Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

В умовах трансформаційної економіки неминуче виникають кризові ситуації, як для системи в цілому, так і для окремих господарюючих об'єктів. Так при реструктуризації вугільної промисловості в цілому, так і окремих складових її частин, виникають проблеми із збільшенням економічної привабливості підприємства вугільної промисловості.

Протягом багатьох років Донецька область була лідером у галузі видобутку та переробки корисних копалин. Що зумовило швидкі темпи промислового зростання і все більшої інтенсифікації споживання природних ресурсів. Але вже до 2000 - х років більшість промислових запасів Донецького басейну, що знаходяться на невеликих глибинах залягання, були відпрацьовані. Це дало стимул до перегляду державної політики у сфері видобутку природних ресурсів у цілому, і вугілля зокрема. Так з'явилася ідея «реструктуризації» вугільної промисловості в Україні. Закриваючи або передаючи збиткові шахти у приватні руки держава, вирішує дві головні проблеми: припиняє дотаційне фінансування закритих шахт і знімає з себе відповідальність за передані в приватні руки державні шахти. У результаті закриття вугільних підприємств, стало збільшуватися кількість депресійних регіонів Донецької області. Що в свою чергу тягне за собою деградацію населення в даних регіонах.

1. Актуальність теми

Питання підвищення економічної стійкості вугледобувної промисловості, на основі комплексного і більш повного використання корисних копалин, отримують все більший розвиток в дослідженнях останніх років.

Таким чином, формування принципів сталого розвитку підприємства, в умовах трансформаційної економіки, має грунтуватися на принципах більш повного і раціонального природокористування.

Виходячи з вищесказаного шахту слід розглядати як підприємство з комплексної видобутку корисних копалин, до яких відносять вугілля, воду, порід і газ.

2. Мета, ідея роботи і завдання дослідження

2.1 мета дослідження

Метою дослідження є вибір і обгрунтування екологічно безпечних технологічних рішень з вилученя списаних у втрати запасів вугілля та використання штучних споруд з вміщуючих порід в шахті для досягнення максимальних екологічних, економічних і безпечних результатів при їх застосуванні.

2.2 Задачі дослідження

Основні задачиі дослідження:

  1. Розкрити теоретичні та практичні основи комплексного використання запасів вугілля і породи;
  2. Обгрунтувати напрямки раціональної повноти вилучення запасів вугілля;
  3. Аналіз напрямків раціонального використання породи;
  4. Розробити технологічні рішення при видобутку списаних у втрати запасів вугілля;
  5. Провести аналіз застосування основних технологічних рішень при закладці виробленого простору;
  6. Обгрунтування еколого-економічних і соціальних наслідків технологічних рішень при видобутку, списаних у втрати запасів вугілля і закладці виробленого простору.

2.3 Ідея роботи

Ідея роботи полягає в комплексному застосуванні екологічно безпечних технологічних рішень вилучення списаних у втрати запасів вугілля і використання штучних споруд з вміщуючих порід в шахті.

об'єкт дослідження: комплексне використання природних ресурсів

предмет дослідження: більш повне вилучення вугілля і раціональне використання породи

2.4 Основні методи дослідження

Рішення поставлених завдань здійснюється аналітично, шляхом узагальнення відомої науково-технічної інформації, методом економіко-математичного моделювання, статистичним методом і методом прогнозування.

3. Аналіз досліджень в області комплексного використання ресурсів вугільного родовища.

