На участке №1 в кровле и почве расположен известняк прочностью f=7,5, что обеспечивает нормальную работу очистного комплекса.

На участке №2 в кровле расположен песчаник прочностью f=6,5,что обеспечивает нормальную работу комплекса.

Выбор мероприятий по улучшению показателей качества угля

Мероприятия по снижению эксплуатационной зольности угля

На участке №1 наибольшим источником засорения является присечка слоя аргиллита. Для снижения эксплутационной зольности предполагаем замену мехкомплекса КМ87 на КД80. В результате проведения мероприятий засорение угля будет происходить из-за случайных присечек боковых пород.

На участке №2. наибольшим источником засорения является присечка слоя алевролита. Для снижения эксплутационной зольности предполагаем замену мехкомплекса КМ87 на КД80. В результате проведения мероприятий засорение угля будет происходить из-за случайных присечек боковых пород.

Расчёт эксплуатационной и придельной зольности вынимаемого угля по участкам и шахте в целом произведём по формулам 1.1 - 1.8.

Расчёт эксплуатационной зольности:

Для участка №1

Для участка №2

Для шахты в целом

Расчёт придельной нормы зольности для углей отгружаемых потребителям:

Для участка №1

Для участка №2

Для шахты в целом

Расчёт придельной нормы зольности для углей отправляемых на обогатительную фабрику:

Для участка №1

Для участка №2

Для шахты в целом

В результате проведения мероприятий ожидается снижение эксплуатационной зольности для участка №1 - на 17,12%, для участка №2 - на 11,32%, по шахте в целом - на 11,3%.

Определение цены на уголь

качество уголь зольность шахта

Разработанный пласт угля имеет марку АРШ, который имеет цену по прейскуранту в долларах США 32 $ при золе 30.8%, влаге 6,3%.

Цена определяется по формуле:

Грн/т; (4.1)

Где: Ц - цена угля марки КР по прейскуранту, грн/т;

А р d - зола по прейскуранту для марки КР, %;

А ср d - полученное значение зольности угля, %;

W tp z - влажность по прейскуранту, %;

W t.ср. z - полученная влажность по шахте, %;

Д A ,Д W , -коэффициенты соответственно на зольность, влажность и серу в угле.

Первоначально рассчитаем цену на уголь для базовых параметров технологии ведения горных работ, принимая фактические значения показателей, которые входят в формулу (4.1).

Примечание:

Расчеты проводятся с указанием цен от 1995 года.

Участок№1

Участок№2

Затем произведём расчёт, учитывая изменения показателей качества угля в результате проведения мероприятий.

Участок№1

Добываемый в Украине уголь характеризуется высокой зольностью, поэтому не может напрямую использоваться ни в энергетической, ни в коксохимической отраслях. Свыше 90% добываемого угля перерабатывается на обогатительных фабриках. Однако многие угледобывающие предприятия находятся далеко от фабрик. Для обогащения угля непосредственно на шахтах располагаются поверхностно-технологические комплексы. О новых технологиях, призванных повысить эффективность работы поверхностных комплексов, рассказала заместитель директора "УкрНИИуглеобогащение" Людмила Морозова в ходе конференции "Перспективы развития угольной промышленности".

В 2010 г. в Украине было добыто 75.1 млн т рядового угля, зольность которого составила 39.9%. Из этого объема на углеобогатительных фабриках переработано 69.1 млн т, или 92%. Выпуск товарной продукции составил 41.676 млн т, в т.ч. для энергетики - 24.699 млн т (зольность - 19.9%), коксования - 16.976 млн т (9.0%). Без обогащения отгружено 6 млн т угля с зольностью 33.8%.

В нынешнем году зольность добываемого угля практически не снизилась, и по итогам 8 мес. составила в среднем 39.7% . За январь-август 2011 г. в Украине было добыто 55.06 млн т рядового угля, в т.ч. предприятиями Минэнергоугля - 25.53 млн т (зольность - 39.9%).

"Естественно, уголь с такой зольностью не может быть напрямую использован ни энергетикой, ни, тем более, коксохимической промышленностью. По требованиям энергетиков зольность угля не должна превышать 27%, коксохимиков - 8.4%. Поэтому в основном весь уголь подвергается переработке на обогатительных фабриках", - отметила Л.Морозова.

