- •Глава 1. Угольная промышленность и ее роль… 0 технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых
- •3.7. Общие сведения 78
- •6.1. Общие сведения 112
- •7.1. Общие сведения 118
- •10.1. Общие сведения 165
- •1.1. Общие понятия 175
- •7.1. Общие понятия 218
- •8.1. Общие понятия 228
- •9.1. Общие понятия 239
- •Раздел 1общие вопросы разработки угольных месторождений
- •Глава 1.Угольная промышленность и ее роль в экономике страны
- •1.1.Основные потребители угля
- •1.2.Общие сведения о добыче угля в Украине и перспективы ее развития
- •1.3.Горно-геологические условия угольных месторождений Украины
- •1.4.Охрана недр и окружающей среды при разработке угольных месторождений
- •Глава 2.Шахта. Шахтное поле. Запасы угля и их подсчет
- •2.1.Общие сведения. Типы шахт
- •2.2.Шахтное поле
- •2.3.Запасы и потери угля в шахтном поле и их подсчет
- •2.4.Мощность шахты и срок ее существования
- •2.5.Деление шахтного поля на основные части
- •Раздел 2вскрытие шахтных полей
- •Глава 1.Классификация способов вскрытия
- •1.1.Общие понятия
- •1.2.Требования, предъявляемые к способам вскрытия
- •1.3.Факторы, влияющие на выбор способа вскрытия
- •1.4.Классификация способов вскрытия
- •Глава 2.Вскрытие шахтных полей наклонными стволами
- •2.1.Вскрытие наклонными стволами, проводимыми по пласту или пустым породам по напластованию
- •2.2.Вскрытие наклонными стволами, проводимыми вкрест простирания пород
- •Глава 3.Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами
- •3.1.Сущность вскрытия вертикальными стволами
- •3.2.Общие сведения
- •3.3.Вскрытие вертикальными стволами и капитальным квершлагом
- •3.4.Вскрытие вертикальными стволами и капитальным гезенком
- •3.5.Вскрытие вертикальными стволами и этажными (ярусными) квершлагами
- •3.6.Вскрытие вертикальными стволами и этажными (ярусными) гезенками
- •3.7.Общие сведения
- •3.8.Вскрытие вертикальными стволами без дополнительных вскрывающих выработок
- •3.9.Вскрытие вертикальными стволами и капитальными квершлагами на двух горизонтах
- •3.10.Вскрытие вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами с углубкой стволов
- •3.11.Вскрытие вертикальными стволами и этажно-горизонтными (этажно-блочными) квершлагами
- •3.12.Вскрытие вертикальными стволами, погоризонтными квершлагам и этажными гезенками
- •3.13.Особенности вскрытия шахтного поля при погоризонтной подготовке
- •3.14.Особенности вскрытия шахтных полей на больших глубинах. Блочное вскрытие
- •Глава 4.Вскрытие шахтного поля штольнями
- •Глава 5.Комбинированные способы вскрытия шахтного поля
- •Глава 6.Вскрытие новых горизонтов на действующих шахтах
- •6.1.Общие сведения
- •6.2.Вскрытие путем углубки существующих стволов
- •6.3.Вскрытие путем проведения новых стволов и транзитных уклонов
- •6.4.Вскрытие самостоятельными грузовым и вентиляционным стволами с передачей угля и породы на промплощадку действующей шахты
- •Глава 7.Расположение стволов в шахтном поле
- •7.1.Общие сведения
- •7.2.Определение места расположения главного ствола
- •7.3.Взаимное расположение воздухоподающего и вентиляционного стволов
- •Глава 8.Выбор рационального способа вскрытия шахтного поля
- •8.1.Общие положения
- •8.2.Конструирование вариантов вскрытия
- •8.3.Технико-экономическая оценка вариантов вскрытия
- •Глава 9.Околоствольные дворы
- •9.1.Общие сведения и классификация
- •9.2.Технологические схемы околоствольных дворов
- •9.3.Схемы привязки околоствольных дворов к главным примыкающим выработкам. Увязка околоствольных дворов с поверхностным комплексом
- •9.4.Проектирование технологической схемы околоствольного двора
- •9.5.Камеры околоствольного двора
- •9.6.Околоствольные дворы при наклонных стволах
- •9.7.Общие сведения об околоствольных дворах с гидравлическим транспортом
- •Глава 10.Поверхность шахт
- •10.1.Общие сведения
- •10.2.Технологический комплекс главного (скипового) ствола
- •10.3.Технологический комплекс вспомогательного (клетевого) ствола
- •10.4.Генеральный план поверхности шахты
- •Раздел 3подготовка шахтных полей
- •Глава 1.Классификация способов подготовки
- •1.1.Общие понятия
- •1.2.Требования, предъявляемые к способам подготовки
- •1.3.Факторы, влияющие на выбор способа подготовки
- •1.4.Классификация способов подготовки шахтных полей
- •Глава 2.Этажный способ подготовки
- •2.1.Сущность способа
- •2.2.Порядок отработки этажей в шахтном поле
- •2.3.Особенности этажной подготовки крутых и крутонаклонных пластов. Индивидуальная и групповая подготовка