Дослідженню проблеми підвищення повноти вилучення та раціонального використання природних ресурсів присвячені праці А.С.Астахова, AA Борисова, A.C. Бурчакова, В.Л. Корнілкова, ГГ. Литвинського, P.A. Фрумкіна, Н.Н.Фотіева, Г.Г. Штумпф, В.Д. Ялевского, Г.В. Лаврик, М.А. Малишева, О.С. Малкіна, А.Г. Саламатіна, ВВ. Агафонова, С.Г.Страданченко, B.І.Саричева, І.І.Савіна, А.Ю.Дюпіна, Н.І.Іванова, А.Д. Шумкина та ін

У статті «Перспективи бурошнековогоспособа виїмки вугілля на шахтах російського Донбасу» авторами Н.В.Тітовим, В.І.Кочергіним, В.А. Курнаковим був проведений аналіз результатів випробувань комплексу безлюдної виїмки (КБВ) «Вектор» в ВКШ-02 ш. «Аютінская». Дано рекомендації щодо застосування бурошнековий способу виїмки вугілля на шахтах Російського Донбасу.[1]

Стаття Ходирєва Е.Д. і Філатова В.Ф. «Технічні та технологічні рішення УкрНДМІ в області бурошнековий технології виїмки вугілля» були розглянуті розробки УкрНДМІ в області бурошнековий виїмки вугілля, захищені патентами України, спрямовані на його вдосконалення і розширення області застосування.[2]

Російський вчений Ісаєнко А.В. у своїй дисертації розглянув технології закладки вертикальних виробок горілими породами, зміцненими в'язким елементом.

У навчальному посібнику «Основи проектування технології безлюдної виїмки вугілля» К.Ф. Сапицький, В.Д. Мороз детально розглядають способи видобутку вугілля на тонких і дуже тонких пластах, а також способи і технології закладки виробленого простору[3]

Як видно з вище перерахованого, даної проблематики присвячено достатню кількість наукових розробок, які були впроваджені на шахтах в т.ч. Донбасу.

4. Вибір об'єкта досліджень і оцінка екологічної ситуації в зоні впливу підприємства.

Макіївський регіон є частиною Донецького мегаполісу, на території якого знаходяться більше 4-х тисяч підприємств. Найбільш розвиненим є гірничодобувна та переробна промисловість, а також коксохімічна і металургійна. Промислова розвиненість регіону надає величезне навантаження на навколишнє природне середовище.

Основними джерелами забруднення на території Макіївки є 3 підприємства металургії і металообробки, 2 коксохімічних підприємства, 22 шахти, що діють або закриваються, 2 автотранспортних підприємства, 2 збагачувальних фабрики. У межах міста розміщені 120 породних відвалів, 14 з яких мають вогнища горіння.

Наявність у місті вугільних, металургійних і коксохімічних підприємств призвело за багато років до накопичення великих обсягів промислових відходів та забруднення великих територій. Сьогодні у відвалах, шламонакопичувачах і териконах знаходиться 367,4 млн. тонн відходів, які становлять 8,7% відходів Донецької області. [4]

Територіально розглянуте підприємство знаходиться в м. Макіївка Донецької області, в селищі Холодна Балка. За свою довгу виробничу діяльність шахта відпрацювала велика кількість пластів потужністю від 0,5 до 1,2 м.

Шахта «Холодна Балка» є підприємством з видобутку кам'яного вугілля, що використовується в теплоенергетичної сфері регіону. Видобуте вугілля відправляється на Вузлівська центральну збагачувальну фабрику (ЦЗФ), ЦЗФ Україна, ТОВ «ДОК», д ля збагачення і подальшого транспортування концентрату на Старобешевську, Криворізьку, Зміївську ТЕС.

Шахтне поле розташоване в межах Південного крила Кальміус-Торецька улоговини і охоплює значну частину Ряснянської синкліналі, яка називається мульда «Вербова». Запаси по пласту h10в розташовані по простяганню на ділянці між Дулінськім і Марківським надвігамі, а так само Марківської флексур. На північ ділянку обмежується надвигом «Подовжнім», який є найбільш крупним.

Шахта об'єднує поля колишніх шахт № 3, № 2, № 10 та «Південної», на балансі шахти знаходяться пласти k4н, h10 /, h10в, g2. Запаси по шахтах № 2 та № 10 повністю відпрацьовані, в даний час ведуться роботи по пласту h10в на горизонті 750 м.

