Особенности конструкции и технологии работы выемочного модуля для угольных месторождений Российской Арктики

Для развития промышленного и социального потенциала территорий РФ, находящихся в Арктической зоне, вопросы обеспечения горючими полезными ископаемыми и их эффективной добычи имеют стратегическое значение. Печорский угольный бассейн обладает значительными запасами каменных углей, но в настоящее время разрабатываются только два месторождения из его состава. Значительная часть запасов Воркутского месторождения уже отработана, а на вводимых в эксплуатацию участках Воргашорского месторождения выявлено значительное количество геологических нарушений, по своим характеристикам относящихся к непереходимым. Ведение очистных работ на таких участках будет характеризоваться значительными потерями полезного ископаемого в целиках около геологических нарушений и из-за нерационального расположения выемочных столбов, обусловленного спецификой развития систем геологических нарушений. Для отработки подобных частей шахтного поля предлагается замена очистного механизированного комплекса классической компоновки на модульный комплекс с использованием в качестве исполнительных органов стационарно размещённых резцовых коронок. Приведен анализ горно-геологических и горнотехнических условий шахты «Воргашорская». Рассмотрен способ отделения полезных ископаемых от массива с применением выемочных модулей, обеспечивающий большую эффективность выемки по сравнению с комбайновым.

Бабырь Н. В., Габов В. В., Носов А. А., Никифоров А. В. Особенности конструкции и технологии работы выемочного модуля для угольных месторождений Российской Арктики // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 6. – С. 5–16. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_6_0_5.

Бабырь Никита Валерьевич¹ — канд. техн. наук, ассистент, e-mail: Babyr_NV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-5512-8517,
Габов Виктор Васильевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: Gabov_VV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-6587-2446,
Носов Александр Алексеевич¹ — канд. техн. наук, ассистент, e-mail: Nosov_AA@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-7453-4556,
Никифоров Александр Владимирович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Nikiforov_AV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-3121-5760,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Носов А.А., e-mail: Nosov_AA@pers.spmi.ru.

1. Samylovskaya E., Kudryavtseva R.-E., Medvedev D., Grinyaev S., Nordmann A. Transformation of the personnel training system for oil and gas projects in the Russian Arctic // Resources. 2020, vol. 9, no. 11, article 137. DOI: 10.3390/resources9110137.

2. Казанин О. И., Ярошенко В. В. Снижение потерь угля при отработке сближенных пластов донной части Воркутского месторождения // Записки Горного института. — 2020. — Т. 244. — С. 395—401. DOI: 10.31897/pmi.2020.4.1.

3. Коршунов Г. И., Логинов А. К., Шик В. М. Геомеханические принципы разработки нижних горизонтов Воркутского угольного месторождения. — СПб.: МАНЭБ, 2006. — С. 45—49.

4. Калинин С. И., Роут Г. Н., Игнатов Ю. М., Черданцев А. М. Обоснование суточной добычи угля из лавы длиной 400 м в условиях шахты им. В.Д. Ялевского // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2018. — № 5. — С. 27—34. DOI: 10.26730/19994125-2018-5-27-34.

5. Мешков А. А., Волков М. А., Ордин А. А., Тимошенко А. М., Ботвенко Д. В. О рекордной длине и производительности очистного забоя шахты имени В.Д. Ялевского // Уголь. — 2018. — № 7. — С. 4—7. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-7-4-7.

6. Клементьева И. Н., Кузиев Д. А. Современное состояние и перспективы развития конструкций карьерных комбайнов для безвзрывной послойной выемки прочных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 2. — С. 123—128. DOI: 10.25018/02361493-2019-02-0-123-128.

7. Sidorenko A. A., Sidorenko S. A., Ivanov V. V. Numerical modelling of multiple-seam coal mining at the Taldinskaya-Zapadnaya-2 mine // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2021, vol. 16, no. 5, pp. 568—574.

8. Панов Ю. П., Грабский А. А., Рожков А. А. Современное состояние и перспективы развития цифровых технологий в угольной промышленности России // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. — 2023. — № 5. — С. 8—21. — DOI: 10.32454/0016-7762-202365-5-8-21.

9. Вагапова Э. А., Иванов С. Л., Иванова П. В., Худякова И. Н. Комплекс гидромеханизированной добычи торфяного сырья с модулем обезвоживания в бегущем магнитном поле // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 7. — С. 21—36. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_7_0_21.

10. Zuev B. Y., Istomin R. S., Kovshov S. V., Kitsis V. M. Physical modeling the formation of roof collapse zones in vorkuta coal mines // Bulletin of the Mineral Research and Exploration. 2020, vol. 162, pp. 225—234. DOI: 10.19111/bulletinofmre.620478.

11. Ковальский Е. Р., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Петров Д. Н. Проблемы и перспективы внедрения многостадийной выемки руды при отработке запасов калийных месторождений // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 2. — С. 349—364. DOI: 10.21177/19984502-2023-15-2-349-364.

12. Khoreshok A., Kantovich L., Kuznetsov V., Preis E., Kuziev D. The results of cutting disks testing for rock destruction // E3S Web of Conferences. 2017, vol. 15, article 03004. DOI: 10.1051/ E3SCONF/20171503004.

13. Nosov V. V., Borovkov A. I., Artyushchenko A. P. Predicting rock bursts in rock mass blocks using acoustic emission // Resources. 2022, vol. 11, no. 10, article 87. DOI: 10.3390/resources11100087.

14. Kongar-Syuryun C. B., Aleksakhin A. V., Eliseeva E. N., Zhaglovskaya A. V., Klyuev R. V., Petrusevich D. A. Modern technologies providing a full cycle of geo-resources development // Resources. 2023, vol. 12, no. 4, article 50. DOI: 10.3390/resources12040050.