- •Глава 3.Панельный способ подготовки
- •3.1.Сущность способа
- •3.2.Особенности панельного способа подготовки горизонтальных пластов
- •Глава 4.Погоризонтный способ подготовки
- •Глава 5.Способ подготовки главными штреками
- •Глава 6.Расположение и охрана подготавливающих выработок
- •6.1.Общие положения
- •6.2.Способы охраны выработок при расположении их по пласту
- •6.3.Способы охраны выработок при расположении их по пустым породам
- •Глава 7.Общие сведения о приемных площадках бремсбергов и уклонов
- •7.1.Общие понятия
- •7.2.Виды транспорта по наклонным и горизонтальным подготавливающим выработкам
- •7.3.Технологические решения по узлам сопряжения пересекающихся наклонных и горизонтальных выработок. Конструкции приемных площадок
- •Глава 8.Линия очистных забоев, ее расчет и размещение в шахтном поле
- •8.1.Общие понятия
- •8.2.Расчет линии очистных забоев для пологих и наклонных пластов
- •8.3.Расчет линии очистных забоев для крутых и крутонаклонных пластов
- •Глава 9.Построение календарных планов разработки пластов
- •9.1.Общие понятия
- •9.2.Построение календарных планов разработки пологих и наклонных пластов
- •1, 2, …, 33 – Годы отработки пласта
- •9.3.Построение календарных планов разработки крутых и крутонаклонных пластов
Раздел 1общие вопросы разработки угольных месторождений
Глава 1.Угольная промышленность и ее роль в экономике страны
1.1.Основные потребители угля
Угольная промышленность Украины, несмотря на снижение в последние годы объемов добычи угля, по-прежнему является основным поставщиком энергетического топлива и сырья для коксохимической и химической промышленности. Структура потребления угля в масштабах страны непрерывно изменяется.
В начале ХХ века основными потребителями продукции угольных шахт являлись металлургические заводы и железные дороги. В дальнейшем в связи со строительством тепловых электростанций, переходом железных дорог на тепловозную тягу и последующей их электрификацией изменился состав потребителей угля и их удельный вес. Динамика этих изменений представлена в табл. 1 .1.
Таблица 1.1 – Структура потребления угля
Потребители угля |
Удельный вес по периодам, % |
||
1965 г. |
1991 г. |
1998 г. |
|
Предприятия черной металлургии |
35 |
35 |
35,6 |
Тепловые электростанции |
22 |
32 |
43,9 |
Министерство путей сообщения |
8 |
1 |
– |
Предприятия стройматериалов и пищевой промышленности (технологическое топливо) |
5 |
10 |
6,4 |
Коммунально-бытовой сектор |
15 |
9 |
9,6 |
Остальные, включая экспорт |
15 |
13 |
4,5 |
В настоящее время уголь и угольные сланцы используются в абразивной и электротехнической промышленностях для производства термоантрацита и литейных порошков, при очистке питьевых и сточных вод, при агломерации руд, производстве полупроводниковых материалов. При химической переработке угля получают большое количество разнообразной продукции: пластические массы, синтетические жидкое и газообразное топливо, каучук и др. Высококачественные антрациты находят применение при производстве графита, углеграфитовых конструкционных материалов.
Кроме того, уголь и отходы его обогащения используются многими другими отраслями промышленности: резинотехнической (производство сажи), стройматериалов (при обжиге керамзита, кирпича, цемента; при использовании золы в качестве вяжущего материала), алюминиевой (производство глинозема из отходов обогащения) и др.
1.2.Общие сведения о добыче угля в Украине и перспективы ее развития
Первые сведения о промышленной добыче угля на территории Украины относятся еще к первой половине XVIII в. Так, в 1723 году Никита Вепрейский и Семен Чирков организовали разработку каменного угля в урочище Скелеватое близ Бахмута (ныне Артемовска) в Донбассе с целью использования его для солеварения. Непосредственным толчком для оживления угледобычи явилось основание в 1795 году Луганского металлургического завода. Основная масса угля для завода добывалась в районе Лисичанска. Например, в 1806 году из 1661 тыс. пудов угля, потребленных заводом, 1520 тыс. пудов было доставлено из Лисичанска. Однако до последней четверти XIX в. угольная промышленность практически не развивалась из-за экономической отсталости и отдаленности Донбасса от промышленных районов России, в состав которой входила Украина, а также отсутствия транспортных путей. Заметный рост добычи угля в Донецком бассейне был связан со строительством в 70-е годы ХIХ века железных дорог. В 1913 году в Донбассе было добыто 25,3 млн. т угля (табл. 1 .2), а в 1916 г. — 28,6 млн. т.