Робота будь-якого підприємства з видобутку корисних копалин пов'язана з негативним впливом на навколишнє середовище: атмосферу, гідросферу, грунт, ландшафт і надра. Проведемо аналіз еколого-економічної діяльності підприємства.[5]

Під час роботи шахти в атмосферу викидається щорічно близько 13 тис. тонн шкідливих речовин, основними з яких є метан, діоксид вуглецю, викиди речовин у вигляді зважених твердих частинок.

У результаті ведення гірничих робіт та інших технологічних процесів виникають відходи виробництва. Основним видом промислових відходів є порода, яка вивозиться на діючий породний відвал № 14 на проммайданчику шахти «Південна», в якому на початок 2013 року вже накопичений 23 * 106 тонн. До кінця року на відвал було вивезено ще 0,2 млн. тонн породи від 0,237 млн. добутої. Перероблено породи 0,03 млн. тонн, залишено на підприємстві 0,007 млн. тонн.

Шахта «Холодна Балка» є містоутворюючим підприємством, тому поруч з нею розташовується житлова забудова, що, безсумнівно, впливає на екологічні критерії пред'являються підприємству.

Розглядаючи, екологічну ситуацію міста в цілому варто відзначити, поступове відновлення навколишнього середовища, через закриття або зниження виробничої потужності великих забруднювачів.

Об'єктом дослідження є підприємство по видобутку вугілля, ВП «Шахта« Холодна Балка », що знаходиться в місті Макіївка.

Предметом дослідження є процеси:

Оцінюючи екологічну ситуацію в зоні розташування підприємства, слід зазначити такі екологічні проблеми регіону:

5. Вибір та обгрунтування застосування існуючих технологічних рішень, щодо раціонального використання природних ресурсів (вугілля і породи).

Вугілля - це комплексне енергетичне і хімічне сировину, яке може бути використане в багатьох галузях промисловості. В останні роки обсяги видобутку вугілля значно знизилися. Видобуток впав більш ніж в 5-ть разів, на увазі різних причин, але, в основному, через закриття чи консервації вугільних підприємств

Таким чином, вирішення проблеми більш повного та комплексного використання списаних запасів вугілля, буде давати можливість для збільшення рентабельності вугільного підприємства. Що є досить актуальним завданням, оскільки за статистики термін дії шахти в середньому становить близько 60-75 років, практично 70% шахт відпрацювали чи допрацьовують свої запаси.

У сформованих умовах, одним з основних напрямків більш повного та комплексного використання списаних запасів вугілля, збільшення загальної рентабельності виробництва та зниження соціальної напруженості в шахтарських регіонах є диверсифікованості

Згідно з даними отриманими при проходженні практики на ОП «Шахта Холодна Балка», у разі відпрацювання забалансових запасів термін служби шахти збільшиться з 112 років до 158 років, при коефіцієнті використання запасів рівному рівним 0,68. Розрахунки наведено нижче.

Строк дії шахти розраховується за формулою:

Строк дії шахти

где - это період підготовки шахти, от 3 до 5 лет;

- это період закриття шахти, от 3 до 5 лет;

- это період функціонування шахти, який розраховується за формулою:

період функціонування шахти

где - промислові запаси шахтного поля, тис.т

- втрати в ціликах, тис.т

- годовий видобуток вугілля, тис.т. Розраховується за формулою:

годовий видобуток вугілля

где - добовий видобуток вугілля по шахті, тон/доб

- число робочих днів в році, = 300 днів

розрахунок
розрахунок

Розрахуємо коефіцієнт використання корисної копалини за формулою:

коефіцієнт використання
коефіцієнт використання

Для більш повного та комплексного використання списаних у цілики запасів вугілля, можна застосувати наступні основні технологічні схеми безлюдної виїмки. Перша технологічна схема базується на застосуванні буро-шнекових установок. (см. рис. 1) БША предназначены для выемки угля без присутствия человека в очистном забое, на пластах мощностью 0,6…0,85м с углом падения до 150. Они рекомендуются для выемки, в первую очередь, пластов со слабыми породами кровли и с геологическими нарушениями.

