В проекте основных технических направлений развития угольной промышленности СССР на 1966-1970 гг. на основе последних исследований вопросов горного давления даны рекомендации по управлению кровлей и креплению в Донецком бассейне.
В них, наряду с широким внедрением механизированных крепей, на пологих и наклонных пластах предусматривается дальнейшее совершенствование существующих способов управления кровлей с применением индивидуальных металлических крепей.
Дальнейшему увеличению производительности труда и нагрузки на лаву в условиях пологих и наклонных пластов содействует переход при всех системах разработки на управление кровлей способом полного обрушения. Этот способ может применяться не менее чем в 80% лав.
Управление кровлей способом частичной закладки должно применяться в 12 -15% лав на пологих и наклонных пластах.
Металлические индивидуальные крепи должны стать в ближайшие годы основным видом крепи в очистных забоях на пологих и наклонных пластах.
Комплексное использование металлических крепей (призабойные стойки совместно с металлическими верхняками и посадочными стойками) обеспечит высокую технико-экономическую эффективность.
Развитие техники транспортирования угля в лавах неразрывно связано с научно-исследовательскими работами в этой области. Систематическое проведение научных исследований, направленных на усовершенствование методов расчета и конструкций скребковых конвейеров, начато с 1947 г.
В 1948 г. В. А. Кружков (Московский горный институт) впервые применил метод определения натяжений тяговых цепей скребковых конвейеров с помощью электрических проволочных тягодатчиков. Этот метод получил в дальнейшем широкое распространение не только применительно к скребковым конвейерам, но и к другим транспортным установкам.
В. А. Кружков одним из первых обнаружил резко циклический характер натяжений тяговых цепей и дал обоснованную критику применявшейся в то время методики расчета динамических нагрузок тяговых органов.
В 1951-1953 гг. В. А. Мурзин (ИГД АН УССР) и А. И. Двойнин (Днепропетровский горный институт) разработали и применили электрическую аппаратуру для исследования параметров кинематики и динамики скребковых конвейеров. В результате этих исследований были даны рекомендации по улучшению режимов работы скребковых конвейеров и по рациональному выбору их параметров.
В 1955-1956 гг. А. Г. Соснии (Днепропетровский горный институт) исследовал работу миогоприводных скребковых конвейеров, что позволило разработать теорию этих конвейеров и методику их расчета с учетом электромеханических характеристик двигателей.
В 1957 -1958 гг. В. А. Тимошкин (Днепропетровский горный институт) выполнил теоретические и экспериментальные исследования производительности скребковых конвейеров и дал рекомендации по максимальному использованию их.
Н. Д. Самойлюк (Гипроуглемаш) в 1958 г. завершил большую научно-исследовательскую работу по установлению параметров и конструктивных типов скребковых конвейеров для лав с механизированной выемкой угля, а в дальнейшем выполнил ряд исследований элементов и режимов работы скребковых конвейеров, которые были использованы при создании новых конструкций.
В истории развития средств транспортирования угля в лавах в послевоенный период могут быть выделены три основных этапа.
Первый этап. Характеризуется тем, что в лавах в качестве основного транспортного средства использовались качающиеся конвейеры с приводом ПК-19. Основные усилия машиностроителей направлялись на увеличение выпуска таких конвейеров. Но уже тогда, в связи с применением комбайнов «Донбасс» были начаты работы по замене качающихся конвейеров скребковыми
Второй этан. Он характерен созданием разборных переносных одноцепных и двухцепных скребковых конвейеров. Уже в 1949 г. количество работавших в шахтах качающихся конвейеров резко сократилось. Им на смену пришли скребковые конвейеры. В это же время начались работы по автоматизации этих конвейеров, а также совершенствуются способы транспортирования угля на крутых и наклонных пластах путем применения листов ДонУГИ и эмалированных рештаков.
В это же время создаются новые скребковые конвейеры, мощные двух-приводные, передвижные, оснащенные круглозвенными цепями.
Третий этап (1961 г. по настоящее время) характеризуется широким распространением передвижных скребковых конвейеров, имеющих более совершенную конструкцию и лучшее качество изготовления, созданием работоспособной аппаратуры для автоматизации их, появлением первых тормозных скребковых конвейеров для наклонных пластов, разработкой и успешным испытанием добычных комплексов механизирующих все основные производственные процессы в лавах.
После освобождения Донбасса от фашистских оккупантов в шахтах уцелело очень мало качающихся конвейеров, пригодных к работе.
На конец 1945 г. число работавших конвейерных приводов составило по сравнению с 1940 г. только 36,7%.
До 1950 г. работы по усовершенствованию качающихся конвейеров продолжались.
В настоящее время основным средством транспортировки угля в лавах на пологих пластах являются скребковые конвейеры, значение которых в ближайшие 7-10 лет не будет уменьшаться.
Рост количества скребковых конвейеров будет происходить главным образом за счет передвижных изгибающихся конвейеров типа СП-63, СП-48, СП-46 и др. Как показали исследования ДонУГИ, применение передвижных конвейеров позволяет снизить трудоемкость в очистных забоях в среднем на 5% (12 человек на 1000 тонн суточной добычи).
К концу 1970 г. количество изгибающихся передвижных скребковых конвейеров по сравнению с 1965 г. увеличится с 1360 до 3600, т. е. в 2,6 раза.
В ближайшие годы будут продолжены работы по дальнейшему усовершенствованию конструкций и методов эксплуатации забойных скребковых конвейеров.
Практика эксплуатации двухцепных передвижных конвейеров показывает, что при транспортировании влажного угля происходит налипание угольной мелочи на внутренние криволинейные поверхности боковин рештаков. Это вызывает увеличение сопротивления движению цепей и нередко приводит к авариям. Необходимо создать специальные приспособления - «чистильщики», прикрепленные к цепи, которыми будет производиться автоматическая очистка налипшего угля.
