Науково-технічні принципи створення високопродуктивних технологій очисної виїмки вугільних пластів

ВИСНОВКИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій надані теоретичне узагальнення і нове рішення актуальної науково-прикладної проблеми розробки науково-технічних принципів створення високопродуктивних технологій очисної виїмки вугільних пластів для суттєвого підвищення рівня видобутку і зниження його собівартості, що має важливе народногосподарське, соціальне і галузеве значення.

В процесі виконання роботи отримані наступні підсумкові наукові висновки і практичні результати:

1. Встановлено, що прагнення до повної механізації підземного вуглевидобутку призводить до значного росту довжини машинних ланцюгів і, як слідство, до зменшення структурної надійності, що визначає продуктивність шахти по чинниках “технологічна перерва”, “наробіток на відмову”, “час відновлення” і іншим. Урахування цієї особливості при розробці нових технологій очисної виїмки пластів дозволило розробити проекти систем автономних незалежно працюючих виїмково-транспортно-закладальних машин, створення і впровадження яких у виробництво дозволить підвищити його безпечність, продуктивність і прибутковість.

2. Вперше встановлені залежності коефіцієнта корисної дії технологічних ліній підземного комплексу машин від щільності підготовчих виробіток на горизонті виїмкового поля, зольності потоку гірської маси, що видається шахтою на денну поверхню, і кількості співпідпорядкованих машин у структурі кожної технологічної лінії, які доцільно враховувати при проектуванні нових технологій видобутку і розробці програм розвитку гірських робіт на діючих шахтах.

3. Виявлено якісне розходження в структурах технологічних циклів очисних комплексів і систем незалежно працюючих машин (САБФМ), яка полягає в тому, що коефіцієнт готовності устаткування (К_г) комплексно-механізованого вибою зменшується, а К_г лав, обладнаних САБФМ, - навпаки, збільшується з ростом кількості машин у системі; облік цієї особливості дозволяє проектувати якісно нові системи очисного обладнання для шахт.

4. Встановлені залежності між просадкою безпосередньої покрівлі, глибиною ведення очисних робіт, питомим опором конструкції закладального масиву й іншими параметрами, які використані при обгрунтуванні основних технологічних параметрів запропонованих засобів вуглевидобутку.

5. Обгрунтовані нові науково-технічні принципи створення високопродуктивних технологій очисної виїмки вугільних пластів.

6. Розроблено систему моделювання основних процесів вуглевидобутку на ПЕОМ, яка відрізняється від відомих комплексним урахуванням економічних, технічних і екологічних параметрів при розрахунках ефективності застосування різноманітних варіантів існуючих і запропонованих у дійсній роботі технологій. Розроблено 3_х-модульний програмний продукт, який використано при розрахунках основних параметрів технологій вуглевидобутку, заснованих, у тому числі, на застосуванні багатофункціонального устаткування.

7. Дослідженнями навантажень на закладальний масив з боку покрівлі і компресійних властивостей закладального матеріалу встановлено, що остаточна його усадка досягає 30-50 % від потужності пласту, тобто при існуючих технологіях ведення закладальних робіт незначна просадка земної поверхні в зонах над закладальними масивами неминуча. Для зниження просадок до 5-7 % від виймаємої потужності пласту доцільне закладання вироблених просторів породними блоками зі скріплюючими добавками і межею міцності на стиск 7-10 МПа в залежності від глибини розробки, стійкості масиву порід, порядку взаємного розташування блоків і інших чинників. Результати цих досліджень використані при розробці технології закладання виробленого простору блоками з породи з добавками, які їх скріплюють.

8. Шахтними іспитами підтверджена можливість застосування блокового закладального матеріалу для керування покрівлею на спряженнях “лава-штрек”. Математичне моделювання поводження покрівлі в лаві при закладанні її виробленого простору блоками свідчить про можливість застосування цього засобу керування покрівлею замість традиційного, заснованого на використанні механізованого кріплення. При відпрацюванні малопотужних пластів “повне завалення” може бути замінено “плавним згибом” покрівлі на 5-7 % від потужностей пластів, які виймаються.

9. Дано наукове обгрунтування технічної можливості і економічної доцільності створення гнучких багатокомбайнових комплексів з виїмково-транспортно-закладальних, виїмково-транспортних, інших машин із індивідуальним приводом, колісними, гусеничними рушіями і нетрадиційними для гірничих машин виконавчими органами. Їхнє використання для видобутку вугілля з малопотужних пластів забезпечить зниження трудо-, енерго- і матеріаломісткості виконання виробничих процесів, підвищення рівнів поточності видобутку і безпеки праці, організацію нових робочих місць і значний прогрес по більшості критеріїв ефективності.