По словам Л.Морозовой, повышенная зольность угля негативно влияет на финансовое состояние угледобывающих предприятий: растут непроизводственные транспортные затраты на перевозки от шахты к фабрике, снижается выпуск товарной продукции обогащения, сокращаются объемы реализации угольной продукции.

Некоторые обогатительные фабрики расположены достаточно далеко от шахт. Из 87 шахт, добывающих энергетический уголь в Украине, только 35 находятся вблизи обогатительных фабрик и технологически с ними связаны. Из 23 шахт, добывающих уголь для коксования, только 4 шахты связаны конвейерным трактом с действующими ОФ. Поэтому непосредственно на шахтах размещаются поверхностно-технологические комплексы для обогащения угля.

По словам Л.Морозовой, на этих комплексах работает около 5.4 тыс человек, из них 2 тыс заняты породовыборкой и углевыборкой. Каждый породовыборщик за смену удаляет около 1.8 т породы, однако за счет этого зольность угля снижается всего лишь на 0.8%.

"Для улучшения качества угля необходимо повысить эффективность работы поверхностно-технологических комплексов", - подчеркнула Л.Морозова. С этой целью институтом "УкрНИИуглеобогащение" разработаны новые технологические схемы, которые могут применяться на разных шахтах - в зависимости от гранулометрического состава углей, распределения породных фракций по классам крупности, механической прочности и обогатимости углей.

Если угли содержат незначительное количество сростков уголь-порода, достаточно механизированной ручной выборки породы на ленточном конвейере с перекидным шибером, управляемым дистанционно с поста оператора. Более совершенной является созданная институтом "УкрНИИуглеобогащение" породовыборочная машина, которая находится на стадии опытного образца. При существенных отличиях механической прочности угля и породы рациональнее применять метод избирательного дробления с помощью устройства для удаления породных примесей и посторонних предметов (УПП-50).

Для углей легкой и средней обогатимости, имеющих влажность не выше 6-7%, можно использовать сухой метод обогащения с применением пневматических сепараторов. При этом зольность угля доводится до уровня товарной продукции. Для углей с большей влажностью необходимо применять технологию отсадки. Для углей трудной и очень трудной обогатимости предлагаются тяжелосредные сепараторы.

Институтом "УкрНИИуглеобогащение" определены шахты, где целесообразно применение тех или иных технологий снижения зольности угля, рассчитаны затраты на их внедрение и ожидаемый технологический и экономический эффект.

Так, установка механизированной выборки породы предлагается к использованию на шахтах "Булавинская", "Ольховатская", "Полтавская" (ГП "Орджоникидзеуголь"), "Фащевская" (ГП "Луганскуголь"), "Карбонит", "Горская" (ГП "Первомайскуголь"), "Крепинская" (ГП "Антрацит"), "Харьковская" (ГП "Свердловантрацит"), имеющих суммарный объем добычи 1465 тыс т. При внедрении технологии будет достигнуто снижение зольности добываемого угля на 3-5%, увеличение реализационной стоимости товарного угля на 27 млн грн, снижение эксплуатационных затрат на 2.2 млн грн, сокращение транспортных расходов на 1 млн грн. Ожидаемый экономический эффект - 29.4 млн грн.

Технология избирательного дробления на установке УПП-50 может применяться на шахтах "Октябрьский Рудник" (ГП "ДУЭК"), "Енакиевская" (ГП "Орджоникидзеуголь"), "Золотое", "Тошковская" (ГП "Первомайскуголь"), им. Капустина, "Привольнянская", "Новодружевская" (ОАО "Лисичанскуголь"), "Шахта "Надежда" (ГП "Львовуголь"), где имеются существенные отличия в механической прочности угля и породы. Использование УПП-50 позволит снизить зольность рядового угля на 3-5%, отказаться от ручной выборки породы, уменьшить эксплуатационные расходы на 3.4 млн грн, транспортные расходы - на 1.96 млн грн. Улучшение качества конечной продукции обеспечит увеличение ее реализационной стоимости суммарно на 14.2 млн грн. За вычетом капитальных затрат, расчетный экономический эффект в целом по группе указанных шахт составит 17.61 млн грн.

