или одновременную отработку участков угольных пластов со сложными природно-техногенными условиями по нетрадиционным технологиям.

3. Базу конструирования альтернативных вариантов технологических систем шахт, включающих участки шахтного поля со сложными природно-техногенными условиями, должен составлять синтез элементов традиционных и нетрадиционных технологий с использованием достижений горной науки и результатов фундаментальных исследований по созданию робототехнических средств, обеспечивающих ведение горных работ без присутствия человека в опасных зонах.

4. В качестве основного критерия оптимального соотношения добычи угля по традиционным и нетрадиционным технологиям рационально принять безубыточный объем продаж, который определяется по разработанному алгоритму, учитывающему постоянные общешахтные затраты, не связанные с технологией очистных и подготовительных работ; постоянные затраты, связанные с технологией очистных и подготовительных работ при выборочной отработке участков пластов длинными столбами с использованием высокопроизводительных механизированных комплексов (ДСО); постоянные затраты, связанные с технологией очистных и подготовительных работ при отработке участков пластов по нетрадиционным технологиям в сложных природно-техногенных условиях (НТР); цену угля на рынке; удельные переменные затраты предприятия, кроме затрат на подготовительные работы, при выборочной отработке участков пластов длинными столбами с использованием высокопроизводительных механизированных комплексов; удельные переменные затраты предприятия на подготовительные работы при выборочной отработке участков пластов ДСО; удельный объём проведения подготовительных выработок на 1000 т добычи при выборочной отработке участков пластов ДСО, м/1000т; удельные переменные затраты предприятия, кроме затрат на подготовительные работы, при отработке участков пластов по нетрадиционным технологиям в сложных природно-техногенных условиях (НТР); удельные переменные затраты предприятия на подготовительные работы при отработке участков пластов по НТР; удельный объём проведения подготовительных выработок на 1000 т добычи при отработке участков пластов по НТР, м/1000т.

5. Адаптивные к сложным природно-техногенным условиям альтернативные варианты технологических систем угледобывающих предприятий, отличаются опережающей или параллельной отработкой запасов в сложных природно-техногенных условиях с последующим выборочным извлечением запасов по высокоинтенсивным технологиям с многократным использованием элементов инфраструктуры предприятия при разных технологиях угледобычи. По результатам промышленных испытаний установлено, что механизированный комплекс, включающий механизированную крепь МКТ, очистной комбайн 4LS20 фирмы «Джой», забойный конвейер, может эффективно применяться при отработке участков в сложных природно-техногенных условиях со следующими технико-экономическими показателями: добыча угля составила 649930т, производительность труда ГРОЗ была зафиксирована на уровне 94,5 т/выход, в устойчивом режиме максимальная суточная добыча составила 7000т. Комбайн типа 12СМ27 обеспечивает проведение горных выработок с темпами, достаточными для применения его в коротких забоях при проведении камер и выемке обратным ходом угольного целика между камерами при отработке участков угольных пластов со сложными природно-техногенными условиями.