Л. А. Пучков, ю. А. Жежелевский, о. В. Михеев, в. Г. Лаврик, в. Н. Фрянов

Подземная разработка

месторождений полезных

ископаемых

Часть 1. Вскрытие и подготовка

шахтных полей угольных

месторождений

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» направления подготовки 130400 «Горное дело»

Москва 2005

Аннотация

Учебник для вузов: Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. Часть 1. Вскрытие и подготовка шахтных полей угольных месторождений: Учебник для вузов. – М.: Изд-во ОО «Международная академия связи». 2005. – 271 с.

Авторы: Пучков Л. А., Жежелевский Ю. А., Михеев О. В., Лаврик В. Г., Фрянов В. Н.

Вопросы вскрытия и подготовки шахтных полей изложены в учебнике на единой теоретической и методической основе, разработанной проф., д. т. н. Бурчаковым А. С., что исключает дублирование материалов и способствует его лучшему усвоению. Обобщен передовой опыт вскрытия и подготовки шахтных полей как России, так и зарубежных стран при разработке угольных месторождений. Изложены основные понятия о пласте, объяснены специальные термины. Даны методики оптимизации горнотехнических параметров, а также выбора схем вскрытия и подготовки шахтных полей угольных месторождений.

Для студентов вузов, обучающихся по специальности 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» направления подготовки 130400 «Горное дело».

Рецензенты: кафедра разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом Кузбасского государственного технического университета (зав. кафедрой, проф., докт. техн. наук П. В. Егоров) и профессор, доктор технических наук А. Б. Ковальчук.

ВЕДЕНИЕ______________________________________________

Проблема обеспечения энергией является постоянным объектом забот и внимания человечества. Каждому историческому этапу соответствуют свои аспекты этой проблемы.

В 1910 г. в топливном балансе стран Мира широко использовались уголь (65%), дрова (16%), растительные и животные отбросы (16%), на долю же нефти приходилось всего 3%, природный горючий газ вообще не применялся. Только в 30-х годах XX в. положение начало меняться: снизилась доля угля (55%), значительно вырос удельный вес нефти (15%), стал применяться природный горючий газ (3%).

В дальнейшем положение резко меняется. Одновременно с ростом потребления топливно-энергетических ресурсов в 1961–1980 гг. происходило изменение структуры энергетического баланса главным образом за счет ускоренного вовлечения в сферу энергопотребления нефти и природного газа. Этот процесс был особенно характерен для промышленно развитых стран, в том числе для тех из них, которые не имеют или почти не имеют собственных ресурсов нефти и газа (Япония, Германия, Франция и др.). Увеличение удельного веса нефти и природного газа в мировом топливно-энергетическом балансе обусловливалось не только их лучшими термофизическими характеристиками, транспортабельностью и высокой технологичностью при использовании в различных производственных процессах, но и быстрым ростом производства дешевой нефти в странах Ближнего и Среднего Востока, Северной Африки и России.

В результате доля нефти и газа в энергопотреблении за 1960–1980 гг. увеличилась соответственно в 1,35 и 1,56 раза при одновременном уменьшении доли твердого топлива в 1,7 раза. При этом потребление всех видов топливно-энергетических ресурсов в мире возросло почти в 2,4 раза, достигнув примерно 10,5 млрд. т условного топлива в 1980 г.

Разразившийся в начале 70-х годов энергетический кризис привел к новой перестройке мирового энергетического баланса.

Он явился толчком к разработке в большинстве промышленно развитых стран национальных энергетических программ, предусматривающих: развитие национальной топливно-энергетической базы; осуществление мер по экономии топлива и энергии и эффективному их использованию во всех сферах применения; развитие добычи твердых видов топлива с ориентацией на производство на их основе синтетических жидких топлив, искусственного газа и высококалорийного твердого топлива; повышение доли атомной энергии, а в перспективе – энергии возобновляемых источников и энергии термоядерного синтеза.

Ориентация на развитие добычи твердых видов топлива (уголь, горючие сланцы, торф) во многом обусловлена их большими запасами. В мировых запасах ископаемого топлива на долю угля, горючих сланцев и торфа приходится по объему 90%, а на долю нефти и газа – 7%. С учетом теплоты сгорания доля указанных горючих ископаемых составляет соответственно 74 и 26%.

В 90-е годы в топливно-энергетическом балансе мира уголь по потреблению стоит на втором месте среди других энергоносителей. Он является доминирующим источником в получении электроэнергии. Доля угля в ее мировом производстве составляет около 40%, а в ряде стран значительно больше: в США и Болгарии – около 60%, Китае и Индии – 70%, Австралии – 76%, Польше – свыше 80%. Это обусловило значительный рост добычи угля, которая в ряде стран достигла небывалых размеров: в Китае – 1298 млн.т, в США – 1014 млн.т, в Австралии – 278 млн.т и др.

В настоящее время добыча ископаемых углей ведется в 60 странах. Ежегодно свыше 100 млн.т добывается в следующих странах: России, США, КНР, Польше, ЮАР, Индии, Австралии. На их долю приходится 87% мировой добычи угля.

Прогноз развития мировой угольной промышленности и ее сырьевой базы определяется, прежде всего, огромными ресурсами и разведанными запасами угля в земных недрах. Если разведанных запасов нефти, по оценкам, хватит на 40–50 лет, то угля – не менее чем на 200–250 лет.

Мировые прогнозные ресурсы запасов угля оцениваются колоссальной цифрой – 14,81 трлн.т. Наибольшее количество их сосредоточено в России (5,2 трлн.т), США (3,6 трлн.т) и Китае (1,46 трлн.т).

Разведанные запасы угля в мире на 01.01.96 г. составляли 1752,2 млрд.т, из них более половины – 926,2 млрд.т (52,9%) – приходится на долю развитых стран.

Как по миру в целом, так и по основным группам стран количество запасов угля по сравнению с началом 90-х годов изменилось незначительно. Разведанные запасы учтены в 72 государствах, но более 77% их сосредоточено в 7 основных угледобывающих странах, в том числе почти две трети (65,2%) в США, Китае и России, соответственно 444,8; 296,0 и 200,6 млрд.т.

Поскольку ископаемый уголь остается единственным крупным топливным ресурсом человечества, предполагается, что он со временем заменит нефть и газ. В промышленно развитых странах уголь будет основным видом топлива, обеспечивающим рост экономики, и главным заменителем нефти во многих областях ее использования в настоящее время. Для большинства развивающихся стран уголь также будет единственным источником получения необходимой электроэнергии.

Авторы настоящего учебника поставили своей целью изложить материал так, чтобы освещение вопросов вскрытия и подготовки шахтных полей угольных месторождений сопровождалось примерами из практики угольной промышленности отдельных стран. При этом основной упор сделан на КНР, США, Россию, Великобританию, Германию и Польшу, т.е. те страны, которые характеризуются как наибольшими масштабами добычи угля, так и наиболее высоким техническим уровнем угольной промышленности.