Таблица 1.2 – Динамика добычи угля в Украине, млн. т
Годы |
1913 |
1920 |
1927 |
1940 |
1950 |
1968 |
1970 |
1975 |
Объем |
25,3 |
4,5 |
24,5 |
83,8 |
78,0 |
222,3 |
218,1 |
215,7 |
Продолжение табл. 1 .2 |
||||||||
Годы |
1980 |
1985 |
1990 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
Объем |
197,1 |
189,0 |
164,8 |
83,6 |
71,7 |
75,9 |
76,2 |
81,0 |
В связи с началом первой мировой войны, революционными событиями 1917 г. и последовавшей затем гражданской войной количество добываемого угля снизилось до 5,6 млн. т в 1919 г. и до 4,5 — в 1920 г. В дальнейшем, в годы восстановления народного хозяйства, добыча угля неуклонно возрастала вплоть до 1941 года.
Во время Великой Отечественной войны 1941–45 гг. шахты и предприятия угольной промышленности Украины были разрушены. Восстановление их началось в феврале 1943 г., а к концу 1950 г. добыча составила 78,0 млн. т. В 50–60-е годы наблюдался постоянный рост добычи угля, которая в 1968 г. превысила 200-миллионный рубеж и достигла 222,3 млн. т. Этот уровень добычи сохранялся почти до начала 80-х годов, после чего наметился спад объемов производства, особенно резко проявившийся в 1989–91 гг. (см. рис. 1 .1).
Рисунок 1.1 – Динамика объема добычи угля в Украине за 1975-1999 гг.
Причинами этого (помимо объективных — углубление горных работ, усложнение условий разработки пластов и др.) явились старение шахтного фонда, изношенность оборудования, отсутствие высокоэффективной выемочной техники. В последние годы к ним прибавились еще и организационные неурядицы, забастовки шахтеров и неудовлетворительное материально-техническое снабжение (недопоставки оборудования, лесных материалов, металлических крепей и других материалов производственного назначения).
Все это привело к заметному снижению объемов добычи угля в Украине (см. табл. 1 .2 и рис. 1 .1). Так, с 1990 г. по 1996 г. добыча снизилась со 161,8 до 71,7 млн. т (на 93,1 млн. т или в 2,3 раза). В 1997 году падение производства удалось остановить, и впервые был получен прирост добычи угля. В 1999 году добыча возросла до 81 млн. тонн.
Вместе с тем, программа развития угольной промышленности Украины и ее социальной сферы до 2005 г. предусматривает повышение объема добычи с последующей стабилизацией на уровне 165..170 млн. тонн в год.
Необходимость этого обусловлена возрастанием роли угля как энергетического топлива в связи с уменьшением поставок в Украину нефти и газа и принятым курсом на обеспечение страны внутренними энергоресурсами.
Программой предусматривается осуществить комплекс мероприятий, направленных на повышение конкурентоспособности угля, за счет увеличения мощности вновь строящихся и реконструируемых шахт; увеличения объема добычи угля открытым способом; комплексной механизации основных и вспомогательных процессов при ведении горных работ.
В Украине в 2005–2010 гг. в связи с отработкой запасов предполагается выбытие более 40% ныне действующего шахтного фонда. Для его восполнения предусмотрено строительство новых предприятий на разведанных угленосных площадях Западного, Южного и Северного Донбасса, Юго-Западного района Львовско-Волынского бассейна, ряда месторождений бурых углей для открытых работ в Днепровском бассейне и Днепровско-Донецкой впадине.
Только в Донбассе подготовлено 49 участков для закладки новых шахт. Запасы угля в них оцениваются в 9,3 млрд. т, что обеспечит создание мощностей по добыче свыше 100 млн. т угля в год. Эти участки находятся в Красноармейском районе и Южном Донбассе (коксующиеся угля); в Западном (Павлоградско-Петропавловский и Лозовской районы) и Северном Донбассе (Богдановское и Перовское месторождения) — угли энергетических марок.
В Львовско-Волынском бассейне для строительства новых шахт подготовлено четыре участка. Установлена перспектива для разработки коксующихся углей в Юго-Западном районе бассейна (Тяловское и Карловское месторождения). Выявленные здесь запасы улей (около 1,1 млрд. тонн — более половины запасов ранее известных районов бассейна) позволяют построить 8-9 шахт общей мощностью до 10 млн. тонн угля в год. Это даст возможность продлить использование бассейна более чем на 50 лет. Кроме того, в этом районе также обнаружены запасы германия и шахтного метана.
В Днепровском буроугольном бассейне для восполнения выбывающих предприятий и дальнейшего развития добычи бурых углей подготовлено 8 месторождений (суммарная проектная мощность проектируемых предприятий — 11,5 млн. т в год), из них 4 — для открытых работ.
За пределами бассейна в Днепровско-Донецкой впадине к промышленному освоению подготовлено Ново-Дмитровское месторождение (Харьковская область). Оно пригодно для открытой разработки. Проектная мощность разреза — 9 млн. т бурого угля в год.