Данные установки можно так же использовать для частичного погашения охранных целиков различного назначения. Фактические потери угля при данной технологии выемки могут составить 20-30%.

Вторая технологическая схема безлюдной выемки осуществляется с помощью скреперо – струга. В данной схеме можно выделить два способа ведения добычи угля:

-отработка тонких и весьма тонких пластов камерой–лавой шириной до 20 м и с оставлением целика шириной до 4–х метров; (см.рис.2)

БША
Рисунок 1 – Схема бурошнекової установки БШУ: 1-пульт керування машиною; 2-машина; 3-монорейковий гідравлічний підіймач; 4-секція спариного шнекового бура; 5-бурова коронка; 6-дволанцюговий конвеєр; 7-розпірні домкрати; 8-гусеничні траки ходової частини машини.
отработка тонких пластов камерой – лавой
Рисунок 2 –Технологічна схема безлюдної виїмки скрепер-струговою установкою в лавах - камерах: 1-приводна станція; 2-скрепер; 3-скреперні ящики; 4-обводна станція; 5-рабоча камера; 6-цілик; 7-відпрацьована камера; 8-нарізний комбайн; 9-конвейерный штрек; 10-вентиляційний штрек.

-виїмка лавою з частковою або повною закладкою виробленого простору. (см.рис.3) Для закладки використовується транспортно - формуюча приставка для доставки породи у вироблений простір і спорудженню опорних смуг.

выемка лавой с частичной или полной закладкой выработанного пространства
Рисунок 3 – Технологічна схема безлюдної виїмки з викладкою породних смуг. 1-приводна станція; 2-скреперний ящик; 3-породна приставка; 4-породний конвейер; 5-кріплення сполучення з обвідною станцією; 6-породна полоса; 7-полоса, що викладається; 8-вугільний конвейер; 9-залізобетонні плити.

Роблячи висновок з вище перерахованого, можемо сказати, що для найбільш повного і раціонального використання списаних у цілики запасів доцільно приймати другу технологічну схему, із застосуванням скреперами - струга виїмкою лавою з частковою або повною закладкою виробленого простору.[6]

При даній схемі розробки списаних запасів, виймаючи цілики і укладаючи на їх місце породу або породні опорні смуги, ми вирішуємо дві найважливіші проблеми гірничого виробництва. Такі як:


1. Дотримання правил безпеки та охорони праці, а також підтримання гірничих виробок;

2. Збільшення видобутку корисної копалини на пластах малої потужності і в складних геологічних умовах.

6. Обгрунтування і вдосконалення технологічних рішень щодо раціонального використання вугілля і породи.

Основоположні напрямки підвищення економічності підприємств вугільної промисловості знаходять своє вираження в принципах раціонального природокористування: підвищення повноти вилучення, комплексного і раціонального використання запасів вугільного родовища.

Передові шахти з високим ступенем технологічності ведення робіт, як правило, не вимагають високих капітальних витрат на впровадження технологічних процесів, забезпечують більш повне вилучення корисної копалини.

Аналіз показує, що застосовувані техніка і технологія вуглевидобутку, як правило, обумовлювали значні втрати вугілля за площею, потужності пласта і значними були втрати при розробці пластів, що знаходяться в зоні і поза зоною впливу очисних робіт.

Основними показниками, що характеризують повноту вилучення корисної копалини: коефіцієнт вилучення запасів і втрати,%.

коефициент исспользования породы

потери


где
Dв.к.к – кількість видобутої корисної копалини на певній ділянці за певний період часу, т;
Zб.з – обсяг погашених балансових запасів, т;
Пв.б.з – сумарні втрати балансових запасів, т.

