Введение
Талдинское каменноугольное месторождение располагается в центральной части Ерунаковского геолого-экономического района Кузбасса.
По административному делению площадь месторождения относится к Новокузнецкому и Прокопьевскому районам Кемеровской области Российской Федерации. Район строительства является новым промышленным районом. В настоящее время на месторождении действуют: шахта «Талдинская-Западная №1», разрезы «Талдинский», «Талдинский Северный», «Заречный», начато строительство шахты «Талдинская Южная».
Населенность района – слабая. Месторождение находится в 50 км к северу от г. Новокузнецка, в 45 км и 56 км к северо-востоку от городов Прокопьевска и Киселевска. В районе месторождения расположены деревни Большая и Малая Талда, Жерново, Новоказанка, а в 15 км к юго-западу проходит железнодорожная электрифицированная линия Артышта-Подобасс.
Поверхность месторождения представляет собой всхолмленную лесостепь. Самые низкие абсолютные отметки поверхности (223–280 м) соответствуют речным долинам. Долины рек Тагарыш и Еланный Нарык пересекают центральную часть месторождения. Водораздельные части рельефа имеют отметки 350–375 м.
Климат района резко континентальный. Холодная зима продолжается в течение 5 месяцев – с ноября по апрель. Наиболее холодные месяцы – декабрь и январь. Абсолютный минимум в это время достигает – 49,9оС. Наиболее жарким месяцем является июль, среднемесячная температура которого достигает +19,4оС. Максимальная температура – +36,7оС.
Господствующими ветрами в районе являются южные и юго-западные, с максимальной скоростью 17–24 м/с (среднегодовая скорость – 4,9–5,2 м/с).
Среднегодовая сумма осадков составляет 521 мм. Распределение осадков неравномерное, наибольшая часть их (40–45%) выпадает летом. В летнее время осадки носят ливневый характер, осенью – затяжной (на несколько суток, дожди).
1. Геологическая строение и горнотехническая характеристика месторождения
Разрезом «Талдинский» к отработке открытым способом принято 11 угольных пластов, залегающих, в основном, моноклинально под углами 7–24о.
Все пласты в пределах поля разреза разделяются на 3 группы: пласты средней мощности (1,3–3,5 м) – 90, 89, 81 и 80; мощные пласты (3,5–15,0 м) – 92, 91, 88–87, 82, 78 и 73–71; весьма мощные пласты (более 15,0 м) – 86–84.
На поле разреза выделяются 4 группы пород: четвертичные отложения; пермские коренные породы, затронутые выветриванием (глубина 50–60 м); пермские коренные породы, не затронутые выветриванием; горелые породы.
Четвертичные отложения представлены суглинками и, в меньшей степени, глинами, отличаются сравнительно невысокой прочностью и устойчивостью.
Среди пород пермского возраста выделяются песчаники, алевролиты, аргиллиты и каменные угли, существенно отличающиеся по составу и текстурно-структурным особенностям. Породы в зоне выветривания имеют более низкую плотность и сцепление и более высокую влажность, чем у невыветреных разностей. Порода в зоне выветривания, характеризуется повышенной трещиноватостью и пониженной прочностью. Трещиноватость с глубиной затухает.
Литологический состав пород непостоянен и изменяется как по глубине, так и по простиранию. Наибольшее распространение в отложениях толщи получили алевролиты (до 59,5%). Содержание песчаников – 19,4%.
Коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодъяконова изменяется, в среднем, от 1 до 4. По своему марочному составу угли разреза в соответствии с ГОСТ 25543–88 относятся к маркам ДГ и Г, верхний пласт 92 полностью находится в зоне окисления.
По вещественному составу угли характеризуются следующим содержанием микрокомпонентов: витринита – 61–74%; семивитринита – 3–4%; лейптинита – 1–2%; фюзинита – 19–31%; минеральных веществ – 2–4%.
Содержание аналитической влаги в группе пластов от 91 до 73 изменяется от 3,8 до 2,6 при постепенном уменьшении от верхних пластов к нижним. Максимальная влагоемкость изменяется от 9,7% до 6,9%.
Увеличение теплоты сгорания составляет в среднем 58 ккал/кг на каждые 100 м глубины.
Элементный состав углей однообразен. По средним значениям количество углерода колеблется по пластам в пределах 80,3–82,4%, водорода – 5,1–5,3%, азота и кислорода в сумме 12,2–14,9, в том числе азота около 2,6%. Содержание серы в углях Талдинского разреза незначительно, по средним значениям оно изменяется от 0,28 до 0,58%. Угли характеризуются повышенным содержанием фосфора – средние значения составляют от 0,038 до 0,125 (максимально в пласте 80 – до 0,216). Зольность чистого угля по пластам невелика и находится в пределах 7,2–10,9%. Зольность с учетом 100% засорения внутрипластовой породой составляет 7,3–34,7. Наибольшие значения пластовой зольности характерно для пластов, имеющих сложное строение – 90,88–87, 86–84.
Коэффициент размолоспособности Кло в среднем составляет 1,15. Насыпной вес при Wtr = 8%, составляет 720 кг/м3 без уплотнения и 840 кг/м3 с максимальным уплотнением. Индекс механической прочности по пл. 78 равен 56,6, по пластам 86–84 – 59,9%. Талдинские угли являются термически стойкими с индексом термической стойкости 99,5.
