Связь параметров фигуры выпуска с показателями эффективности технологии отработки мощных угольных пластов

Оригинальная статья

УДК 004.942; 622.3 c А.Н. Стародубов1,2, 2025

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь №12-2025 /1200/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-12-77-82

Авторы

Стародубов А.Н. канд. тех. наук, доцент, заместитель директора Института угля ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН», 650065, г. Кемерово, Россия; доцент ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: a.n.starodubov@gmail.com

Аннотации

Первая характеристика зон потока в гранулированных материалах была проведена в физических моделях, созданных для изучения конструкции силосов. В основе теории выпуска руды лежит представление о вытекании частиц из объемов, близких к эллипсоидам вращения: формируются эллипсоид разрыхления и воронка выпуска, задаваемые большой и малой полуосями. В технологии контролируемого выпуска подкровельной толщи механизированными крепями наблюдается аналогичная картина. Однако из-за многократной передвижки и подпора угля сверху и породой со стороны завала форма фигуры выпуска искажается в направлении подвигания забоя. Для полноты выпуска и минимизации потерь необходимо расстояние передвижки, обеспечивающее геометрическое совпадение линии фигуры выпуска с линией разворота массива. Показана связь величины передвижки с размерами эллипсоида; их максимальное совпадение улучшает показатели эффективности технологии.

Ключевые слова

Метод дискретных элементов, компьютерное моделирование, подземные горные работы, выпуск угля подкровельной толщи, механизированная крепь, фигура выпуска, мощный угольный пласт, очистные работы.

Список литературы

1. Исследование технологии добычи угля в сложных горно-геологических условиях с использованием математического моделирования / А.Н. Стародубов, В.И. Клишин, А.Н. Кадочигова и др. // Горная промышленность. 2023. № S5. С. 47-52. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-5S-47-52. Starodubov A.N., Klishin V.I., Kadochigova A.N., Kaplun A.V. Research of coal mining technology in complex ground conditions using mathematical modeling. Gornaya promyshlennost’. 2023;(S5):47-52. (In Russ.).
2. Исследование потока горной массы на питателе секции крепи при выпуске угля из подкровельной толщи мощных пологих пластов средствами имитационного моделирования / А.Н. Стародубов, В.И. Клишин, А.Н. Кадочигова и др. // Уголь. 2024. № 9. С. 53-60. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-9-53-60. Starodubov A.N., Klishin V.I., Kadochigova A.N., Kaplun A.V. Research of the mined rock flow on the feeder of the powered roof support during underroof coal output of gently sloping thick coal seams by means of simulation modeling. Ugol’. 2024;(9):53-60. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2024-9-53-60.
3. Применение имитационного моделирования для исследования режимов выпуска угля подкровельной толщи / А.Н. Стародубов, В.В. Зиновьев, В.И. Клишин и др. // Имитационное моделирование. Теория и практика (ИММОД-2019). Екатеринбург: УрГПУ, 2019. С. 540-547.
4. Cundall P.A., Strack D.L. A discrete numerical model for granular assemblies. Geotechnique. 1979;29(1):47-65. DOI: 10.1680/geot.1979.29.1.47.
5. Sperl M. Experiments on corn pressure in silo cells—translation and comment of Janssen’s paper from 1895. Granular Matter. 2006;8(2):59-65.
6. Jenike A.W., Johanson J.R., Carson J.W. Bin Loads-Part 4: Funnel-Flow Bins. J. Eng. Ind. 1973;(2):13-16.
7. Walker D.M., Blanchard M.H. Pressures in experimental coal hoppers. Chem. Eng. Sci. 1967;22(12):1713-1745. DOI: 10.1016/0009-2509(67)80206-9.
8. Kvapil R. Gravity flow of granular materials in hoppers and bins – Part I. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 1965;2(1):35-41. DOI: 10.1016/0148-9062(65)90020-3.
9. Nedderman R.M. The use of the kinematic model to predict the development of the stagnant zone boundary in the batch discharge of a bunker. Chem. Eng. Sci. 1995;50(6):959-965. DOI: 10.1016/0009-2509(94)00464-3.
10. Melo F., Vivanco F., Fuentes C., Apablaza V. Kinematic model for quasi static granular displacements in block caving: Dilatancy effects on drawbody shapes. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 2008;45(2):248-259. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2007.07.005.
11. Nedderman R.M., Tuzun U. A kinematic model for the flow of granular materials. Powder Technol. 1979;22(2):243-253. DOI: 10.1016/0032-5910(79)80030-3.
12. Melo F., Vivanco F., Fuentes C., Apablaza V. On drawbody shapes: From Bergmark Roos to kinematic models. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 2007;44(1):77-86. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2006.04.010.
13. Куликов В.В. Выпуск руды. М.: Недра, 1980. 303 с.
14. Малахов Г.М., Безух В.Р., Петренко П.Д. Теория и практика выпуска обрушенной руды. 2-е изд. М., 1968.
15. Кунин И.К. Выпуск и доставка руды при подземной добыче. М.: Недра, 1964.
16. Дубынин Н.Г. Выпуск руды при подземной разработке. М.: Недра, 1965.
17. Мельник В.В., Мурин К.М., Буханик А.И. Изучение фигур выпуска при выемке угля с выпуском подкровельной толщи // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 5 (спец. вып. 13). С. 3-11. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-5-13-3-11.
18. Клишин В.И. Разработка мощных пластов механизированными крепями с регулируемым выпуском угля. Новосибирск: Наука, 2007. 135 с.
19. Мельник В.В., Абрамкин Н.И., Фомичев С.Г. и др. Разработка вариантов гидромеханизированной технологии отработки запасов мощных крутых угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. № 3(1).
20. Wang J.C., Wei W.J., Zhang J.W. Theoretical description of drawing body shape in an inclined seam with longwall top coal caving mining. Int. J. Coal Sci. Technol. 2020;7(1):182–195.
21. Малахов Г.М., Безух В.Р., Петренко П.Д. Теория и практика выпуска руды. М.: Недра, 1968. 312 с.

Поддержка

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2024-0024 «Разработка эффективных технологий добычи угля роботизированными горнодобывающими комплексами без постоянного присутствия людей в зонах ведения горных работ, систем управления и методов оценки технического состояния и диагностики их ресурса и обоснование обеспечения воспроизводства минерально-сырьевой базы. 2024-2025 гг.» (рег. № 124041100071-9).

Для цитирования

Стародубов А.Н. Связь параметров фигуры выпуска с показателями эффективности технологии отработки мощных угольных пластов // Уголь. 2025;(12):77-82. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-12-77-82.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 3.10.2025

Поступила после рецензирования: 15.11.2025

Принята к публикации: 28.11.2025