CC BY
40
III. Технологические вопросы безопасности горных работ TECHNOLOGICAL QUESTIONS OF MINING WORK SAFETY
С.А.Прокопенко
д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ» и Института угля СО РАН, профессор Юргинского технологического института (филиал) ФГБОУ ВПО НИ ТПУ
Е.Н. Ушаков, К.В. Шайдулин, А.П. Кострыкин, П.Е. Мерзляков
научные сотрудники ОАО «НЦ ВостНИИ»
УДК 622.241.54:539.3
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ БУРЕНИЯ ШПУРОВ ПОД АНКЕРА В ШАХТАХ
Приведены результаты промышленных испытаний инновационных буровых коронок в шахтах Кузбасса. Представлены результаты расчета экономической эффективности и возможности повышения безопасности бурения шпуров при ведении горнопроходческих работ.
Ключевые слова: ШПУР, АНКЕР, КОРОНКА, БУРОВАЯ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, УДЕЛЬНЫЕ, ЗАТРАТЫ, БЕЗОПАСНОСТЬ
В журнале «Уголь» №1 за 1947 г. была опубликована статья о стахановце-бурильщике тов. Бузникове, который с января 1945 г на шахте «Анненская» треста «Брянскуголь» работал по своему методу, позволившему выполнять нормы труда на 400-500 %, ускорить подвигание лавы с 25-30 до 70 м в месяц, в 5-6 раз сократить количество бурильщиков в забое, уменьшить расход крепежного леса на 1740 стоек в месяц [1]. Составляющими его метода были:
• изменение направления бурения шпуров не к забою, а наоборот, от забоя к выработанному пространству на забой бутового штрека;
• отказ от необходимости бурить колонковым электросверлом с колонкой;
• упрощение переноски электросверла из одного бутового штрека в другой;
• упрощение закрепления электросверла при работе.
Однако все эти результаты были достигнуты за счет повышения риска травмирования бурильщика, так как его рабочее место было вынесено в незакрепленное забойное пространство (рисунок 1). И лишь то, что товарищ Бузников имел большой опыт и умел чувствовать состояние кровли (отмечено, что раньше он работал посадчиком лав), позволили ему избегнуть аварийных ситуаций.
С той поры прошло много лет, но до сих пор наши шахтеры подвергаются существенному производственному риску от возможности обрушения пород кровли проходческих забоев в момент ее крепления. Широко распространившаяся в последнее время анкерная технология крепления выработок также не лишена этого недостатка. В настоящее время около 90 % всех проводимых в шахтах Кузбасса выработок крепят сталеполимерной анкерной крепью. Технологический цикл предусматривает отбойку и отгрузку горной массы комбайном, подъем кровельной планки рабочим органом комбайна, бурение шпуров в кровлю, установку полимерных ампул, вкручивание анке-
Рисунок 1 - Схема метода бурения шпуров стахановцем тов. Бузниковым
ров, закручивание гаек и притягивание кровельной планки к массиву. В продолжительности проходческого цикла 35-40 % занимает процесс крепления кровли, в котором 7080 % времени затрачивается на бурение шпуров.
Так, например, в ОАО «Шахта Первомайская» с применением технологии анкерного крепления осенью 2012 г. проходился конвейерный штрек 412 комбайном КСП-35. Выработку проводили по пласту №24 средней мощностью 1,03 м. Штрек имеет сечение 16,5 м2, из которых 30 % угля и 70 % породы. Кровля пласта №24 представлена песчаником среднезернистым светло-серым. Крепость пород ложной кровли (мощностью до 0,5 м) составляет / = 4-6, а основной кровли (мощностью 0,5-0,8 м) - / = 5,9-11,7 по шкале проф. М.М. Про-тодьяконова.