Пневматическая сепарация предлагается для шахт "Холодная Балка", "Бутовская" (ГП "Макеевуголь"), "Вергилевская", "им. XIX съезда КПСС" (ГП "Луганскуголь"), "Хрустальская" (ГП "Донбассантрацит"), "Енакиевская", "Булавинская", "Полтавская" (ГП "Орджоникидзеуголь"), "Алмазная" (ООО "ДТЭК Добропольеуголь") для углей класса крупности 6-13 мм, 6-50 мм. При зольности рядового угля 48.5% возможно ее снижение на 21% и получение концентрата с зольностью 27.5%. Затраты на внедрение установок оцениваются в 138 млн грн, ожидаемый суммарный экономический эффект - 136.6 млн грн.

Тяжелосредные сепараторы могут применяться на шахтах "Алмазная", "Новодонецкая" (ООО "ДТЭК Добропольеуголь"), "Заря" (ГП "Снежноеантрацит") с общим объемом добычи 1510 тыс т в год. Предполагается получить 1072 тыс т товарной продукции (выход 71%), зольность рядового угля снизится на 13.6%. Реализационная стоимость обогащенной угольной продукции увеличится на 81.1 млн грн. Транспортные расходы на перевозку угля от шахты до обогатительной фабрики снизятся на 18.9 млн грн в год.

Малооперационная установка УВЕВ-150М для обогащения угля в отсадочных машинах обеспечивает получение сортового топлива. Эта установка предлагается для использования на шахтах "Коммунарская" (ш/у "Донбасс"), им.Кирова (ГП "Макеевуголь"), "№1/3 Новогродовская" (ГП "Селидовуголь"), "Краснокутская" (ГП "Донбассантрацит"), "им. Мельникова" (ОАО "Лисичанскуголь"). Производительность обогатительной установки УВЕВ-150М - 150 т/ч. При зольности исходного угля 30-52%, зольность товарной продукции составит 25.0%, влажность товарной продукции - не более 9.0%, зольность отходов - 80.0%. Капитальные затраты на внедрение установки оцениваются в 29.9 млн грн. При суммарном годовом объеме добычи рядового угля 2046 тыс т ожидается повышение реализационной стоимости на 130.0 млн грн, снижение транспортных расходов на 37.4 млн грн. Срок окупаемости капитальных затрат составит 2.3 года.

Предлагаемые технологии снижения зольности угля на поверхности шахт

Введение к работе

Актуальность темы. Поддержание экономически елесообразных соотношений между показателями качества обываемых углей и требованиями к ним потребителей является дной из ключевых технических задач современной іеханизированной угледобычи. К числу основных показателей ачества, оказывающих существенное влияние на издержки роизводства и конкурентоспособность угольной продукции, тносится зольность добытой горной массы. Увеличение зольности обываемого угля приводит к росту затрат на обогащение и ранспортирование горной массы.

Основным направлением в преодолении различий в ольности добытых и отгружаемых потребителю углей является овершенствование способов их обогащения с использованием геханической породовыборки или обогатительных фабрик.

Проблема повышения качества добываемого угля и нижения издержек производства является актуальной для шахт)АО "Воркутауголь", отрабатывающих пласты в сложных горно-еологических условиях, характеризующихся большой глубиной едения горных работ, наличием зон с ложной и неустойчивой ровлями, значительными по размерам участками с руднообрушаемой основной кровлей, мелкоамгшитудной изъюнктивной и пликативной нарушенностью.

Практически все шахты Воркуты, в их числе и:ерспективные ("Воркутинская", "Заполярная", "Северная" и Комсомольская"), работают по временным технологическим хемам с совместным транспортированием угля и породы из клонных полей второй и третьей ступеней. Зольность угля, обываемого перспективными шахтами, по данным статистического чета составляет 37-48%, что в 2.5-3.0 раза превышает реднепластовую зольность разрабатываемых пластов и в 1.7-2.3 аза зольность отгружаемой потребителю угольной продукции.

Затраты на обогащение 1 т горной массы в условия Воркуты достигают 30 тыс. руб в ценах 1997 г. Затраты н подземный транспорт из-за засорения угля возрастают на 40-48%.

Значительная зольность добываемого угля является одной и основных причин увеличения издержек производства и снижени конкурентоспособности шахт ОАО "Воркутауголь" на рынка угольной продукции.

Цель работы. Обоснование технологических схем угольны шахт, обеспечивающих снижение зольности горной массь выдаваемой из шахты.

