CC BY
39
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»
МОСКВА, МГТУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 7 «РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ»
В.А. Потапенко, д.т.н., Подмосковный научноисследовательский и проектно-конструкторский угольный институт (ПНИУИ)
Б.Г. Никишичев. д.т.н., ОАО «Росуголь»
В.К. Сидорчук, к.т.н., ПНИУИ Б.В. Цыплаков, ПНИУИ
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ПОЛОГИХ
ПЛАСТОВ
Добыча угля подземным способом на шахтах Российской Федерации осуществляется в основном очистными механизированными комплексами. Большая металлоемкость, сложность конструкции, значительная трудоемкость монтажнодемонтажных работ при переводе комплексов из отработанного столба в новый предопределяют высокую их стоимость и отсутствие мобильности при эксплуатации. Область эффективного применения существующих комплексов ограничивается длинными столбами и длинными лавами с благоприятными горно-геологическими условиями.
Вместе с тем на действующих шахтах в силу целого ряда технологических и технических причин имеются подготовленные, но ранее не извлеченные запасы угля. Это небольших размеров сложной конфигурации приконтурные участки с геологическими нарушениями, охранные и другие целики. При отработке таких участков все большее распространение получают системы разработки короткими забоями с высокоэффективными и мобильными средствами механизации, основными преимуществами которых являются:
• возможность использования однотипного оборудования на подготовительных и очистных работах;
• минимальные объемы непроизводительных подготовительных, нарезных и вспомогательных работ;
• высокая нагрузка на очистной забой за счет применения высокопроизводительного оборудования;
• высокая производительность труда рабочих и минимальная трудоемкость крепления и управления кровлей;
• возможность концентрации очистных работ на одном участке, облегчающая управление производственным процессом;
• высокая мобильность оборудования и приспосабливаемость к изменению горно-геологических условий, позволяющая эффективно отрабатывать целики угля любой конфигурации и размеров;
• минимальные затраты времени и перегон оборудования из забоя в забой без монтажно-демонтажных работ;
• сокращение эксплуатационных потерь угля за счет отработки запасов на локальных участках;
• небольшие капитальные затраты и производственные издержки;
• широкие возможности применения систем дистанционного и радиоуправления, а также осуществ-
ление автоматизированного
управления оборудованием без присутствия людей в забое;
• увеличение срока службы угольных предприятий за счет вовлечения в отработку угольных запасов ранее списанных с баланса шахт из-за невозможности их выемки.
АО “ПНИУИ” и ИГД им. A.A. Ско-чинского произвели оценку запасов угля в целиках различного назначения и на участках неправильной формы и ограниченных размеров, выемка которых механизированными комплексами неэффективна и нецелесообразна и, которые могут быть извлечены с применением короткозабойных технологий. Оценка таких запасов производилась на 47 шахтах России. К учету принимались участки пластов с углом падения до 18° и мощностью более 1,5 м с запасами угля не менее 20 тыс. тонн.
Эти запасы составляют 369 млн тонн, из них в целиках 342 млн т., на участках неправильной формы и ограниченных размеров 27 млн тони. Наиболее значительные запасы находятся в Кузбассе - 253 млн тонн, из них и целиках 246 млн тонн и Печорском бассейне - 89 млн тонн.
В мировой практике добыча угля и других полезных ископаемых короткими забоями составляет от 40 до 60%, причем в Германии, Великобритании, Польше наметилась тенденция перехода на отработку локальных запасов в целиках и участках сложного горно-геологического строения короткими лавами длиной 10-60 м, а в США, ЮАР, Австралии - камерной и камерно-столбовой системами разработки.
Анализ зарубежного опыта выемки угольных пластов показал, что к настоящему времени основное распространение получила технологи* выемки камерами и погашения обратным ходом угольных целиков с применением комбайнов типа “Континиус майнер”, самоходн ых вагонов на пневмохо-
ду типа “Шатл”, средств для бурения скважин в кровле и установки анкерной крепи.
