А. М. Газалиев ректор, академик нан рк, д



жүктеу 5.01 Kb.

бет5/23
Дата22.04.2017
өлшемі5.01 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23

Раздел  «Машиностроение.  Металлургия» 

 
 
 
«Тепе-теңдік»  кӛміртексіздену  және  осыған  байла-
нысты  шлак  «кӛбігінің»  түзілу  жылдамдығы  тек  атмо-
сферамен  түйіскен  шекарасындағы  оттегінің  парциал-
дық  қысымына  да  тәуелді  болып  келетіні  экспери-
менттермен  анықталды.  Бұл  қайнау  үстіндегі  металл 
айнасын,  құймақалыптың  үстіңгі  бет  жағынан  жапы-
рақ  экран  салып  жауып,  атмосфераның  тотықтырғыш 
әсерінен  оқшаулау  эксперименттерімен  дәлелденді. 
Сонымен  кӛміртектің  0,07-0,08%  мӛлшеріндегі  «лик-
вациялық»  кӛміртексіздену  кӛрсеткіші  0,19-0,20  кг/т 
құрайды  және  кӛміртексізденудің  орташа  кӛрсеткішін 
0,14-0,12кг  /т  деңгейінде  сақтап  тұрғанда  «тепе-тең-
дікті»  кӛміртексізденуден  0,04-0,05кг/т-ға  асып  түседі 
(3-сурет).   
«Тепе-теңдік  кӛміртексіздену  деңгейінің  тӛмен-
деуі  шлак  «кӛбігінің»  түзілген  мӛлшерінің  және  оның 
тотықтырғыш  потенциалының  едәуір  тӛмендеуімен 
дәлелденеді  (3-кесте).  Металдың  тотықтырғышсыз 
атмосферада  қайнағандағы  «ликвациялық»  кӛміртек-
сізденуінің  «тепе-теңдік»  кӛміртексіздену  қатынасы-
нан  арта  түсуі,  болаттың  ауада қайнауымен салыстыр-
ғандағы  құйымның  шеттік  аймағындағы  кӛпіршіксіз 
қабықшасының,  құйымның  50  және  95%  биіктігінің 
деңгейлерінде  7  және  4  мм  қалыңдыққа  ӛсуіне  мүм -
кіндік  береді. 
Кристалдану  шебіндегі  оттектің  балансын  сарапқа 
салу  және  жүргізілген  зерттеулер  нәтижелері  оттектің 
«тепе-теңдік»  кӛміртексізденуге  келіп  түсуін  шектеу 
болатта  еріген  оттекті  мейлінше  толық  пайдалануға 
және  оттек  пен  азоттың  орташа мӛлшерін тӛмендетуге 
қолайлы  жағдай  жасайды (4-кесте). 
Мысалы,  тәжірибелік  құймалар  алынған  жапырақ 
рулонды  орамды  прокат  тілігінің  орталық  аймағында 
оттек  мӛлшері  0,016-0,25%-ды,  ал  шеттік  аймағында 
-
болды. 
Қож  «кӛбігінің»  мӛлшері  мен  оның  тотықтырғыш 
потенциалының  (4-кесте)  және  оны  болат  экрандар-
дың  оқлаулағыш  әсерінің  есебімен  сұйық  күйде  ұстап 
тұру  болаттың  металл  емес  енбелермен  ластануының 
тӛмендеуіне  мүмкіндік  береді.  Бұл  шлак  «кӛбігінің» 
қалқып  шыққан  металл  емес  енбелерге  ассимиляция-
лану  қасиеттері  жақсы,  оның  тығыздығы  аз  болған-
дықтан  құйманың  іштік  кӛлеміне  батырып  әкетуін 
жою,  сонымен  қатар  «ликвациялық»  кӛміртексіздену 
жылдамдығының  шлак-металл  шекарасына  енбелерді 
итеріп  шығару  (шеттетудің)  жылдамдығының  кӛтері-
лу себебінде жүреді. 
 