В первые послевоенные годы в Советском Союзе (в основном в Донбассе) началось создание струговых установок статического и динамического действия. В феврале 1945 г. Луганское конструкторское бюро Гипроуглемаша начало проектирование экспериментального угольного струга статического действия. Упрощенный вариант его изготовил Луганский завод им. Октябрьской революции.
В начале 1946 г. струг испытывался на шахте «Дельта-3» в Донбассе. С учетом результатов испытаний этого и двух промышленных образцов установки угольного струга типа УС-2 (сварной вариант) и УС-3 (литой вариант) была спроектирована усовершенствованная установка УС-4.
Угольный струг УС-4 имел ступенчатый рабочий орган со сплошными ножами. Глубина стружки составляла 200 мм. Максимальное тяговое усилие достигало 40 т. Скорость движения струга - 0,12 м/сек. Тяговый орган - канатный. Работа струга основывалась на отделении угля от массива при помощи строгания и отделения; верхней пачки с использованием отжима угля горным давлением. Струг работал по челноковой схеме.
В 1948 г. завод им. Пархоменко выпустил 36 комплексных установок УС-4, 22 из них в 1948-1950 гг. работали на шахтах Донбасса. В некоторых случаях при работе УС-4 были достигнуты удовлетворительные технико-экономические показатели. Так, среднемесячное подвигание очистных забоев струговых лав на шахтах № 1 им. Челюскинцев и «Новомоспино» в течение 6 месяцев 1949 г. колебалось от 23,8 до 27,2 м.
Однако на многих шахтах слабая кровля, крепкий уголь с включе¬нием колчедана и отсутствие отжима вынудили демонтировать струговые установки.
Для добычи углей выше средней крепости в 1950 г. Луганское конструкторское бюро Гипроуглемаша и конструкторское бюро завода им. Пархоменко предложили ступенчатые струги СКУ-2 (струг крепких углей) и УСП-1 (угольный струг завода им. Пархоменко). При этом был использован принцип образования опережающей щели в груди забоя и последующей выемки пачек угля. В 1951 г. завод им. Пархоменко изготовил оба струга. Испытывались они в Кузбассе в комплексе с передвижной гидравлической крепью. В Донбассе струги не испытывались.
В 1957 г. конструкторы института Донгипроуглемаш разработали техническое задание, а затем технический и рабочий проекты угольного комбайна УКР (узкозахватный для крутых пластов, регулируемый по мощности пласта), предназначенного для механизации выемки угля на крутых пластах мощностью 0,6-1,1 м. Принципиальными особенностями УКР являлись:
Осуществление выемки угля при движении комбайна снизу вверх, без наличия специальной машинной дороги, что значительно сокращает некрепленное пространство в лаве.
Узкозахватный способ выемки, при котором ширина захвата равна шагу крепи. Барабанный рабочий орган этого комбайна, расположенный в зоне наиболее ослабленного уступа забоя, обеспечивал малую энергоемкость процесса разрушения и высокую производительность комбайна, оборудованного пневмодвигателем мощностью 32 л. с. Скорость выемки достигает 120 м/час.
Возможность раздельного ведения процессов выемки п крепления лавы, что позволяет: во-первых, вести работы по выемке угля без присутствия людей в лаве там, где это диктуется условиями безопасности, и, во-вторых, максимально ускорить каждую из этих операций за счет высоких скоростей подачи и большого фронта работ для возведения крепи одновременно в нескольких пунктах лавы.
Возможность осуществления выемки угля на всю мощность пласта за счет исполнительного органа, плавно регулируемого при помощи гидропривода без остановки комбайна. Эта особенность конструкции комбайна позволяет вести выемку угля по всей длине лавы по границе почва-кровля, не допуская при этом образования крупных кусков угля, которые при падении повреждают забойщицкую крепь.
Обеспечение прямолинейной груди забоя после прохода комбайна для лучшего поддержания призабойного пространства и ликвидации дополнительных ручных работ по оформлению забоя.
Крутые пласты Донбасса характеризуются следующими специфическими особенностями залегания и разработки:
неустойчивыми, в большинстве случаев, боковыми породами, требующими усиленного крепления призабойного пространства вплотную к груди угольного забоя;
значительными колебаниями мощности пласта в пределах лавы;
обильным метановыделением и склонностью пластов к внезапным выбросам угля и газа;
почти полным отсутствием явления отжима угля в пласте;
недопустимостью отделения от массива пласта больших глыб угля из-за опасности повреждения ими крепи;
магазинированием угля в нижней части лавы.
Специфические условия выемки угля на крутых пластах долгое время не давали возможности решить проблему механизации. Попытки применить для этих условий комбайны, разработанные для пологих пластов, не дали положительных результатов.
На основном процессе добычи угля, в очистных забоях на крутых пластах преобладал тяжелый ручной труд - выемка угля производилась как и в довоенный период - при помощи отбойных молотков.
Уменьшившееся за время Великой Отечественной войны количество отбойных молотков в Донбассе стало быстро расти и за пять послевоенных лет увеличилось более чем в 4 раза. Начиная с 50-х годов, наряду с увеличением численности работающих молотков, шло дальнейшее их усовершенствование; оно шло по пути уменьшения веса, упрощения золотникового устройства, улучшения условий работы. Так, молоток МОП-10 был снабжен золотниковым устройством, при этом воздушный и водяной пусковые клапаны сблокированы между собой, что исключает возможность подачи в молоток воды при прекращении подачи воздуха. Таким образом, к концу 50-х годов наша промышленность освоила серийный выпуск целого ряда отбойных молотков.