10. Доведено, що застосування при виїмці пологих пластів потужністю більше 1,1 м технології розробки одного горизонту виїмкового поля 2-ма лавами, які обладнані комплексами нового технічного рівня (МКД 90, 1МКДД, МДМ) при комбайновій технології проведення виробок з новим анкерним видом кріплення дозволить:

видобути у шахті не менше, ніж 1,5 млн.т вугілля у рік;

забезпечити рівень виробничої собівартості видобутку до 48-50 грн/т по шахті цілком;

знизити виробничі витрати на проведення 1 м виробок у порівнянні із типовою технологією в 1,25-1,5 рази, практично ліквідувати витрати на ремонт, підтримання і перекріплення виробок;

зменшити чисельність персоналу - основного, допоміжного і який забезпечує на 250-300 осіб;

отримати прибуток за рахунок вищезазначених факторів ефективності до 50 млн.грн. у рік цілком по шахті.

11. Показано, що практика застосування серійних очисних комплексів для розробки малопотужних (0,7-0,9 м) пластів призводить до істотного підвищення щільності виробок у межах виїмкового поля, технологічної зольності общешахтного потоку гірської маси, високим праце-, енерго- і матеріаломісткостям, що формують собівартість вуглевидобутку і, в остаточному підсумку, до значного зниження ефективності роботи шахт у цілому. Однак, вибіркова розробка сприятливих для експлуатації запасів призводить до необхідності переходу гірських робіт на великі глибини, а також, у ряді випадків, до втрати цінного вугілля, що міститься в малопотужних і важкодоступних для розробки пластах.

12. Визначена ефективність застосування на шахтах комплексів нового технічного рівня, серійних комплексів і комплектів устаткування без механізованого кріплення. Аналіз процесів вибуття вуглевидобувного устаткування, що відпрацювало, і застосування на шахтах комплексів нового технічного рівня (наприклад, сімейства МКД 90) свідчить, що:

застосування на шахтах галузі 15-20 одиниць МКД 90 із середньорічним навантаженням на кожний 0,5 млн.т за 3-4 року з помірними поточними витратами забезпечить видобуток 100 млн.т. вугілля (із темпом росту до 10 млн. т на рік);

при виконанні робіт по механізації на крутому падінні і по створенню техніки для ефективної розробки малопотужних пластів темпи росту видобутку зменшаться незначно в порівнянні з 1-м варіантом. Проте, за зазначений період часу буде створена технічна база для збереження запасів цінного вугілля (до 75 % від загальних обсягів) і їхньої ефективної розробки з застосуванням перспективних технологій, запропонованих, у тому числі, у дійсній роботі. Терміни і масштаби впровадження таких технологій залежать від багатьох чинників, превалюючими із яких є фактична прибутковість застосування нової техніки і економічні можливості держави.

Результати дисертаційної роботи та розроблені на їх основі рекомендації по створенню високопродуктивних технологій очисної виїмки вугільних пластів реалізовані у вигляді "Вихідних даних до конструкції і параметрів комплекту механізованого кріплення для лавних і штрекових зон спряження" (Дніпропетровськ - Донецьк - Павлоград, 1993), "Методики оцінки техніко-економічного стану вугільних шахт України з пластами потужністю до 2,5 м и кутами падіння до 35⁰ для розробки пропозицій по їхньому технічному переозброєнню" (Дніпропетровськ, 2001), "Рекомендацій по технічному переозброєнню і розвитку вугільних шахт України, що розроблюють пласти потужністю до 2,5 м з кутами падіння до 35⁰" (Дніпропетровськ, 2001), "Термінового технологічного регламенту вибору складу обладнання, параметрів і режимів експлуатації технічних засобів для кріплення спряжень лав і штреків опорно-анкерним кріпленням в умовах шахт Західного Донбасу" (Дніпропетровськ, 2001), які затверджені на галузевому рівні, а також "Науково-технічного обгрунтування перспективних технологічних схем розробки вугільних пластів виїмково-закладальними комплексами нового технічного рівня" (Дніпропетровськ - Донецьк, 2000), “Вихідних даних до створення на базі К103 очисного комбайна для валового і розподільного відпрацювання пластів” (Дніпропетровськ-Донецьк-Москва, 1984), “Вихідних вимог до розробки на базі АФК автоматизованого фронтального агрегату зі з'ємними закладальними модулями” (Дніпропетровськ-Донецьк, 1990), “Технічних вимог до складу устаткування і параметрів виїмково-закладальних комплексів для шахт Західного Донбасу” (Дніпропетровськ, 1993); “Методики оцінки ефективності застосування різноманітних варіантів технології комплексно-механізованого видобутку і переробки гірської маси для умов шахт Західного Донбасу” (Дніпропетровськ, 1993), “Технологічних схем застосування виїмково-закладальних комплексів на шахтах Західного Донбасу” (Дніпропетровськ, 1995), “Рекомендацій по проведенню виїмкових і закладальних робіт в умовах тонких положистих пластів” (Дніпропетровськ, 1995). Результати дисертаційної роботи впроваджено в проекти дослідно-промислової відробки 746-біс і 719 лав ДВАТ "Шахта Благодатна" ДХК "Павлоградвугілля" (акт впровадження від 25.12.1999 р.). Економічний ефект від впровадження розробок складає 1150 тис. грн. в рік (у цінах 1999 року).