-кесте  –  Құйманың  бас  бӛлігінен  5,50,95  %  қабат  деңгейіндегі  қабық  аймағында  металдың  химиялық  құрамы -
ның, газқаныққандығының,  макроқұрылымның ӛзгеруі 
Кӛрсеткіштер 
Тәжірибелік технология 
Қазіргі технология 
Құйма қабатының  деңгейі  % 
Құйма қабатының  деңгейі  % 
 
 
 
 
 
 
Металдың химиялық  құрамы, % 
Кӛміртек 
 
 
 
 
 
 
Марганец 
 
 
 
 
 
 
Фосфор 
 
 
 
 
 
 
Күкірт 
 
 
 
 
 
 
Оттек 
 
 
 
 
 
 
Азот 
 
 
 
 
 
 
Шеттік аймақтың  макроқұрылымы 
Қабықшаның 
қалыңдығы, мм 
Кӛбіктер жоқ 
-
 
-
 
Кӛбіктер жоқ 
-
 
-
 
 
 
 
 
Кӛбіктің ұзындығы, мм 
Кӛбіктер жоқ 
-
 
-
 
Кӛбіктер жоқ 
-
 
-
 
 
 
 
 
Кӛбіктің диаметрі,  мм 
Кӛбіктер жоқ 
-
 
-
 
Кӛбіктер жоқ 
-
 
-
 
 
 
 
 
Қабықшаның  күйі 
тығыз 
тығыз 
Майда қуыстар 
Тығыз 
тығыз 
Майда қуыстар 
*алымында  – параметрлердің минимал-максимал  мағыналары, бӛлгіштердің орташа мағынасы. 
-кесте  – Болаттың  құйып алғаннан  құймақалыпты  жапқанға дейінгі  химиялық  құрамының ӛзгеруі 
Балқы 
маныңш
артты 
№ 
Құю 
темпе-
ратура-
сы, ºС 
Құйма 
қалып 
тарды 
жабу 
уақыты 
Балқыма 
Балқыма 
Қатты-сұйық  аймақ 
Тікелей таратып  
құйғаннан  кейін 
Құймақалыпты   
жабардың алдында 
Құймақалыпты   
жабардың алдында 
[C],%  [M n],%  [Si],%  [O],%  [C],%  [M n],%  [Si],%  [O],%  [C],%  [M n],%  [Si],%  [O],% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Сӛйтіп,  болаттың  қайнауын  тотықтырғышсыз 
атмосферада  ұйымдастыру  металдың  екіншілей  тоты-
ғуын  жоюға,  «ликвациялық»  кӛміртексізденудің  дең-
гейін  кӛтеруге,  сонымен  құйманың  қабықтық  аймағы-

Раздел  «Машиностроение.  Металлургия» 

 
 
 
ның  құрылымын  жақсартуға,  металдың  металл  емес 
енбелерімен  ластануын  және  болаттағы  оттек  пен 
азоттың  мӛлшерін тӛмендетуге  мүмкіндік  береді. 

Раздел  «Машиностроение.  Металлургия» 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Раздел 3 
 
Геотехнологии. Безопасность 
жизнедеятельности 
 
 
 
 
 
УДК 622.831 
 
Факторы, определяющие эффективность 
ведения подземных горных работ 
 
В.Ф. ДЕМИН, д.т.н., профессор,  каф. РМПИ, 
М.М. БАЙМУЛЬДИН, начальник отдела ИиПР, 
Т.В. ДЕМИНА, к.т.н., ст. преподаватель  РАиОТ, 
Е.Г. СУРОВ, ст. науч. сотрудник, 
К.К. КУШЕКОВ, ст. научн. сотрудник, 
Карагандинский  государственный  технический  университет 
 
Ключевые  слова:  выработка,  анкерная  крепь,  фактор,  эффективность,  добыча,  исследование, 
технологические схемы, крепление.
 
 
ост 
глубины 
горных 
работ 
и 
уход 
от 
первоначальной  отработки  запасов,  залегающих  в 
более  благоприятных  условиях  эксплуатации,  влечет 
за  собой  развитие  осложняющих  факторов  ведения 
горных  работ:  повышение  газоносности  угольных 
пластов  (на  0,2-0,9%);  снижение  средней  вынимаемой 
мощности  (на  0,1-0,15м);  увеличение  зольности 
вынимаемой  горной  массы  (на  0,4-1,2%);  рост 
удельного  объема  проходки  на  1000  т  добычи  (на  0,6-
,0м/1000т), 
что, 
безусловно, 
будет 
повышать 
себестоимость  добычи  и  ее  капиталоемкость  и 
потребует 
новых 
подходов 
для 
обеспечения 
конкурентоспособности продукции на рынке. 
Ухудшающие  факторы  ведения  горных  работ, 
которые  в  ближайшей  перпективе  встретятся  при 
работе 
шахт 
Угольного 
департамента 
АО 
«АрселорМиттал  Темиртау»,  приведены  в  таблице  1. 
К 
ним 
относятся 
(в 
динамике): 
повышение 
газоносности  угольных  пластов  в  1,3  раза,  снижение 
средней  вынимаемой  мощности  на  80%,  увеличение 
зольности  вынимаемой  горной  массы  на  2,0-2,5%, 
увеличение  удельного  объема  проходки  на  1000  т 
добычи на 25%.   
 
