ВЕСТНИК КУЗБАССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

В статье рассмотрена концепция Майнинга 6.0 как будущей технологической платформы развития отраслей горнодобывающего комплекса в условиях усиления призывов и действий разных стран - производителей и потребителей угля - к сокращению до нулевого уровня выбросов парниковых газов и борьбе с изменением климата, наряду с усилиями по обеспечению доступа развивающихся стран к дешевой энергии (цели устойчивого развития ООН). Выделены технологические отличия Майнинга 6.0 от платформ Майнинг 5.0 (с характерной человекоцентричностью развития) и Майнинг 4.0 (ориентированного на максимальный рост производительности), связанные с природоцентричным вектором цифровой трансформации. Соединение цифровых технологий Майнинга 6.0 с традиционной геотехнологией (открытой, подземной) рассматривается в статье как возможность достижения во многом взаимоисключаемых целей устойчивого развития ООН - борьбы с изменением климата и справедливым обеспечением доступной энергией развитых и развивающихся стран. Авторы обосновывают неизбежность перехода к человекоцентричному, а затем и к природоцентричному технологическому развитию добычи угля в будущем результатами анализа динамики добычи угля в России и в мире, а также производительности труда и воздействия на окружающую среду. Авторы связывают перспективы сохранения роли угля как доступного энергоносителя в будущем с ростом производительности добывающих предприятий и экологическим вектором развития технологий его добычи на новой цифровой основе.

Подземные транспортные коммуникации (тоннели и метрополитены) в современном мире являются неотъемлемой частью городской и междугородней инфраструктуры. С каждым годом потребность в сооружении подобных объектов возрастает и на этом фоне происходит рост реализации все новых проектов. Технология проходки напрямую влияет на качество, стоимость, скорость и безопасность ведения работ. В данной статье речь пойдет про особенности горного способа с применением буровзрывных работ (БВР), на примере строительства железнодорожного тоннеля. Будет обозначена проблематика, с которой сталкиваются строители, в первичном обобщении сформулированы задачи по каждому рассмотренному аспекту и намечены пути их решения. Рассмотрены факторы, которые влияют на выбор способа проходки тоннелей и сопутствующих горных выработок, с кратким описанием каждой применяемой технологии. Показаны проблемные ситуации, возникающие при производстве проходческих работ. Выполнен анализ влияния обозначенной проблематики на циклограмму производства работ и описаны причины ее возникновения с приложением фотоматериалов. Рассмотрен каждый параметр применяемого паспорта БВР, варианты его корректировки в различных горно-геологических условиях, а также показана зависимость его составления от современного уровня научно-технического прогресса. На основании рассмотренных данных сформированы критерии, которым должны удовлетворять применяемые методы, для исключения обозначенных недочетов. Спрогнозированы перспективы развития различных отраслей науки с качественным изменением методологического подхода для достижения представленной модели ведения горных работ. Внедрение предложенных мероприятий предполагает комплексное повышение эффективности применения способа БВР при прохождении любых горных выработок, а не только подземных транспортных коммуникаций.

В общей технологической политике производства открытой угледобычи существуют устойчивые тенденции к рациональному сочетанию добычи твердых полезных ископаемых и бережливому отношению к окружающей среде. Тем не менее, к существенным недостаткам применяемых систем и технологий относят отсыпку внешних отвалов, влекущих отчуждение земель и большую дальность транспортирования вскрышных пород карьерным автотранспортом. В целом это приводит к росту затрат на добычу. Значительная доля угольных месторождений, отрабатываемых открытым способом, в Кузбассе представлена наклонными и крутопадающими свитами пластов. Выполненные проекты для некоторых разрезов предусматривают применение ресурсосберегающих технологических решений с внутренним отвалообразованием, основывающихся на применении транспортных способов разработки забойной стороны карьерного поля, при которых вся вскрыша из забоев перевозится во внутренний отвал автосамосвалами, что снижает эффективность горных работ. В данной публикации рассматривается возможность применения для вышеуказанных условий менее затратной бестранспортной технологии. Использование данного способа как в производственной, так и в проектной практике сдерживается отсутствием всесторонней методической базы. К примеру, не даны рекомендации по оценке глубины сооружения первоначальной выработки под внутренний отвал, не определен режим горных работ и т. п. В статье решаются промежуточные задачи установления предварительных технических границ бестранспортной технологии перемещения вскрышных пород из забоя во внутренний отвал при углубочно-сплошной системе открытой разработки наклонных и крутопадающих угольных залежей, определенных посредством выполнения горно-геометрического анализа.