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛИКОВАНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ

Монографія

1. Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами / И.А. Кияшко, С.А. Саратикянц, Н.П. Овчинников, Ю.И. Кияшко. - М.: Недра, 1990. - 128 с.

Брошура

2. Руководство по поддержанию горных выработок на шахтах Западного Донбасса / Шмиголь А.В., Нейман Л.К., Кириченко В.Я., Усаченко Б.М., Чередниченко В.П., Кияшко Ю.И. / С-Пб: ВНИМИ, 1992. - 51 с.

Статті, авторські свідоцтва на винаходи

3. Повышение надежности тяговых цепей струговых установок / Ю.И. Кияшко, Г.Л. Сергийченко, Ю.Н. Попов, В.В. Ребеко // Надежность горных и транспортных машин: Сб. науч. тр. - Киев: Техніка, 1983. - С. 43-47.

4. Кияшко Ю.И., Усаченко Б.М., Чередниченко В.П. Безотходная технология проходки выемочных штреков с применением метательных машин для оставления породы в выработанном пространстве лав // Безотходная технология добычи и переработки угля: Сб. науч. тр. - М.: МГИ, 1989. - С. 47-50.

5. Кияшко Ю.И., Расстрига В.П. Синтез конструктивных схем фронтальных агрегатов для весьма тонких пологих пластов // Сб. науч. тр. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР. - 1986. - Вып. 44. - С. 42-50.

6. Ободан Ю.Я., Кияшко Ю.И., Ленда В.А. Направления виброимпульсной обработки горных массивов в технологических схемах безлюдной выемки угля // Создание технологий безлюдной выемки угля с применением средств роботизации производственных процессов: Сб. науч. тр. - Люберцы: ИГД им. А.А. Скочинского, 1986. - С. 14-17.

7. Кияшко И.А., Расстрига В.П., Кияшко Ю.И. Результаты шахтных исследований и прогноз конструктивных схем фронтальных агрегатов для тонких пологих пластов // Сб. трудов: Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987. - Вып. 45. - С. 42-53.

8. Кияшко И.А., Расстрига В.П., Кияшко Ю.И. Взаимодействие механизированной крепи с кровлей на сопряжениях лавы при агрегатной отработке тонких пологих пластов // Сб. науч. тр. - ИГД СО АН СССР, 1989. Вып. 47. - С. 152-159.

9. Кияшко Ю.И., Усаченко Б.М., Шмиголь В.В. Стендовые испытания метательной дробильно-закладочной машины // Уголь Украины. - 1990. - № 6. - С. 37-38.

10. Кияшко Ю.И. Охрана выемочных штреков породными полосами // В кн.: Геомеханика охраны выработок в слабометаморфизованных породах. - К.: Наукова думка, 1990. - С. 121-124.

11. Мухин А.В., Скипочка С.И., Кияшко Ю.И. Об охране выемочных штреков в условиях слабометаморфизованных пород // Уголь Украины. - 1996. - № 8. - С. 18-20.

12. Кияшко И.А., Кияшко Ю.И. Метод и анализ результатов расчета основных технологических параметров комплекса очистных машин // Процессы подземных горных работ / Учебник. И.А. Кияшко. Киев: Вища школа, 1992. - С. 71-76.

13. Кияшко Ю.И. Повышение эффективности добычи путем объединения подготовительных и очистных работ // Уголь Украины. - 1996. - № 10-11. - С. 53-54.

14. Кияшко Ю.И., Мигалин А.Н. Оценка долевого вклада источников технологической зольности угля // Сб. науч. тр. Геотехническая механика. - Днепропетровск: Ин-т геотехн. механики НАН Украины. - 1997. - Вып. № 3. - С. 129-131.

15. Кияшко Ю.И. Ретроспективный анализ развития технологии подземной добычи угля // Сб. науч. тр.: Геотехническая механика. - Днепропетровск, Ин-т геотехн. механики НАН Украины, 1998. - Вып. № 9. - С. - 55-57.