Таблица 1 – Ухудшающие  факторы ведения  горных  работ на шахтах  АО «АрселорМиттал  Темиртау» 
№ п/п 
Наименование  факторов 
Ед. изм. 
Год 
 
 
 
 
Повышение газоносности  угольных пластов 
м /т 
 
 
 
Р
 

Раздел  «Геотехнологии.  Безопасность  жизнедеятельности» 

 
 
 
 
Снижение  средней вынимаемой  мощности 
м 
 
 
 
 
Увеличение зольности вынимаемой  горной массы 

 
 
 
 
Увеличение удельного объема проходки на 1000 т добычи 
м/1000т 
 
 
 
 
Для  того  чтобы  технология  подземных  горных 
работ 
осуществлялась, 
необходима 
реализация 
структурной  схемы
  технологии  ведения  подземных  горных 
работ
,  представленной  на  рисунке  1.  В  противном 
случае  технология  горных  работ в замкнутом цикле не 
может быть осуществлена. 
На  рисунке  2  представлен  производственный  цикл 
добычи  угля  из  лавы  и  подготовки  фронта  очистных 
работ  для  следующей  лавы,  который  показывает,  что 
этот  период  растягивается  на  срок  до  пяти  лет  и 
требует  своевременной  подготовки  запасов  для 
ведения  горных  работ и добычи угля. 
При этом основными факторами, сдерживающими 
достижение  показателей  по  добыче  угля,  являются: 
простои  очистных  забоев  по  причине  изношенности 
горношахтного  оборудования  и  его  несоответствия 
горнотехническим  условиям  (90  %);  простои  на 
концевых  операциях  и  на  крепление  горных 
выработок,  в  т.ч.  поддерживаемых  (8  %);  простои 
технологических 
комплексов, 
в 
т.ч. 
скиповых 
угольных 
подъѐмов 
(0,05 
%); 
простои 
на 
проветривание (1,5  %). 
Сравнительный  анализ  аварийности  очистного 
оборудования  по  шахтам  Угольного  департамента 
показывает  рост  аварийности  в  2011  г.  (почти  в  3 раза 
по  сравнению  с  2010г.),  в  т.ч.  особенно по ленточным 
конвейерам  (почти  в  7  раз  по  сравнению  с  2010г.), 
электрооборудованию 
(в 
2,8 
раза), 
очистным 
комбайнам (в 3 раза). 
Технологическими  мерами,  направленными  на 
увеличение  нагрузки  и  снижение  себестоимости  угля, 
являются:  снижение  газоносности  угля  с 18 до 12 м /т; 
переход  на  отработку  запасов  с  оставлением  целиков 
угля  (сокращение  численности  рабочих,  занятых  на 
восстановлении 
горных 
выработок); 
замена 
изношенного  оборудования  на  новое;  переход  на 
крепление  выработок  анкерами;  применение    крепей  
сопряжения 
 
 
Рисунок 1 – Принципиальная схема технологии ведения подземных горных работ 
 
Наименование  работ 
Период работы 
1 год 
2 год 
3 год 
4 год 
5 год 

II 
III 
IV 

II 
III  IV 

II 
III  IV 

II 
III  IV 

II 
III  IV 
 
Строительство горизонта 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Проходка (подготовка лавы 
взамен отрабатываемой) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Дегазация пласта 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Монтаж лавы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Работа лавы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Демонтаж  лавы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Проходка (подготовка 
следующей лавы) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Дегазация пласта 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Раздел  «Геотехнологии.  Безопасность  жизнедеятельности» 

 
 
 
 