Задачи исследований:

Изучение основных природных факторов и условие
предопределяющих засорение добытых углей при разработк
запасов придонной части мульды на шахтах Воркутског
месторождения;

исследование влияния технологических схем и параметро выемочных участков на показатели качества угля;

анализ известных способов снижения зольности угля очистных забоях и технологической сети шахт и оценк целесообразности их применения в условиях шахт ОА("Воркутауголь";

разработка рекомендаций и предложений по техническом совершенствованию типовых технологических модулей и звенье подземного комплекса угольных шахт,"обеспечивающих снижение: усреднение зольности горной массы, выдаваемой из шахты.

Основная идея работы. Параметры технологических схеї угольных шахт необходимо определять с учетом закономерноете: формирования зольности горной массы в очистном забое различных звеньях подземной транспортной сети.

Методы исследований. При проведении исследованиі использован комплексный метод исследований, включающи; анализ и обобщение данных о влиянии горно-геологических j горнотехнических факторов на показатели качества угля; шахтны исследования динамики грузопотоков на различных этапах и формирования; математическое моделирование горнотехнически

итуаций. Данные шахтных исследований случайных процессов брабатывались с использованием методов математической гатистики и теории вероятности. Защищаемые положения:

1. За счет совершенствования фактически сложившихся
зхнологических схем зольность горной массы, выдаваемой на
оверхность перспективными шахтами ОАО "Воркутауголь", может
ыть снижена на 25-30%, в том числе: за счет повышения
ффективности управления кровлей в лавах на 10-12%; за счет
одернизации подземных транспортных сетей шахт на 15-18%.
[ижние границы снижения зольности горной массы определяются
олевым участием пластов в добыче и пластовой зольностью,
реднестатистические величины которой для пластов Мощный,
ройной и Четвертый составляет соответственно 13-14%, 12-18% и
0-22%.

2. Принципиальным требованием при разработке
ероприятий по повышению качества добываемого угля следует
читать отказ от присечки пород ложной кровли очистными
омбайнами. Задачу поддержания ложной кровли необходимо
ешать на основе технических и организационных мероприятий,
ключающих оставление временных защитных пачек угля у кровли
азрабатываемого пласта с последующим обрушением этих пачек на
авный конвейер после выполнения ими своих функций.

3. На действующих горизонтах шахт, характеризующихся
евозможностью быстрого изменения ранее принятых
ространственно-планировочных решений по подготовке и
фаботке пластов, существенное снижение зольности добываемого
гля может быть достигнуто путем модернизации транспортных
зтей шахт на основе временных и стационарных накопительных
ункеров, обеспечивающих селективно-порционное разделение угля

пород, поступающих из лав, проходческих забоев и мест ведения емонтно-восстановительных работ.

Достоверность научных положений, выводов и екомендаций обеспечивается большим объемом шахтных сследований, проведенных для широкого диапазона горно-

геологических и горнотехнических условий; удовлетворительно сходимостью фактических и прогнозируемых показателей зольност горной массы в различных звеньях транспортной сети шахть апробацией основных результатов исследований производственных условиях.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Установлены характер и степень влияния горш геологических и технических факторов на нижние границ снижения зольности горной массы в различных звенья технологической схемы шахты.

Предложена физическая модель процесса формирования последующего управляемого скалывания на лавный конвейе предохранительной угольной пачки, оставляемой дг предотвращения обрушений пород "ложной" кровли в зоне выемк пласта.

Практическая значимость работы:

Сформулированы принципы компоновки сетей ПОДЗЄМНОІ
транспорта на основе временных и стационарных бункеро!
обеспечивающих снижение зольности горной массы;

предложен и обоснован эффективный вариаь модернизации схемы подземного транспорта шахты "Северная" целью адаптирования ее к селективно-порционному раздельное транспортированию угля и породы;

доказано преимущество технологических схем ведет очистных работ с удержанием или самообрушением ложной кровл по сравнению с применяемой на шахтах ОАО "Воркутауголі технологией совместной выемки комбайном угольного пласта пород ложной кровли;

установлены средние численные значения приращени зольности горной массы в различных звеньях технологически схемы шахты дифференцированно по источникам поступления.

Реализация результатов исследований. Разработанные пр
проведении исследований практические рекомендації

использованы при модернизации технологических схем шахт ОА "Воркутауголь", а также в качестве методической базы пр

оделировании подземных грузопотоков в условиях одготавливаемых горизонтов. Установленные зависимости широко спользуются в учебном процессе при подготовке специалистов эрного профиля.

Апробация работы. Основные результаты исследований эклады вались и получили положительную оценку на технических эветах в ОАО "Воркутауголь", на ежегодных конференциях олодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение" }