В ТЭО строительства разреза «Талдинский», (в границах участков Талдинских 1–2, пласты с 92 по 73–71) приняты геологические запасы угля до гор. ±0 в количестве 1285,938 млн. т, и запасы 17,101 млн. т по пласту 86–84 (до гор. – 15) до полного замыкания пласта в замковой части мульды. По состоянию на 01.01.01 г. разрезом оформлен горный отвод только на часть запасов угля (386,4 млн. т, А + В + С1). /1/
2. Исходные положения для курсовой работы
Режим работы разреза принят согласно «Нормам технологического проектирования угольных и сланцевых разрезов»:
- на добычных, вскрышных, буровых и отвалообразовании – 355 дней (за вычетом праздничных дней), 2 смены продолжительностью по 12 часов каждая;
- на взрывных работах – 355 дней: на заряжании и забойке скважин – 2 смены продолжительностью по 12 часов каждая, на взрывании – 1 смена продолжительностью 12 часов в светлое время суток;
- на рекультивации нарушенных земель – сезонный, 180 дней в году, 2 смены продолжительностью по 8 часов каждая;
- вспомогательных служб – 260 дней, 1 смена продолжительностью 8 часов.
Утвержденным проектом строительства разреза «Талдинский», мощность разреза была принята и обоснована равной 7500 тыс. тонн угля в год.
Освоение проектной мощности предусматривалось в 1993 году. При этом первоочередными к отработке приняты участки «Центральный-91» и «Восточный-86» с проектной мощностью 4500 тыс. тонн и 3000 тыс. тонн соответственно.
Участок «Восточный-73» предусматривалось ввести в эксплуатацию по мере отработки запасов угля на участке «Центральный-91».
В данный момент освоено 5500 тыс. тонн угля в год.
Основные элементы бестранспортной разработки приведены в таблице 1, а параметры рабочих уступов при транспортной системе разработки приведены в таблице 2.
Распределение пород по видам вскрыши представлено в таблице 3.
Таблица 1 – Элементы бестранспортной системы разработки
| Наименование показателей | Единица измерения | Показатели |
| Высота вскрышного уступа | м | 40 |
| Ширина заходки | м | 40 |
| Высота развала | м | 22 |
| Ширина развала по верху | м | 35 |
| Рабочий угол откоса уступа | град. | 60 |
| Устойчивый угол откоса уступа | град. | 51 |
| Угол откоса яруса отвала | град. | 37 |
| Устойчивый угол откоса отвала | град. | 25 |
Таблица 2 – Параметры рабочих уступов при транспортной системе разработки
| Наименование показателей | Един. измер. | Показатели | |
| коренная | наносы | ||
| вскрыша | |||
| Высота вскрышного уступа | м | 15,0 | 5,0–15,0 |
| Ширина заходки по целику | м | 20,0 | 20,0 |
| Полная ширина развала | м | 30,5 | - |
| Минимальная ширина рабочей площадки | м | 41,5 | 31,0 |
| Нормальная ширина рабочей площадки | м | 61,5 | 51,0 |
| Рабочий угол откоса уступа | град. | 75 | 60 |
| Устойчивый угол откоса уступа | град. | 60 | 50 |
| Расстояние от оси хода экскаватора до нижней бровки экскаваторной заходки | м | 12,2 | 12,2 |
| Расстояние от оси автодороги до | |||
| нижней бровки развала (уступа) | м | 5,0 | 5,0 |
| Расстояние от оси автодороги до | |||
| полосы электроснабжения | м | 5,0 | 5,0 |
| Расстояние между осями автодорог | м | 12,0 | 12,0 |
| Ширина полосы для размещения | |||
| устройств электроснабжения | м | 6,0 | 6,0 |
| Ширина разрезной траншеи по низу | м | 35,0 | - |
Таблица 3 – Распределение пород по видам вскрыши
| Наименование | Един. измер. | Количество | |||
| Всего | в том числе | ||||
| коренная | рыхлая | ||||
| Вскрыша (всего): | тыс. м3 | 1694200 | 1588590 | 105610 | |
| в том числе | бестранспортная | тыс. м3 | 237368 | 236318 | 1050 |
| автотранспортная | тыс. м3 | 658912* | 586352* | 72560 | |
| авто-конвейерная | тыс. м3 | 765920 | 765920 | - | |
| гидровскрыша | тыс. м3 | 32000 | - | 32000 | |
Примечание: * в том числе повторно отрабатываемые отвалы бестранспортной системы по пласту 86.
3. Система разработки месторождения и вскрытие рабочих горизонтов
геологический месторождение карьерный
В соответствии с принятым порядком отработки поля разреза горные работы ведутся на трех обособленных участках: «Центральный-91», «Восточный-86, «Восточный-73».
Все эксплуатационные участки разреза имеют отдельную схему вскрытия.
Участок «Центральный-91». Отрабатываемая в настоящее время западная часть участка имеет центрально-фланговое вскрытие (со стороны выхода пласта 91 под наносы): в центральной части участок вскрыт с поверхности автодорожными заездами, имеющими выход на технологическую автодорогу №3, соединяющую участок сетью автодорог со ст. «Талдинская» и внешним отвалом «Восточный»; со стороны северного фланга – временной общей въездной траншеей внешнего заложения, имеющей транспортный выход на углевозную автодорогу, соединяющей участок со ст. «Погрузочная» и отвалом «Восточный».