Монтаж следующей лавы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Работа следующей лавы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Демонтаж  лавы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 2 – Производственный  цикл добычи угля из лавы 
и  концевых  секций  (сокращение численности рабочих, 
занятых  на  концевых  операциях);  переход  на 
механизированные 
крепи 
с 
электро- 
и 
гидроуправлением 
и 
автоматизацией 
производственных 
процессов 
(сокращение 
численности  работающих  в  лаве);  применение  для 
доставки 
подвесных 
дизельных 
локомотивов 
(сокращение  численности  рабочих  на  доставке),  что  в 
1,3-1,4  раза  увеличит  нагрузку  на  очистной  забой  и 
повлечет  снижение трудоемкости работ и уменьшение 
количества  работающих  в  лаве  и  на  сопряжениях  в 
1,6-1,7 
раза. 
Также 
прогрессивным 
является 
применение  современной  техники  для  монтажа-
демонтажа  очистных  забоев,  проведение  выработок 
более  высокого  сечения, что уменьшит число рабочих 
на  монтаже-демонтаже  в  1,25  раза и даст возможность 
увеличения  объемов  добычи  угля  и  нагрузки  на 
очистной забой в 1,3-1,4  раза. 
Важным  показателем  совершенствования  горного 
хозяйства  шахт  является  сокращение  удельных 
объемов 
проведения 
подготовительных 
горных 
выработок.  Этот  показатель  тем  ниже,  чем  больше 
длина  очистных  забоев,  доля  повторно  используемых 
выработок и протяженность  выемочных полей.  
Для  своевременного  воспроизводства  фронта 
очистных  работ  применяется  только  комбайновая 
проходка  горных  выработок  и  исключен  опасный  и 
трудоемкий 
буровзрывной 
способ. 
Внедряется 
технология  анкерного  крепления  выработок  и  с 
использованием  бурильных  установок  и  химических 
ампул.  Применение  наиболее  распространенной  в 
бассейне  арочно-рамной крепи не позволяет повысить 
темпы 
проходки 
и 
производительность 
труда 
проходчиков,  снизить  металлоемкость  крепи,  ее 
стоимость  и  применить  комплексную  механизацию 
работ по поддержанию  горных  выработок. 
Из-за  большого  числа  элементов  и  расхода 
металла  этой  крепи  невозможно  создать  эффективные 
средства  механизации  для  ее  возведения,  а  высокий 
коэффициент 
аэродинамического 
сопротивления 
увеличивает 
расход 
электроэнергии, 
ухудшает 
качество  проветривания  по  сечению  выработок.  Их 
возведение 
является 
плохо 
поддающимся 
механизации 
трудоемким 
процессом. 
Материалоемкость 
крепей 
снижает 
технико-
экономические  показатели  проходки  и  в  значительной 
степени сдерживает  темпы проведения выработок. 
Применение  анкерной  крепи  на  шахтах  стран  с 
развитой 
угледобывающей 
промышленностью 
позволило 
в 
5-10 
раз 
уменьшить 
расход 
металлопроката,  бетона,  леса;  в  3-5  раз  повысить 
производительность  работ  при  креплении  выработок; 
в  2-3  раза  повысить  темпы  проходки;  вдвое  сократить 
затраты  на  крепление  и поддержание крепи в рабочем 
состоянии во время эксплуатации. 
Важную  роль  в  повышении  эффективности 
горного  производства  играет  решение  проблемы 
совершенствования 
технологии 
крепления 
и 
надежного  поддержания  выработок.  Затраты  на 
проведение  выемочных  выработок  достаточно  велики 
и  составляют  15-20%  от  себестоимости  добычи. 
Устойчивое 
поддержание 
подготовительных 
выработок  также  требует  значительных  затрат  на  их 
ремонт  как  до,  так  и  после  ввода  в  эксплуатацию 
очистных  забоев,  которые  достигают  15-20%  от 
стоимости 
проведения 
горных 
выработок. 
На 
существующих  в  бассейне  глубинах  разработки  (600-
850  м)  современными  крепями  невозможно  добиться 
безремонтного  поддержания  выработок.  В  настоящее 
время  на  больших  глубинах  разработки  пластов  в 
Карагандинском  бассейне  кратность  перекрепления 
выемочных  выработок  достигает  величины  2, 3 и даже 
4.  В  целом  расходы  на  поддержание  увеличиваются  с 
ростом  глубины  и  составляют  от  общих  расходов  на 
малых  глубинах  4-5%,  а  на  больших  –  до  15%. 
Поэтому  проблема  охраны и поддержания выем очных 
выработок  на  большой  глубине  в  Карагандинском 
бассейне  становится  ключевой  в  общей  цепи 
технологии  добычи угля. 
Одним  из  рациональных  путей  улучшения 
состояния  выработок  и  экономии  материальных 
ресурсов является применение анкерной крепи. Объем 
внедрения  анкерного  крепления  выработок  на  шахтах 
угольного 
департамента 
АО 
«АрселорМиттал 
Темиртау»  составляет  12%  в  чистом  виде  и  42%  – 
смешанной крепи (рисунок 3). 
В  связи с распространением технологии анкерного 
крепления  сократились  расходы на крепление, объемы 
транспортировки 
материалов, 
повысилась 
безопасность  работ,  эффективность  использования 
сечения  выработок,  упростились  концевые  операции 
на сопряжениях  лав  с примыкающими выработками. 
 