Угольные месторождения Кузнецкого бассейна, разрабатываемые открытым способом, характеризуются сложными условиями с большой протяженностью при значительной глубине залегания свиты пластов, различной их мощностью и углом падения, высокой крепостью вмещающих пород и других. В геолого-экономических районах бассейна в основном представлены месторождения с залеганием свиты пластов от пологого до крутопадающего. Общей чертой недостатков существующих технологий служит рост текущего коэффициента вскрыши при углублении горных работ, что предполагает для поддержания достигнутых технико-экономических показателей деятельности горнодобывающих предприятий увеличение числа горнотранспортного оборудования, но это не всегда при существующих принципах организации работ внутри рабочей зоны карьерного поля позволяет изменить ситуацию. В настоящей публикации основное внимание направлено на выполнение анализа горнотехнических условий отработки свиты пологих пластов, который показал, что существующие подходы не в полной мере удовлетворяют сформулированным требованиям к технологии разработки для обеспечения полной, экономически эффективной и безопасной отработки запасов угля в граничных контурах разреза. Это послужило основанием для выполнения исследования, направленного на создание условий эффективной и максимально возможной экологической безопасности при оптимизации интегральных показателей эффективности при отработке месторождения в граничных контурах разреза посредством обоснования режима горных работ. Объектом графоаналитического моделирования являются пологопадающие залежи, расположенные в центральной и южной части бассейна. Таким образом, целью настоящего исследования является разработка основных принципов формирования структурных схем очередности отработки карьерных полей угольных разрезов.

Предложен вариант системы подэтажной отработки с торцовым выпуском руды в условиях применения на глубоких горизонтах, разработана модель и дано геомеханическое обоснование геотехнологии на этапах развития фронта очистных работ с учетом максимального количества влияющих параметров выемки. Рассмотрены поля концентрации напряжений при различных горнотехнических ситуациях по критериям Кулона-Мора и Друкера-Прагера с учетом нарушенности массива горных пород. Для установления зон возможных разрушений массива горных пород использовались значения сцеплений и угла внутреннего трения пород с учетом их структурного ослабления. Показано, что формируемое напряженно-деформированное состояние в конструктивных элементах геотехнологии не является критическим, так как величины действующих напряжений не превышают пределы их деформационно-прочностных характеристик по условиям сжатия, растяжения и сдвига горных пород. Выявлены прогнозируемые участки потерь устойчивости горных пород в районе эксплуатируемых участков при изменении направления фронта выемки руды относительно ориентации природных тектонических напряжений. Установлено, что при переходе на большие глубины следует за критический признак обоснования геотехнологии принять условие достаточной устойчивости массива. Предложены конструктивные параметры и элементы геотехнологии в условиях Кукисвумчоррского и Юкспорского месторождений. Выполнен комплекс исследований по геомеханическому обоснованию системы разработки подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды применительно к горно-геологическим условиям Кукисвумчоррского и Юкспорского месторождений. Предложены безопасные параметры освоения системы разработки с торцовым выпуском руды (в крест и по простиранию рудных тел) и фронта горных работ вышележащего горизонта относительно нижнего. В случаях уточнения физико-механических и деформационно-прочностных свойств руд и пород, а также литологии массива при переходе работ на глубокие горизонты параметры геотехнологии следует скорректировать в соответствии с полученными данными

В настоящее время на открытых горных работах уникальным и практически единственным высокоэффективным способом подготовки скальных пород к выемке является их разрушение энергией взрыва. Забойка скважин является одной из составляющих конструкции скважинных зарядов. В статье приводится обоснование актуальности забойки скважин в зависимости от параметров буровзрывных работ и свойств горного массива посредством проведения производства экспериментальных взрывов на открытых горных работах. В целях уточнения актуальности забойки скважин на разрезе «Буреинский-2» АО «Ургалуголь» и «Маломырском руднике» ГК «Атлас Майнинг» проведена серия опытно-промышленных взрывов, где были зафиксированы основные данные исследуемых блоков (производительность экскаватора, глубина скважин, длина заряда и недозаряда скважин, скорость детонации заряда ВВ, вычислена скорость продольной волны в горном массиве). Исследования показали, что применение забойки становится менее эффективным при определенных условиях, а именно при балансе факторов - увеличении скорости распространения продольных волн в горном массиве, снижении скорости детонации заряда взрывчатого вещества, уменьшении длины свободной от заряда верхней части скважины, увеличении длины верхней части столба заряда, начиная от места установки боевика, и удельного интервала замедления по диагонали сетки скважин, равного или превышающего 4,9 мс/м. На основании проведенных экспериментов установлено, что при удельном диагональном интервале замедления 4,9 мс/м и выше эффективность забойки снижается, особенно если коэффициент эффективности забойки (nэз) превышает единицу. Для определения целесообразности использования забойки необходимо учитывать различные горно-геологические условия и параметры буровзрывных работ. В ходе работы получена зависимость производительности экскаватора от показателя эффективности забойки.