Втрати балансових запасів у галузях добувної промисловості, коливаються в широких межах, змінюючись від 2 до 50% і більше. Вони залежать від виду родовища, застосовуваних способів і систем розробки, цінності сировини, гірничо-геологічних та інших умов експлуатації. Основні джерела і причини виникаючих необгрунтованих втрат вельми різноманітні. З них виділяють наступні:

Нерідко втрати корисних копалин відбуваються з організаційних та економічних причин. Серед них відзначають наступні: недостатня економічна зацікавленість і відповідальність підприємств у зменшенні втрат запасів, слабка технічна оснащеність гірничих підприємств сучасними засобами обліку кількості та якості видобутих корисних копалин у масиві і відбитому стані, недоліки геолого-маркшейдерського обслуговування гірничих робіт.

При визначенні втрат останні можуть характеризуватися як безповоротні ( позабалансові ), проектні та надпроектні (ненормовані). Якщо перший вид втрат пов'язаний з об'єктивними показниками, що характеризують якість і потужність прийнятих до відпрацювання вугільних пластів, а останній зумовлюється стохастическими причинами , що виникають в процесі експлуатації родовища, то проектні втрати нормуються регламентуючими документами і при достатньому обгрунтуванні можуть бути скориговані. До цих втрат відносяться втрати в бар'єрних ( біля кордонів шахтних полів , блоків) і запобіжних ( для охорони стволів і виробок з тривалим терміном: служби ) цілинах, у геологічних порушень, в охоронних ( під природними та інженерними спорудами на поверхні) цілинах, планові експлуатаційні втрати (залежно від потужності , системи розробки та підготовки).

Наличие охранных и защитных целиков в шахтном поле различного предназначения в основном обуславливается особенностями современных технологий отработки угольных запасов и высокой степенью застройки подрабатываемых территорий.

Неповна виїмка запасів веде до НЕ раціонального використання корисної копалини (Кисп <0,6) і значного прямому економічному збитку, що полягає в збільшенні витрат на 1 т видобутих запасів за рахунок зростання непродуктивних витрат на геологорозвідувальні роботи, проектування і будівництво шахти, проведення і підтримання гірничих виробок та ін.

Списані в втрати запаси викликають особливий інтерес з технологічної, економічної та екологічної точок зору, так як вони є повністю розкритими необхідної топологічної мережею виробок загальношахтної інфраструктури і є частково підготовленими до очисної виїмки.   Що дає можливість відпрацювання вугільних ціликів з уже вироблених ділянок, шляхом перекріплення гірничих виробок

Існує методологічна і технологічна бази для проведення процесів раціоналізації вугільної галузі України.

Розроблені системи відпрацювання вугільних пластів з мінімізацією втрат у цілинах, різного призначення, але вони, як правило, застосовні лише для розтину нових вугільних горизонтів.

Способи видобування ціликів на відпрацьованих пластах, як правило, зводяться до відновлення виробок, їх перекріплення, або проведенню відсутніх, і поступового витяганню корисної копалини з застосуванням різного устаткування.

Для відпрацювання в першу чергу беруть цілики, які використовуються для охорони дільничних гірничих виробок. [7] Під час виїмки цілика, виявляється істотний вплив на формування гірського тиску, і його перерозподіл, що несе в собі можливість руйнування гірського масиву, прилеглих гірських виробок. Для запобігання цій ситуації, можливе використання нетрадиційних способів управління гірським тиском. Вибір способу багато в чому залежить від гірничо-геологічних характеристик залягання пласта і вмещающіхпород, способу і системи розробки, обладнанням очисного забою та ін.

Дослідниками передбачається оцінити основні способи відпрацювання та закладки відпрацьованого вугільного цілика. Загальні вихідні дані, прийнятого до розробки ділянки, розглянуті в таблиці 1.