 
Рисунок 3 – Объемы проведения горных  выработок 
 
Общая  протяженность  поддерживаемых  горных 
выработок  по  шахтам  УД  АО  «АрселорМиттал 
Темиртау»  на  01.01.2011  г.  составила  698,8  км,  из 
которых 
используется 
663,7 
км, 
остальные 
изолированы  и  законсервированы.  Большая  часть 
выработок 
закреплена 
рамной 
металлоарочной 
0
5000
10000
15000
20000
25000
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
год
м
чистая 
смешанная

Раздел  «Геотехнологии.  Безопасность  жизнедеятельности» 

 
 
 
крепью.  Горные  выработки,  не  соответствующие 
паспорту,  составляют  2,6%,  из  них  большая  часть  не 
соответствует  по  сечению  –  62,2%  выработок.  Доля 
горных  выработок,  не  соответствующих  паспорту,  по 
высоте  и  зазорам,  примерно,  одинаковое  –  по  19,6%. 
Протяженность 
поддерживаемых 
выработок 
по 
восьми  шахтам УД АО «АрселорМиттал Темиртау» за 
последние  годы  ежегодно  сокращалась  на  135-165  км. 
На  каждую  лаву  приходится  в  среднем  59,2 км горных 
выработок. 
Существующие 
удельные 
темпы 
погашения  выработок  постоянно  снижаются.  Так,  по 
отношению  к  предыдущему  году  за  2009  г.  по  УД 
снизились  на  4,9%.  Анализ  объемов  поддерживаемых 
горных  выработок  в  Карагандинском  бассейне 
показывает, 
что 
наиболее 
часто 
в 
неудовлетворительном 
состоянии 
находятся 
подготовительные 
выработки, 
примыкающие 
к 
очистному забою. 
Объем  горных  выработок,  приходящихся  на  одну 
шахту,  составляет  около  87,4  км  или  66  м  на  1000  т 
добычи,  при  средних  объемах  погашения  6,3-24,2  км 
или  в  среднем 10 км горных выработок на одну шахту. 
С  переходом  на  прогрессивные  технологические 
схемы  отработки  угольных  пластов  с  высокой 
степенью  концентрации  ведения  горных  работ  можно 
существенно 
сократить 
объем 
обслуживающих 
выработок  на одну лаву. Резко выраженная негативная 
тенденция 
по 
росту 
трудоемкости  работ  на 
содержании  и  ремонте  горных  выработок  также 
требует  ее  преодоления.  Из  анализа  существующего 
положения,  при  котором  потенциальные возможности 
комплексно-механизированных  забоев  растут,  одной 
из  основных  причин  возникновения  внелавных 
простоев  является  неудовлетворительное  состояние 
участковых  подготовительных  выработок,  вызванное, 
в  первую  очередь,  ухудшением  горно-геологических 
условий  с  ростом  глубины  горных  работ  и 
увеличением 
протяженности 
воздухоподводящих 
путей. 
Объемы 
проведения 
горных 
выработок 
различными  видами  крепления  на  шахтах  УД  АО 
«АрселорМиттал  Темиртау»  представлены  на рисунке 
 
Стоимость  1  пог.  м  ($)  проведения  горных 
выработок 
различными 
видами 
крепления 
представлена  на рисунке 5. 
 
Рисунок 4 – Объемы проведения горных  выработок 
различными видами крепления  на шахтах  УД АО 
«АрселорМиттал Темиртау»  
 
При  использовании  анкерной  крепи  экономия 
затрат  составляет  250-350  $  США  на  1  м выработки по 
сравнению 
с 
арочной 
крепью. 
На 
шахтах 
Карагандинского  бассейна  затраты  на  крепление  1  м 
выработки  площадью  сечения  14,4  м   составляют 
анкерной  крепью  –  50-65,  анкерной  в  сочетании  с 
рамной  крепью  –  60-80,  металлической  арочной  –  75-
100  тыс.  тенге. 
Бенчмаркингом 
установлено 
снижение 
себестоимости  проведения  горных  выработок  при 
применении  анкерной  крепи  на  шахтах  УД  АО 
«АрселорМиттал  Темиртау».  Достигаются:  экономия 
финансовых 
средств; 
cнижение 
трудозатрат; 
увеличение  темпов  проходческих  работ;  безопасное 
ведение  проходческих  работ;  усиление  сопряжений; 
бурение лобовин и разрывов на сопряжениях  лав. 
Финансовые  средства  (тыс.  $),  затраченные  на 
проведение  горных  выработок,  представлены  на 
рисунке 6. 
 
 
Рисунок 5 – Стоимость  1 пог. м ($) проведения горных  выработок различными видами крепления   
 

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал