CC BY
28
ИНАР 1
ОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯК
МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99
^ В.А. Потапенко, Б.Г. Ник В.К. Сидорчук, Б.В. Цыплаков, .... 2000
УДК: 622.273:622.28 ....
В.А. Потапенко, Б.Г. Никишичев,
В.К. Сидорчук, Б.В. Цыплаков
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ
ЯКА -
Д
обыча угля подземным способом на шахтах Российской Федерации осуществляется в основном очистными механизированными комплексами. Большая металлоемкость, сложность конструкции, значительная трудоемкость монтажно-демонтажных 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 гор-но-геоло-гическими 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 отработки 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 за-
бой 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 на 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 осуществление 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. А.А. Скочинского 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 180 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. тонн, на участках неправильной формы и ограниченных размеров 27 млн. тонн. Наиболее значительные запасы находятся в Кузбассе - 253 млн. тонн, из них в 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, Поль-ши наметилась тенденция перехода на отработку локальных запасов в целиках и участках слож-ного горногеологического стро-ения 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 технология выемки камерами и погашения обратным ходом угольных целиков с применением комбайнов типа "Континиус майнер", самоходных вагонов на пневмоходу типа "Шатл кар", 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 вагонов 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 настоящие время наибольшее применение получила анкерная крепь, которая устанавливается с помощью машин для анкерного крепления или специального переносного бурильного
іаолица і
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАК ЕРИСТИКИ КРЕПЕЙ
Конструктивная высота, м: Сопротивление крепи, кН Несущая способность креп Средняя давление на почв; Скорость перемещения креп Давление рабочей жидкост Мощность эл.двигателя, к Угол наклона выработки, I Г абариты крепи (ширина и д Способы управления Масса, т
Показател и
, кН/м мПа , м/мин і, МПа Вт іад
шна), мм
КСК
І450...2350
6x1040
750
2.5 0,5 32 22 ±10
2500x4000 с пульта
16.5
КСМ
2200...3700 4x1250 750 3,5 15 32 45 ±10 2000x4000 по радио 20
КПБ
2200...3200 4x1980 960
3.5 0,35
32
±15 1400x5500 с пульта
7.5
ным оборудованием производят отработку локальных запасов угля камерностолбовой системой. При этом выемка угля осуществляется с оставлением предохранительных целиков между заходка-ми, 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
из трех секции 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 І.
Областью применения крепей являются технологические схемы (рис і), предусматривающие использование широкозахватных проходческих комбайнов Рис. 1. Технологические схемы отработки целиков угля с применением различных типов крепей: А - односторонняя схема; Б - одновременная выемка правым и левым забоями
оборудования типа "Вомбат". 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, непроизводительна 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" Лю-нен".
В отечественной угольной промышленности система разработки угольных пластов короткими забоями не нашла широкого распространения. Проведенные в І969-І97І г.г. опытно промышленные испытания короткозабойной технологии с применением отечественного оборудования показали, что использование малопроизводительных проходческого комбайна и транспортных средств не позволяли получить высокие результаты, которые в значительной степени уступали показателям, достигнутым при разработке пласта длинными лавами.
В настоящее время в Кузнецком бассейне на ш. "Рас-падская" с помощью оборудования фирмы "Джой" и на ш. им. "В.И Ленина" отечествен-
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 горно-геологических условиях. Для неустойчивых кровель - крепь самодви-жущаяся камерная (КСК), состоящая
и мобильных транспортных средств при односторонней и двухсторонней выемки угля из камер и заходок в следующих горно-геологических и горнотехнических условиях:
Разработка конструкций крепей, их изготовление и последующее внедрение в производство на угольных шахтах России позволит решить целый комплекс важных задач: вовлечь в отработку значительную часть локальных запасов угля, залегающих в
Система разработки Способ управления кровлей Почва угольного пласта, МПа Вынимаемая мощность пласта, м Г ипсометрия почвы угольного пласта Камерно-столбовая Полное обрушение Прочность на вдавливание не ниже 3,5 1.5 - 3.5 Волнистая
Углы наклона кровли и почвы, град: вдоль поддерживаемой выработки До ±10
поперек в сечении поддерживаемой выработки До ±10
Форма поперечного сечения выработки Трапециевидная, прямоугольная
Ширина поддерживаемой выработки по верху, м 5 - 6
горно-геологических условиях, изменяющихся в широком диапазоне; расширить область применения систем разработки пластов угля короткими забоями с применением высокопроизводительного оборудования; повысить безопасность ведения горных работ; снизить травматизм ра-
бочих, занятых на креплении кровли выработок; уменьшить потери угля за счет выемки угля без оставления предохранительных целиков; уменьшить пожароопасность, применить высокопроизводительную технологию с одновременной выемкой в правом и левом забое. Кроме
того, в связи с малооперационно-стью управления крепями, возможно оснащение их аппаратно-
программным комплексом радиоуправления, что позволит автоматизировать наиболее трудоемкие работы, связанные с креплением кровли выработок.
ш
Потапенко В.А. докіор технических наук, профессор, АО «Подмосков-ный научноисследовательский угольный институт».
Никишичев, Б.Г., Сидорчук В.К., Цыплаков Б.В. - АО «Подмосков-ный научноисследовательский уі ольный инсти тут».