По оценке машиниста проходческого комбайна, из 60 мин, требуемых для установки кровельной планки длиной 5 м (подхват В-300) на бурение шести шпуров уходит 40-50 мин. На бурение одного шпура требуется 7-10 мин. Анкероустановщик «Рамбор» оснащен коронками РП-28(30), поставляемыми новокузнецкими заводами ООО «Горный инструмент» и ОАО «Кузмашзавод». Темп проходки выработки составляет 4-5 м/сут. Таким образом, 252-288 мин ежесуточно в процессе бурения шпуров рабочие (один бурит, а второй поджимает кровельную планку) располагаются в опасной зоне с незакрепленной кровлей, подвергаясь опасности ее обрушения.
Недавно появилась информация об опыте поэтапного крепления дренажного штрека 58-57 в ЗАО «Салек» ОАО «ХК СДС-Уголь». Предложено и опробовано на пер-
вом этапе крепление кровельной планки непосредственно в забое на три анкера, а на втором этапе установка оставшихся двух анкеров уже позади комбайна с отставанием от забоя на 15 м [2]. Схема поэтапного крепления позволила увеличить темпы проведения выработки с 8-10 до 14-15 м/сут. Эта схема сокращает на 30-40 % время пребывания проходчиков в опасной производственной зоне, однако требуется поиск дальнейших возможностей сокращения продолжительности их труда в незакрепленном подземном пространстве.
Девять лет назад в г. Кемерово было создано НПП «Сибирские горнопромышленники», имеющее целью разработку и поставку шахтам износостойких комбайновых резцов и буровых коронок. За прошедшее время предприятию удалось добиться конструкторских и технологических возможностей повышения прочности и производительности горно-режущего инструмента. Это, в свою очередь, обеспечило условия для снижения затратности и опасности проведения подземных выработок.
Осенью 2011 г. филиал «Шахта «Абашевская» ОАО «Южкузбассуголь» провел испытания износостойких коронок КБК-28 для буре-
ния шпуров под анкера. Испытания проводились на участке №1 при бурении шпуров длиной 2,5 м анке-роустановщиком типа «Рамбор» с продувкой сжатым воздухом.
Комбайн ГПКС проходил главный вентиляционный штрек, кровля которого была представлена алевролитом крепостью / = 4-6 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Эксплуатационный ресурс применяемых бригадой коронок РП-28, изготавливаемых в г. Новокузнецке, составлял 15-20 шпурометров (шм). Время, расходуемое на бурение одного шпура, составляло 8-10 мин.
Коронки КБК-28 были установлены на анкероустановщик 11.08.2011 г. В процессе их эксплуатации была отмечена возросшая скорость бурения. Продолжительность бурения одного шпура сократилась до 2-3 мин или в 2-4 раза. Бурильщики также отметили хорошее «вышты-бовывание» шпуров благодаря их хорошей продувке, что обеспечивалось конструктивными особенностями коронок. Высокая прочность инновационных изделий позволила достичь производительности на коронку 280 шм (!) или в 16 раз больше по сравнению с коронкой РП-28.
Снижение затрат на буровые коронки составило:
16 шт. х 100 руб./шт. = 1600 руб.
1600 руб. : 520 руб. = 3 раза.
Рентабельность коронки КБК-28 достигла:
(1600 -520) : 520 х 100 % = 208 %.
Расчет удельных затрат на 1 шм представлен ниже:
РП-28: 100 руб./шт. : (15-20 шм) = 5,0-6,6 руб./шм.
КБК-28: 520 руб./шт. : 280 шм = 1,85 руб./шм.
Снижение удельных затрат составило:
(5,0-6,6) руб./шм : 1,85 руб./шм = 2,7 - 3,6 раза или 170-260 %.
Таким образом, коронки КБК-28 в условиях шахты «Абашевская» обеспечили повышение наработки на отказ по сравнению с РП-28 в среднем в 16 раз. Удельные затраты составили 1,85 руб./шм, что в 3 раза меньше, чем у коронок
РП-28. Несмотря на большую цену покупки, рентабельность коронок КБК-28 составила 208 %.
Затем коронки КБК-28 были испытаны в ООО «Шахта Листвяжная»
ОАО «ХК СДС-Уголь» в период с 03.10.2011 по 15.05.2012 г. при бурении шпуров анкероустанов-щиком типа «Рамбор» в кровлю пласта Грамотеинского-1, представленную вязким алевролитом крепостью / = 4-5 по шкале проф.