Технологические возможности широкозахватных короткозабойных комбайнов фирмы “Джой” и ”Фест Альпине” обеспечивают производительность отбойки и погрузки угля в транспортные средства от 9 до 34 т/мин. Использование самоходных выгонов в качестве транспортных средств в комплекте с перегружателем позволяют довольно успешно решить вопрос непрерывной работы комбайна. Что касается средств крепления, то здесь пока ведется поиск наиболее оптимального решения. В настоящее время наибольшее применение получила анкерная крепь, которая устанавливается с помощью машин для анкерного крепления или специального переносного бурильного оборудования типа “Вомчат”. Широко применяются органные крепи для крепления кровли. Однако установка, а затем их извлечение с помощью канатов и груженого самоходного вагона связана со значительными затратами ручного труда, не производительна и небезопасна. Фирмами “Фест Альпине” ( Австрия), “Флетчер” и “Джой” (США) разработаны механизированные крепи для крепления и поддержания кровли выработок при короткозабойной технологии на гусеничном ходу, однако опыт их эксплуатации незначителен. Работы по созданию такого типа крепи ведутся в Германии фирмой “Вестфалия” Люнен”.
В отечественной угольной промышленности система разработки угольных пластов короткими забоями не нашла широкого распространения. Проведенные в 1969 -1971 г.г. опытно промышленные испытания короткозабойной технологии с применением отечественного оборудования показали, что использование малопроизводительных проходческого комбайна и транспортных средств не позволили получить высокие результаты, которые в значительной степени уступали показателям, достигнутым при разработке пласта длинными лавами.
В настоящее время в Кузнецком бассейне на ш. “Распадская” с помощью оборудования фирмы “Джой” и на ш. “им.В.И. Ленина” отечественным оборудованием производят отработку локальных запасов угля камерно-столбовой системой. При этом выемка угля осуществляется с оставлением предохранительных целиков между заходками, а крепление камер производится анкерами. Опыт отработки этих участков показал, что отсутствие механизированных средств поддержания кровли на сопряжении заходок с камерой приводит к потерям угля в предохранительных целиках от 20 до 40%. Оставление целиков в завале увеличивает также вероятность возникновения пожаров.
АО “ПНИУИ” ведет работы по созданию средств механизированного крепления и поддержания кровли выработок при выемке запасов угля на локальных участках
камерно-столбовой системой разработки. Разрабатываются конструкции трех типов крепей для применения в различных горногеологических условиях. Для неустойчивых кровель - крепь самодвижущаяся камерная (КСК), состоящая из трех секций взаимоувязанных в единый комплект, для кровель средней устойчивости - крепь самоходная механизированная (КСМ) на гусеничном ходу и для устойчивых кровель - крепь передвижная безразгрузочная (КПБ) с роторным транспортным средством перемещения гидроопор. Основными факторами, обуславливающими применение той или иной крепи, являются устойчивость кровли, интенсивность проявления горного давления и несущая способность почвы.
Технические характеристики крепей представлены в таблице 1.
Таблица 1
Технические харак і ристики крепей
Показатели КСК КСМ КПБ
Конструктивная высота, мм 1450 ...2350 2200... 37000 2200 ... 3200
Сопротивление крепи, кН 6 х 1040 4 х 1250 4 х 1980
Несущая способность крепи, кН/м2 750 750 960
Среднее давление на почву, Па 2,5 3,5 3,5
Скорость перемещения крепи, м/ мин 0,5 15 0,35
Давление рабочей жидкости, МПа 32 32 32
Мощность эл. двигателя, кВт 22 45 -
Угол наклона выработки, град ± 10 ± 10 ± 15
Габариты крепи (ширина и длина), мм 2500 х 4000 2000 х 4000 1400 х 5500
¡Способы управления с пульта по радио с пульта
| Масса, т 16,5 20 7,5-
Областью применения крепей являются технологические схемы (рис. 1), предусматривающие использование широкозахватных проходческих комбайнов и мобильных транспортных средств при одно-
сторонней и двухсторонней выемки угля из камер и заходок в следующих горногеологических и горнотехнических условиях:
Система разработки Способ управления кровлей
Камерно-столбовая Полное обрушение
