Галинов Всеволод Юрьевич. Научно-техническое обоснование повышения эффективности технологии отвалообразования на угольных разрезах На примере разработки Уртуйского буроугольного месторождения

Краткое описание

ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГАЛИНОВ Всеволод Юрьевич
Научно-техническое обоснование повышения эффективности технологии отвалообразования на угольных разрезах (на примере разработки Уртуйского буроугольного
месторождения)
Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (подземная,
>'
открытая и строительная)»
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: Чл.-корр. РАЕН, д.т.н. проф. Ю.М. Овешников Научный консультант: к.т.н., доц. В.А. Бабелло
Чита 2002
СОДЕРЖАНИЕ
Введение............................................................................................. 2
Глава 1. Состояние изученности проблемы управления отвалами
открытых горных работ и технологий отвалообразования......................... 15
1.1. Анализ основных принципов управления отвалами открытых горных пород 15
1.2. Аналитический обзор научно-технических публикаций и ранее
выполненных исследований в области совершенствования технологий отвалообразования и управления отвалами................................................ 20
1.3. Состояние проблемы управления отвалами и технологией
отвалообразования на угольных разрезах Забайкалья................................. 22
Глава 2. Исследование и анализ инженерно-геологических условий, обеспечивающих устойчивость отвалов...................................................... 38
2.1. Анализ факторов, влияющих на устойчивость отвалов открытых
горных работ................................................................................................ 38
2.2. Исследование и анализ устойчивости «Внутреннего» и внешнего
«Восточного» отвалов Уртуйского разреза ОАО «ППГХО»....................... 50
2.3. Лабораторные исследования основных расчетных характеристик
физико-механических свойств отвальных пород........................................ 61
Выводы.............................................................................................. 69
Глава 3. Теоретическое и экспериментальное обоснование рациональных параметров карьерных отвалов и технологий
отвалообразования на угольных разрезах................................................... 72
3.1. Разработка комплексной методики экспериментальных
исследований по определению параметров устойчивости отвалов............. 72
3.2. Технические средства и методы обеспечения повышения
эффективности технологии отвалообразования на угольных разрезах....... 82

о л Л>.Д.

Изыскание

путей

увеличения

емкости

отвалов......

........... .113

3.3.1. Аналитические исследования массива отвальных . пород армированного участка «Внутреннего» отвала методом конечных
элементов................................................. !................................................ 113
3..3.2. Совершенствование схем армированного участка
«Внутреннего» отвала трассовыми тяжами............................................... 120
3.3.3. Расчетные методы и рекомендации по увеличению емкостей
отвалов «Восточный» и «Внутренний»..................................................... 123
Выводы....... '................................................................................... 137
Глава 4. Разработка, внедрение методических основ натурных исследований прочностных характеристик отвальных пород и практическая реализация результатов исследований и их эффективность............................................................. 140
4.1. Разработка методики проведения экспериментальных работ по
определению основных характеристик отвальных пород в полевых условиях..: .................................................................. 140
4.2. Промышленная апробация и внедрение в производство
методических основ натурных исследований прочностных характеристик отвальных пород............................................. N......................................................... 146
4.3. Практическая реализация предложенных технологий внутреннего
и внешнего отвалообразований и их экономическая эффективность........ 149
Заключение...................................................................................... 152
Список литературы.......................................................................... 154
Приложения
1. Акты внедрения в производство.
2. Акт внедрения в учебный процесс.
3. Протоколы заседания НТС ОАО «ППГХО». .
4. Копии патентов.
5. Копии результатов лабораторных исследований.
Копии «Разработка системы дренирования внутреннего отвала на разрезе «Уртуйский».

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполненных исследований и обоснований автором решена актуальная научно-производственная задача повышения эффективности технологии отвалообразования путем управления геомеханическими процессами в отвалах на основе достоверной информации о физико-механических свойствах горных пород и реализации организационно-технологических и технических решений упорядоченной отсыпки пород в отвалы, осушению отвалов и креплению приоткосной зоны ярусов, имеющей существенное значение для открытой разработки угольных месторождений.
Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:
1. Для горно-технических условий Уртуйского'угольного разреза решена научно-техническая задача водопонижения путем сооружения разработанной системы дренирования отвала и пропуска вод, что позволило значительно повысить устойчивость внутреннего отвала и его емкость.
2. Разработана комплексная методика определения физико­механических свойств отвальных пород в натурных условиях и внедрена в производство с помощью мобильно-рычажной и универсальной гидравлической установок, позволяющих с высокой степенью достоверности определять механические свойства отвальных пород.
3. Проведена сравнительная оценка результатов определений физико-механических свойств отвальных пород, выполненных в ЦНИИ ОАО «ППГХО» и в натурных условиях с помощью разработанных установок.
4. Методом численного моделирования напряженно­деформированного состояния массива отвальных пород установлены зависимости предельно высоты отвалов от угла наклона при различных

литологических составах отсыпаемых пород и обоснованы способы уменьшения величины напряжений и зон их концентрации.
5. Установлены зависимости мощности дренажного слоя в основании отвала от водопроницаемости и гранулометрического состава дренирующих пород.
6. Предложена новая схема армирования отвального массива, позволяющая увеличить емкость отвала при безусловном обеспечении его устойчивости.
Разработана и реализована эффективная технология отвалообразования, учитывающая особенности неупорядоченной отсыпки отвальных пород и позволившая сократить расстояние транспортировки для «Внешнего» отвала с 4,6 до 1,6 км, а для «Внутреннего» с 3,5 до 1,6 км; фактическая экономическая эффективность составила соответственно - 17413016 рублей и 15391398 рублей