М.М. Протодьяконова. Ресурс коронок РП-28 новокузнецкого производства составлял в этих условиях максимально 12-15 шпуров длиной 6,5 м, то есть 78-98 шм.
В процессе испытаний коронок КБК-28 были отмечены хорошая продувка шпуров от штыба, высокая скорость бурения. Если раньше на бурение шпура длиной 6,5 м коронками РП-28 требовалось 7 мин, то на анкероустановщике «Рамбор», оснащенном коронками КБК-28, это время составляло 3-4 мин. За смену анкероустановщиком бурилось 25-27 шпуров вместо 10 шпуров с коронками РП-28. В процессе испытаний произошло попадание коронки КБК-28 в установленный ранее анкер, тем не менее ее состояние нисколько не ухудшилось и бурение было продолжено.
Коронки КБК-28 дважды затачивались после затупления, и за первый
Рисунок 2 - Сравнение ресурса коронок РП-28 и КБК-28
ОрЙМЙрН АЙ ДОИнЛ ШПгурОЙ, ШИА
4000 3500 3000 гзоо 2000 1500 1000 500
о
Уд. затраты, руб/шм
КБК-28 а.
. ^ ^ 3000 шм
РП-28
Шк 1.2 руб/м
7р*|
' л Яшм. А о.ітртб-
а*
500 600
Цгніі.. руб./ші-
Рисунок 3 - Снижение удельных затрат коронок
цикл испытаний ими было набурено 1280 шм, за второй - 1200 шм, за третий - 500 шм. Общий эксплуатационный ресурс коронок составил 3000 шм или в 33 раза (!) больше, чем у коронок РП-28 (рисунок 2).
Экономия средств составила:
(33 шт. х 100 руб./шт.) - 520 руб./шт. = 2780 руб. на коронку.
Снижение затрат:
3300 руб. : 520 руб. = 6,3 раза или на 530 % !!!
Удельные затраты коронок КБК-28 составили 0,17 руб./шм или в 7 раз меньше (рисунок 3), чем у коронок РП-28 (1,2 руб./шм).
Таким образом, инновационные буровые коронки КБК-28 в условиях шахт «Абашевская» и «Листвяжная» позволили существенно (в 16-33 раз) повысить наработку на отказ и до 7 раз сократить удельные затраты на бурение шпуров в сравнении с применяемыми коронками РП-28. Время бурения шпуров было сокращено в 2-4 раза, что соответственно уменьшило время пребывания бурильщиков в незакрепленном забойном пространстве, повысив безопасность их труда.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Якунин, И.Т. Бурение в бутовых штреках (Метод стахановца-бурильщика тов. Бузникова) / И.Т Якунин // Уголь. -1947. - №1. - С.24-27.
2 Баскаков, В.П. Опыт скоростного проведения подготовительных выработок с применением технологии поэтапного крепления / В.П. Баскаков, М.С. Добровольский // Уголь. - 2011. - №10. - С. 5-8.
EFFICIENCY AND SAFETY INCREASE OF ANCHOR HOLES DRILLING Прокопенко
IN UNDERGROUND MINES Сергей Артурович
S.A. Prokopenko, E.N. Ushakov, K.V. Shaidulin, A.P Kostyrkin, P.E.Merzlaykov e-mail: [email protected]
Results of industrial trial of innovative drill bits in Kuzbass coal mines are Ушаков
provided. Results of calculation of cost-effectiveness and possibility of Егор Николаевич
safety improvements increase in bore holes drilling during development works are given. e-mail: [email protected]
Key words: BOREHOLE, ANCHOR, DRILLING, BIT, PRODUCTION, Шайдулин
RATE, SPECIFIC, COSTS, SAFETY Константин Владимирович e-mail: [email protected] Кострыкин Антон Павлович e-mail: [email protected] Мерзляков Павел Евгеньевич e-mail: [email protected]