15. Денисов Е. Ф., Ямилев М. З., Тигулев Е. А., Пшенин В. В. Анализ современных технологий определения местоположения коммуникаций из неметаллических труб // Нефтяное хозяйство. — 2022. — № 9. — С. 121—125. DOI: 10.24887/0028-2448-2022-9-121-125.

16. Сидоренко А. А., Дмитриев П. Н., Алексеев В. Ю., Сидоренко С. А. Совершенствование технологических схем отработки склонных к самовозгоранию пластов угля, опасных по горным ударам // Записки Горного института. — 2023. — Т. 264. — С. 949—961.

17. Liang S., Zhang D., Fan G., Kovalsky E., Fan Z., Zhang L., Han X. Mechanical structure and seepage stability of confined floor response to longwall mining of inclined coal seam // Journal of Central South University. 2023, no. 30, no. 9, pp. 2948−2965. DOI: 10.1007/s11771-023-5429-y.

18. Babyr N. V. Topical themes and new trends in mining industry: Scientometric analysis and research visualization // International Journal of Engineering. 2024, vol. 37, no. 2, pp. 439—451. DOI: 10.5829/ije.2024.37.02b.18.

19. Peng S., Feng D., Jingyi C., Yang L. Automation in U.S. longwall coal mining. A state-of-the-art review // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, pp. 151—159. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.01.005.

20. Босиков И. И., Клюев Р. В., Хетагуров В. Н., Силаев И. В. Комплексная оценка гидродинамических процессов на карьерах Клинского месторождения с помощью методов управления ими в массивах горных пород // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 2. — С. 284—297. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-2284-297.

21. Ефимушкин Н. А., Дороженко А. А., Шильников Д. В. Опыт усиления крепи подземных горных выработок в сложных горно-геологических условиях канатными анкерами с повышенной несущей способностью // Уголь. — 2023. — № 2(1164). — С. 17—19. DOI: 10.18796/00415790-2023-2-17-19.

22. Манько А. В. Моделирование угольных пластов с мезоскопическими трещинами Воркутского угольного месторождения / Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии: Тезисы докладов Международной конференции. — Томск: ИФПМ СО РАН, 2023. — С. 298—299.

23. Габов В. В. Способы разрушения углей для создания модульных комплексов. — СПб.: СПбГИ, 1999. — 103 с.

24. Gabov V. V., Zadkov D. A. Mathematical model of simple spalling formation during coal cutting with extracting machine // Journal of Physics. 2018, vol. 1015, no. 5, article 052007. DOI: 10.1088/ 1742-6596/1015/5/052007.

25. Турук Ю. В., Сысоев Н. И., Луганцев Б. Б., Стрельцов С. В., Богомазов А. А. Определение параметров поворотных лыж для оснований секций механизированной крепи // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 9. — С. 113—121. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2021_9_0_113.

26. Худин Ю. Л., Глазов Д. Д., Мамонтов С. В. Комплексно-механизированная выемка нарушенных угольных пластов. — М.: Недра, 1985. — C. 5—15.

27. Майоров С. А. Перспективы и проблемы развития выемочных комбайнов и оборудования для механизации очистных работ в арктических условиях / Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: Сборник трудов XXI Международной научнотехнической конференции, проведенной в рамках Уральской горнопромышленной декады. — Екатеринбург: УГГУ, 2023. — С. 67—68.

28. Габов В. В., Суан Н. В., Задков Д. А., Тхо Ч. Д. Увеличение содержания крупных фракций в добываемой массе угля комбайном с использованием парных срезов // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — С. 764—770. DOI: 10.31897/PMI.2022.66.

29. Zadkov D. A., Babyr N. V., Xie F. Nonimpact rock pressure regulation with energy recovery into the hydraulic system of the longwall powered support // Eurasian Mining. 2021, vol. 36, no. 2, pp. 55—59. DOI: 10.17580/em.2021.02.12.

30. Гаращенко Ж. М., Цыулева К. Г. Особенности компоновки выемочного модуля для отработки целиков по восстанию / Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики IPDME-2020: Сборник тезисов. Секция «Круглый стол молодых ученых» VII Международной научно-практической конференции. — СПб.: СПбГУ, 2020. — С. 72—75.

31. Сентябов С. В. Управление горным давлением при освоении глубокозалегающих месторождений // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2023. — № 2. — С. 62—73. DOI: 10.21440/0536-1028-2023-2-62-73.

32. Жуков И. А., Голиков Н. С., Мартюшев Н. В. Рационализация конструкции секции скребкового конвейера средствами автоматизированного метода анализа прочностных характеристик // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 1. — С. 142—150. DOI: 10. 21177/1998-4502-2022-14-1-142-150.

33. Evdokimov S. I., Golikov N. S., Zadkov D. A., Voitovic E. V., Kondratiev V. V., Petrovskiy A. A., Konyukhov V. Y., Gladkikh V. A. Studying the flotation of gold-bearing ores using carrier minerals // Minerals. 2024, vol. 14, no. 1, article 88. DOI: 10.3390/min14010088.

34. Плотников Е. А., Гвоздкова Т. Н., Кузнецов Е. В. Исследования в выемочном столбе на пласту, опасном по горным ударам в особо сложных условиях // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2019. — № 2. — С. 195—204.

35. Vinogradov E. A., Nikiforov A. V., Kochneva A. A. Computational fluid dynamics study of ventilation flow paths on longwall panel // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 2, pp. 1140—1147.