Экономико-математическая модель ЭММ вскрытия локального выемочного участка ограниченных размеров для прирезки дополнительных запасов угля к основному полю шахты

1. Экономико-математическая модель ЭММ вскрытия локального выемочного участка ограниченных размеров для прирезки дополнительных запасов угля к основному полю шахты

Необходимость прирезки дополнительных запасов угля на шахтах, как правило, связана с доработкой ранее отведенных запасов угля на основном выемочном поле, т.к. в противном случае возникает необходимость её закрытия. При закрытии шахт наиболее уязвимыми являются города и поселки, построенные для трудящихся рядом с градообразующими шахтами являющимися единственным или основным производственным предприятием. В случае закрытия таких шахт создается сложное социально-экономическое положение населения, а именно – трудящихся непосредственно на шахте, а также на предприятиях в сфере обслуживания населения: по ремонту горного оборудования, по обслуживанию дорог и электросетей, детские сады, поликлиники и больницы; бытовые комбинаты, различные магазины и киоски; жилищные конторы и т.д. (Приложение 1.1).

В разрабатываемой ЭММ рассматривается случай, когда шахта, находящихся на стадии доработки запасов угля на основном выемочном поле (например, на участке А), производит прирезку дополнительных  запасов угля расположенных близко или весьма отдаленно (например, на участке Б) (рис. 1.1.1.1 и 1.1.1.2). В этом случае шахта дорабатывающая запасы угля на участке А производит вскрытие прилегающих дополнительных запасов угля на участке Б. При этом возникает необходимость выбора экономически рациональной схемы вскрытия прирезаемого локального участка Б.

1.1. Краткая горно-геологическая характеристика моделируемого месторождения угля

Месторождение угля представлено двумя ограниченными по размеру угленосными участками А и Б. Угольные пласты залегают в коренных породах, которые располагаются под песчанно-глинистыми наносами средней высотой Н_н измеряемой по вертикали от земной поверхности до коренных пород. На выходах коренных пород и пластов под наносы имеется зона окисленного угля средней высотой Н_о содержащая угли с низкой теплотворной способностью не имеющие промышленного значения и не извлекаемые. Пласты угля на участках А и Б залегают под углами соответственно α₁ и α₂ нормальной мощностью m₁, m₂, m₃, …, т_i (где i – порядковый номер пласта). Мощность междупластья M₁, M₂, M₃, …, M_i-1 измеряется по нормали между каждым последующим пластом и предыдущим.

1.2. Сравниваемые варианты схем вскрытия локального участка ограниченных размеров 

На выбор схемы вскрытия прирезаемых запасов угля на участке Б к действующему участку А влияют следующие факторы:

- схема вскрытия действующего участке А;

- расстояние L между действующим участком А и прирезаемым участком Б;

- горно-геологическая характеристика прирезаемого участка Б (угол залегания пластов α, мощность пластов m_i и мощность междупластья М_i-1).

1.2.1. Краткая характеристика вариантов схем вскрытия

выемочного поля шахты

Вскрытие выемочного поля шахты включает проведение комплекса горных выработок обеспечивающих доступ к полезному ископаемому – к угольным пластам, проводимых на высоту рабочего горизонта Н_г, в крест простирания пластов и по их простиранию. В разрабатываемой модели рассматриваются и сравниваются два варианта схем вскрытия прирезаемого локального участка Б, который расположен на некотором расстоянии L от основного (действующего) участка А шахты:

Вариант №1. Отдельная схема вскрытия участка Б, в которой участок Б вскрываются горными выработками не зависимыми от действующего участка А, что не предполагает зависимости инвестиционных затрат от расстояния L между участками.

Вариант №2. Совместная схема вскрытия участка Б, производится удлинением – горизонтных квершлагов действующего участка А, что предполагает зависимость инвестиционных затрат от расстояния L между участками А и Б.

1.2.2. Вертикальная схема вскрытия выемочного поля

Вертикальные схемы вскрытия участков А и Б по вариантам №1 и №2 имеют общие технологические признаки, позволяющие провести их описание на примере одного из участков. Например для разработки участка А на поверхности шахты строится комплекс зданий и сооружений, именуемый промплощадкой 1.1, необходимый для её эксплуатации в течение всего срока службы до полной отработки запасов угля. 

Выемочное поле шахты вскрывается непосредственно с территории промплощадки тремя вертикальными стволами, которые проходят через песчанно-глинистые наносы и коренные углесодержащие породы, и имеют индивидуальное назначение:

- вентиляционный ствол 1.2 обеспечивает выдачу из шахты отработанной (исходящей) струи воздуха, поэтому проходится до верхнего вентиляционного горизонта гор О₁;

- скиповой ствол 1.3 обеспечивает подачу в шахту свежей струи воздуха, а также скиповой подъем добываемого угля на поверхность, поэтому проходится до откаточного горизонта гор О₂;

- клетевой ствол 1.4 обеспечивает спуск (подъем) людей и грузов, поэтому проходится до откаточного горизонта – гор О₂ через вентиляционный горизонт гор О₁.

Разница между отметками гор О₁ и гор О₂ задает высоту Н_г первого рабочего горизонта шахты. На вентиляционном гор О₁ и откаточном гор О₂ горизонтах проходятся выработки обеспечивающие транспортные развязки спускаемых грузов, а также поднимаемого угля и породы, именуемые околоствольными дворами 1.7.