Oбщая характеристика работы
Актуальность темы. До 1990 г. Практически все отрасли промышленности и бытовой сектор использовали природный газ. С распадом Советского Союза Украина лишилась источников, поставляющих газ и другие энергоресурсы, что нарушило энергетическую стабильность и ухудшило состояние экономики. Пока идут поиски альтернативных энергоносителей, бесспорным их заменителем в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве является уголь, запасами которого Украина располагает в достаточном количестве.
К 1990 г. 256 шахт Украины добывали 280 млн.т угля в год и почти 60% его обогащалось на 56 фабриках. В настоящее время выдается нагора до 80 млн.т угля, число шахт уменьшилось почти вдвое, а обогатительных фабрик – незначительно. Причин такого резкого упадка объёмов добычи и всей угольной промышленности много. Безусловно, главная причина – смена социального устройства государства. Изменение социальной структуры отразилось на выполнении проектных работ. В частности, иными стали требования к качеству продукции угольных предприятий. Если пользоваться нормативными материалами, то добывающие и обогатительные предприятия представляют одни и те же характеристики угля по-разному. В практических взаимоотношениях шахт-поставщиков, обогатительных фабрик, ТЭС и других потребителей имеют место существенные неувязки с качеством и количеством. Поэтому при разработке проектов приходится согласовывать характеристики соответствующими способами.
Дабы избежать таких разногласий, необходимо заранее более точно прогнозировать те или иные изменения качественных характеристик угля (зольность, сернистость, выход летучих веществ, влажность), а также следить за теми или иными отклонениями в процессе выемки угля.
Будущая магистерская работа посвящена выявлению зависимостей между морфологией и качественными характеристиками угольного пласта. В качестве объекта исследования выступает угольный пласт l4 (Коксовый, марка Ж-К) , в частности, западный участок его эксплуатации на поле АП «Шахта им. А.Ф. Засядько».
Изучение данной темы является весьма актуальным, так как остро стоит вопрос об уменьшении затрат на обогащение угля, а также о повышении параметров качества его до необходимых для того, чтобы продавать продукт не только на национальном рынке, но и на международном. Данные, полученные в результате проделанной работы, в дальнейшем предприятие может использовать при составлении прогноза по ведению горных работ.
Главная проблематика состоит в том, что выемочный механизм (комбайн УКД-200/250 , с минимальным захватом исполнительного органа 0,99 м), при утонении пласта захватывает и извлекает лишние «порции» пород почвы и кровли. Таким образом, извлекаемый уголь «засоряется», что влечет за собой повышение зольности и сернистости, а значит – увеличиваются расходы на обогащение, чтобы уголь довести до кондиционных показателей качества.
Цель исследования – выявить закономерности изменения мощности и возможные его причины, а также определить взаимосвязь этих отклонений с колебаниями значений параметров качества угля (зольность, сернистость, выход летучих).
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие основные задачи: 1) изучить фактические материалы, которые собраны во время доразведки шахтного поля и по ходу отработки пласта l4; 2) оценить полноту проведенных исследований и лабораторных испытаний угля на содержание золы и серы; 3) исследовать геологическую обстановку района и участка работ; 4) произвести обработку фактических данных согласно выбранной методике; 5) выявить и объяснить связи качественных характеристик между собой и каждые в отдельности с мощностью пласта; 6) провести аналогию и сравнить пласт l4 с пластом l1, разрабатываемом на поле шахты; 7) дать прогноз распределения показателей и рекомендации по поводу улучшения ведения выемочных работ.
Объектом исследования является поле шахты имени А.Ф.Засядько, в частности – его западная часть, где расположены подземные горные выработки по изучаемому пласту l4.
Предмет исследования – участок работ лавы 2, 3 и 4, на которых производится выемка угля пласта l4.
Методы исследований: статистические (обработка данных в пакете SPSS), корреляционны анализ, пространственный анализ (построение карт в пакете Surfer), графические, экспериментальный, геофизический, аналитический.
Научная новизна работы: получена новая методика прогнозирования качественных характеристик угольных пластов, позволяющая адаптировать её к сложным геологическим условиям Донбасса; выявлены закономерности влияния изменения мощности пласта на его показатели качественные.
Практическая значимость работы заключается в том, что результаты магистерской диссертации могут быть учтены в методических рекомендациях по оценке степени воздействия изменения морфологии пласта l4.на ведение горных работ, а также внедрены в производство на других шахтах Донбасского региона и страны.
Личный вклад автора в работу состоит в том, что были обработаны экспериментальные данные по ранее не применяемой на шахте методике, а также интерпретированы результаты обработки.
Апробация результатов работы на предприятии АП «Шахта им. А.Ф.Засядько» не производилась, так как работа находится на стадии написания и будет завершена к 01.12.2008г.
Публикация на данную тему находится в печати издания «Сборник докладов Международной геологической конференции «Перспективы развития минералого-сырьевой базы Украины и мира», посвященная к юбилею профессора Бориса Семеновича Панова». Тема статьи: Влияние изменения морфологии угольного пласта на его параметры качества. Авторы: доц. Панов Ю.Б., ст. гр. ГР-07м Хоружая Е.В., глав. геолог АП «Шахта им. А.Ф. Засядько» Ткаченко А.В.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов и списка использованной литературы, включая рисунки, гистограммы и таблицы.
Содержание работы
Во введении представлены цели, задачи и методы исследований, а также актуальность их проведения.
Первая глава магистерской работы содержит сведения по истории изученности, геологическому строению, стратиграфии, литологии и тектонике Донецко-Макеевского района. Донецко-Макеевский угленосный район размещается на южном крыле Кальмиус-Торецкой котловины. В геологическом строении района берут участие отложения среднего и верхнего карбона, почти повсюду перекрыты четвертичными, а местами палеогеновыми отложениями. В крайней западной части района на размытой поверхности карбона залегают породы триасового и мелового века. Район находится в пределах Донецкой области, площадь его составляет 3170 км2. Большая часть района расположена на южном склоне главного донецкого водораздела в области верховьев рек, которые протекают до Азовского моря (Кальмиус, Глечик), до Днепра (Вовча), до Северского Донца (Кривой Торец). В районе интенсивно развиты угольная, металлургическая, машиностроительная, коксохимическая и др. области тяжелой промышленности. Площадь района покрыта густой сетью железных и автомобильных дорог. Начало изучения района относится к первой половине XІX в. В 1892 году группа сотрудников Геологического комитета под руководством Л. И. Лутугина приступила к геологической съемке Донбасса в М 1:42000. У 1930 - 1940 гг. на всей площади района была сделана крупномасштабная съемка. В данное время эта площадь разведана до глубины 1200 - 1600 м, а отдельные участки пройдены до глубины 2000 м. Район осваивается промышленностью более 100 лет.
Вторая глава посвящена описанию геологического строения самого месторождения на поле шахты им. А.Ф.Засядько. Начало геологического изучения и промышленного освоения площади относится к 70-80гг 18-го века. Год сдачи шахты в эксплуатацию – 1958г., дата последней реконструкции – 2002г. Поле шахты им. А.Ф. Засядько расположено в центральной части Донецко-Макеевского геологопромышленного района и сложено отложениями среднего карбона свит С25, С26 и С27 и частью свиты С31. Каменноугольные отложения представлены чередованием различных по мощности песчаников, алевролитов и аргиллитов, вмещающих сравнительно маломощные пласты известняков и углей. Породы карбона прикрыты более молодыми образованиями четвертичного, реже палеогенового возрастов.
В третьей главе приводится характеристика показателей качества угля (мощность, зольность, сернистость, выход летучих веществ, влажность), а также их промышленные кондиции. Рассмотрена ранее применяемая методика определения зольности угольных пластов по методу естественной гамма-активности. Анализируются качественные характеристики пласта l4 и l1, проводится аналогия между ними и общая тенденция их изменения. Кроме того в главе представлена связь исследуемых показателей с метанообильностью угольных пачек.
Четвёртая глава содержит сведения о проведенных расчётах на базе исходных материалов, таблицы полученных статистических данных, результаты корреляционного анализа, а также построены карты распределения показателей качества (см. рис.1) и гистограммы. На картограммах представлены контуры мощностей, зольности, сернистости, скважины, из которых отбирали керн на пробы и наложены тектонические нарушения.
В пятой главе интерпретируются и анализируются полученные результаты эксперимента. Все полученные цифровые данные необходимо сопоставить с картами, так можно наглядно проследить изменчивость каждого показателя и, соответственно, сделать более обоснованные выводы. Сделан предварительный прогноз «поведения» показателей качества угольного пласта l4 в связи с изменением мощности пласта. В главе также даны рекомендации по поводу дальнейшего ведения выемочных работ.
Библиографический список
1. Выполнить прогноз показателей качества угля на 2001г., отгружаемого шахтами ХК «Октябрьуголь»: Отчет о НИР/ М-во образования и науки Украины, ДонГТУ; Руководитель Папушин Ю. - х/т 2000 – 80. – Донецк, 2000. – 45с.
2. Панов Б.С. Современное состояние и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса Донецкой области на период до 2020 года/ Б.С. Панов, Ю.Б. Панов//Металл и литьё Украины. – 2004. - №3, №4. – с.15-17.
3. Кущ О.А.Современное состояние угольной промышленности Донбасса и его минерально-сырьевой базы и задачи геологического обеспечения развития угольной промышленности/ О.А. Кущ, А.Н. Лубочников, Б.С. Панов//Донбасс – 2002: наука і техніка виробництва/ Донец. Нац.. техн.. ун-т та ін.. – Донецьк, 2002. – с.101 – 105.
4. Геологический отчет о переоценке запасов Куйбышевского комплекса (восточная часть)./ Кондакова И.С., Сапрыкина М.А., Абаянцева Э.А., Тарасенко О.И., Трубка Н.К. Министерство угольной промышленности. Донецк, 1978. – 540с.
5. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Под ред. И.А. Кузнецова. Том 1, Москва, 1963г.
6. Геологiчнi роботі на вугледобувніх пiдприсмствах Украiни: Iнструкцiя: Керiвн. норматив. док. М-ва паліва та енергетіки Украiни КД 12.06.204 - 99. Чинній вiд 2001 - 07 - 01/Розроб.: М.Я.Азаров, А.В.Анциферов та iн. - Донецьк: ТОВ «АЛАН», 2001. - 384с.
7. Новые научные разработки для угольной промышленности / В.Н.Недолужко, А.П.Гудаков, З.В.Багмут и др.//Уголь Украины.-2008.-№1.-50с.
8. Опробование и достоверность качества угля/ А.П.Левандович, Г.Г Милькович//Уголь Украины.-2007.-№2.-50с.