№ п/п Назва показника Одиниці вимірювання Числове значення
1 Пласт К5
2 Середя потужність пласта м 0,67
3 Кут нахилу пласта град 3
4 Марка вугілля ПС
5 Параметри цілика
1. Розмір по падінню м 110
2. Розмір по простяганню м 45
3. Площа цілика м2 4950
4. Об'єм цілика м3 4477,3
5. Довжина очистного вибою м 110

Виходячи з даних наведених у таблиці 1, пропонується провести аналіз технологічних схем, апробованих 1,2 і пропонованої 3.

Технологическая схема №1
Рисунок 4 – Технологическая схема №1 «перекріплення гірничої виробки з попутним витяганням вугілля бурошнековою установкою БУГ-2 і закладка пробурених свердловин Пневмоустановкою «Титан».

Технологическая схема №2
Рисунок 5 – Технологическая схема №2 «перекріплення гірничої виробки з попутним витяганням вугілля відбійними молотками і закладка виробленого простору Пневмоустановка «Титан»

Технологическая схема №3
Рисунок 6 – Технологическая схема №3 «перекріплення гірничої виробки з попутним витяганням вугілля відбійними молотками і закладка виробленого простору модулями з бутостійок».

Особливу увагу слід приділити закладці відпрацьованого цілика в третій схемі. Існують різні варіанти комбінування буто-елементів у виробленому просторі: буто-стійка, буто-органка, буто-костер. Всі три варіанти комбінацій представлені на рис. 7-9

Буто-стойка
Рисунок 7 – Схема возведення бутостійки

Буто-органка
Рисунок 8 – Схема возведення буто-органки

Буто-костёр
Рисунок 9 – Схема возведення буто-костра

У результаті експертної оцінки отримані дані представлені в таблиці 2.


Показники Технологічна схема №1 Технологічна схема №2 Технологічна схема №3
Кількість запасів вугілля у цілику, т 6715,95
Втрати к.к. під час її видобутку,% 35 5 5
Довжина очистного вибою, м 110
Втрати, підчас розміщення породи у виробленому просторі,% 35 5 35
Час відпрацьовування цілика,доба 55 62 62
Кількість породи, що розміщується у виробленому просторі, м3 2910 4253,4 3805,7

Висновки

В результаті досліджень виявлено:

Отримано результати:

Можливе становлення депресивних регіонів за рахунок розвитку мережі нових вугледобувних підприємств, основним технологічним процесом яких, є видобуток списаних у втрати запасів вугілля і раціонального використання природних ресурсів.

Перелік посилань

  1. Титов Н.В., Кочергин В.И., Турук Ю.В., Курнаков В.А. Перспективы бурошнекового способа выемки угля на шахтах российского Донбасса. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.siurgtu.ru/...>
  2. Ходырев Е.Д., Филатов В.Ф.Технические и технологические решения УКРНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dspace.nbuv.gov.ua/
  3. Основы проектирования технологии безлюдной выемки угля: Учеб.пособие/ К.Ф. Сапицкий, В.Д. Мороз. – К.:УМК ВО. 1991. – 132с
  4. Доклад о состоянии окружающей среды города Макеевки. Под редакцией Г. Аверина, Макеевка, 2008. – 84с
  5. Поліщук Т.Д., Шафоростова М.М. Еколого - економічний аналіз природокористування на шахті Холодна Балка Комплексне використання природних ресурсів / Матерiали V регіональної наукової конференції студентів та аспірантів. — Донецьк, ДонНТУ — 2012, с. 108-112.

  6. Поліщук Т.Д., Артамонов В.М. Вибір та обґрунтування маловідходних технологій під час видобутку корисних копалин. Комплексне використання природних ресурсів / Матерiали VI регіональної наукової конференції студентів та аспірантів. — Донецьк, ДонНТУ — 2013, с. 18-24.
  7. Полищук Т.Д., Шафоростова М.Н. Эколого-экономическое обоснование выбора технологической схемы разработки угольного целика. Екологічні проблеми паливно-енергетичного комплексу / Матерiали V регіональної наукової конференції аспірантів і студентiв. — Донецьк, ДонНТУ — 2014, 61-65 с.