16. Кияшко Ю.И. Прогнозы развития технологии подземной добычи угля // Уголь Украины. - 1998. - № 10. - С. 23-25.

17. Кияшко Ю.И., Стржалковский О.В., Приходько П.И. Подход к обоснованию величины дотации к оптовой цене товарного угля // Уголь Украины. - 1996. - № 8-9. - С. 19-22.

18. Кияшко Ю.И. Прогрессивная технология подземной добычи угля // ХХ1 столетие - проблемы и перспективы освоения месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. НГА Украины. - Днепропетровск. - 1998. - Вып. № 3. - С. 22-25.

19. Кияшко Ю.И. Эффективные технологии разработки пологих пластов // Уголь Украины. - 1999. - № 5. - С. 17-19.

20. Кияшко Ю.И. Технология добычи угля однотипными многофункциональными машинами // Уголь Украины. - 2000. - № 4. - С. 17-20.

21. Кияшко Ю.И., Шендерович Ю.М. Технология проведения выработок с применением многофункциональных самоходных вагонов // Геотехническая механика: Сб. науч. тр. - Днепропетровск: Ин-т геотехн. механики НАН Украины, 2000. - Вып. № 20. - С. - 127-129.

22. Кияшко Ю.И. Системный подход к проектированию секций механизированных крепей очистных комплексов // Сб. трудов Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов угольной промышленности. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1983. - С. 19-23.

23. Кияшко Ю.И., Куклин В.Ю. К расчету параметров механизированных крепей очистных комплексов при интенсивной технологии добычи угля // Сб. науч. тр. НГА Украины. - Днепропетровск: РИК НГАУ. - 2001. - С. 54-56.

24. Кияшко Ю.И. О необходимости коренного совершенствования очистных комплексов с механизированными крепями для разработки маломощных пластов угля // Сб. науч. тр: Геотехническая механика. - Днепропетровск, Ин-т теотехн. механики НАН Украины. - 2001. - № 27. - С. 161-165.

25. Кияшко Ю.И. Оценка эффективности работы шахт при различных вариантах применения очистного оборудования // Уголь Украины. - 2001. - № 4. - С. 24-26.

26. Сургай Н.С., Виноградов В.В., Кияшко Ю.И. Производительность очистных комплексов нового технического уровня и пути ее повышения // Уголь Украины. - 2001. - № 6. - С. 3-5.

27. А.с. 1206439 СССР. МКИ Е21 d 15/30. Способ крепления очистных забоев и устройство для его осуществления / В.Н. Потураев, В.И. Дырда, Ю.И. Кияшко, В.Т. Гузченко, Г.Л. Сергийченко, А.В. Коваль, О.Р. Юрин (СССР). - № 3662525/22-03; Заявлено 16.11.83; Опубл. 23.01.86, Бюл. № 3. - 2 с.

28. А.с. 1671901 СССР, МКИ Е 21 15/06. Устройство для метания сыпучих закладочных материалов / Ю.И. Кияшко, А.И. Чайковский, Б.М. Усаченко, В.П. Иль, В.Я. Кириченко, О.И. Кияшко (СССР). - № 4679122/03; Заявлено 27.02.89; Опубл. 23.08.91, Бюл. № 31. - 2 с.: Ил.

Тези доповідей

29. Кияшко Ю.И., Гузченко В.Т. Некоторые принципы создания новых технологий добычи угля на основе комплексной автоматизации горных работ // Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. семинара "Принципы создания новых технологий подземной добычи угля". - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1983. - С. 14.

30. Гузченко В.Т., Кияшко Ю.И., Сергийченко Г.Л. Технология добычи угля из мощных наклонных пластов в жидкой среде // Тез. докл.: "Проблемы разработки мощных пологих и наклонных угольных пластов подземным способом". - Караганда: КарПТИ, 1984. - С. 13-14.

31. Кияшко Ю.И., Киселев К.А. Использование скважинного способа закладки выработанного пространства лав в технологических схемах безлюдной выемки угля // Тез. докл.: "Создание технологий безлюдной выемки угля". - Донецк: ДонУГИ, 1986. - С. 11.

32. Кияшко Ю.И. Охрана выработок породными полосами с применением метательной машины // Тез. докл. ХП Всесоюз. науч.-техн. семинара по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок. - Алма-Ата: ИГД АН Казахской ССР, 1990. - С. 15.

33. Сургай Н.С., Виноградов В.В., Кияшко Ю.И. Проблемы повышения надежности и эффективности работы угольной шахты при применении оборудования нового технического уровня // Тез. докл. 1-й промышл. междунар. конф. "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциалов в современных условиях": - Славское, Львовской обл.: Гос. ком. пром. политики Украины, 2001. - С. 17.

Размещено на Allbest.ru