В Украинской части Донбасса очистные забои на наклонных пластах составляют 21,2% от общего количества лав бассейна.
До 1960 г. лавы наклонных пластов не выделялись в особую группу, и средства механизации выемки, доставки и крепления специально для них не создавались.
Технология выемки угля на наклонных пластах имеет свои особенности, которые влияют на трудоемкость производственных процессов в очистном забое и, в конечном счете, на технико-экономические показатели работы.
Разработка наклонных пластов производится во всех случаях длинными очистными забоями, располагаемыми по падению пласта. При этом выемка, крепление забоя, наращивание доставочных средств по мере продвижения комбайна и управление кровлей в лаве производятся в направлении только снизу вверх. Машинное время значительно снижается (по сравнению с работой выемочной машины в лавах пологих пластов) благодаря тому, что в наклонной лаве трудно совместить по времени такие трудоемкие процессы как выемку угля с креплением и наращиванием доставочных средств, спуск комбайна с зачисткой лав и управлением кровлей. В условиях наклонных пластов значительно увеличивается трудоемкость крепления и управления кровлей. Все это вместе взятое увеличивает длительность цикла и снижает технико-экономические показатели работы очистного забоя.
Для механизации выемки угля на наклонных пластах в большинстве случаев применяли комбайны типа «Донбасс», ЛГД, «Кировец» и другие, предназначенные для пологих пластов, и модернизированные применительно к наклонным пластам. Так, комбайн «Донбасс-1» используется на наклонных пластах без грузчика, работает по односторонней схеме снизу вверх и движется вдоль забоя по первой дороге непосредственно у груди забоя. Комбайн перемещается при помощи каната, наматываемого на барабан подающей части. В случае обрыва рабочего каната комбайн поддерживается предохранительным канатом, один конец которого укреплен на корпусе подающей части комбайна, а другой наматывается на предохранительный барабан лебедки.
ГТК-ЗМ отличалась от ГТК-3 более мощным двигателем (часовая мощность 25 кет, длительная - 16 кет), наличием расштыбовщика, удаляющего штыб от ведущей звезды режущей цепи и значительно уменьшающего общий расход мощности на ведение зарубки, наличием бара и режущей цепи новой конструкции и рядом конструктивных улучшений в подающей части. Однако новая машина имела одну рабочую скорость по¬дачи - 0,58 м/мин и одну маневровую - 6,6 м/мин, т. е. у нее еще отсутствовала возможность выбирать нужную скорость подачи в соответствии с изменением крепости зарубки, а также при встрече участков с включениями колчедана или кварцита и т. п. Только при замене шестерней в редукторе подающей части можно было получать рабочую скорость подачи в 0,46-0,71-0,91-1,05-1,22 и 1,48 м/мин.
Интенсификация добычи угля с переводом очистных забоев на работу по графикам цикличности требовала создания более мощных врубовых машин, позволяющих производительно работать в крепких и вязких угольных пластах с изменением на ходу машины скорости подачи в достаточно широких пределах.
Конструкторы Копейского машиностроительного завода им. С. М. Кирова Н. А. Шурис, Ф. В. Костюкевич и др. под руководством Я. И. Альшица создали новую врубовую машину КМП-43 (Копейская мощная, пульсирующая, 1943 г.) на базе электродвигателя с часовой мощностью 47 и длительной 25 кет. В опытной партии, выпущенной в 1944 г., машина именовалась КМП-44, а в серийном производстве, начатом в 1945 г.,- КМП-1.
Буровзрывные работы в сочетании с машинной зарубкой или без нее применяются при добыче угля или антрацита на пластах с крепким, вязким или содержащим крепкие прослойки углем, для которого пока не создано надежных комбайнов. Кроме того, они широко применяются при проходке выработок или бутовых штреков для получения закладочного материала непосредственно в выработанном пространстве очистного забоя.
Бурение по углю производится вращательными бурильными машинами с ручной подачей, называемыми часто электросверлами, электробурами, тогда как для бурения по породам различной крепости применяются электробурильные машины с механической или гидравлической подачей; последние монтируются на колонках, механических поддержках или на манипуляторах погрузочных машин.
Ручные электросверла снабжаются электродвигателем с короткозамкнутым ротором, мощностью от 0,9 до 1,4 кет (получасовой), имеют вес без бура и кабеля от 14,5 до 22 кг.
При одноступенчатом редукторе скорость вращения шпинделя сверла - 710-960 об/мин, при двухступенчатом - от 330 до 690 об/мин; в последнем случае более высокий крутящий момент позволяет применять электросверло для бурения в крепких и вязких углях.
Корпуса электросверл имели ребристую наружную поверхность для обеспечения лучшего охлаждения двигателя. В целях безопасности для работающих рукоятки электросверла и кожух вентилятора покрывались слоем резины.
Сверла СЭР-19 Д и СЭР-20 Д снабжались двухступенчатым редуктором, имели дистанционное управление. СЭР-20 Д имело двигатель мощностью 1,4 кет и применялось для бурения в крепких и Содержащих твердые включения угольных пластах.
Взрывонавалкой называют операцию погрузки (навалки) угля силой взрыва. Предварительно производится вруб реягущим баром увеличенной высоты или сдвоенным баром с целью получения более высокой врубовой щели в угольном пласте. В подрубленной пачке бурятся шпуры, куда закладываются взрывчатые вещества. Когда забойный скребковый конвейер будет передвинут к самому очистному забою, включается в работу скребковая цепь и производится взрыв. Отбитые куски угля, падая на конвейер, разбиваются на более мелкие и транспортируются цепью скребкового конвейера вдоль забоя на ближайший штрек.
Врубовая машина чаще перемещается по раме забойного конвейера и тогда она снабжается 2-образным баром увеличенной высоты и двух шарнирной режущей цепью. В этом случае зарубка производится без оставления земника у почвы пласта, предоставляя возможность крепить забой вслед за проходом врубовой машины и не затрачивать сил и времени на отделение земника, который получается при передвижении врубмашины с обычным плоским баром по раме забойного конвейера.
Гипроуглемашем в 1946-1947 гг. выпущены и испытаны в шахтах мощные скребковые конвейеры СТР-30 (скребковый транспортер, разборный, 30 кет) и СТП-30, передвигающийся в забое без разборки; позднее выпускался также модернизированный разборный скребковый конвейер СТР-ЗОМ. Опыт их применения в шахтах комбинатов «Ростовуголь» и «Луганскуголь» показал, что при правильной организации работ можно грузить способом взрывонавалки до 40% добываемого угля. Однако оставшийся уголь требовал трудоемкой и тяжелой операции ручной навалки на конвейер.
Поэтому взрывонавалка, как самостоятельный способ отбойки угля,, не получила распространения.
Системы разработки оказывают влияние на безопасность работ, схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, объем проведения и поддержания горных выработок, концентрацию и интенсификацию горных работ, длительность и эффективность использования машин, механизмов и горных выработок, работу очистного забоя, режим работ, организацию труда и производства. Развитие систем разработки привело к изменению их параметров и возникновению новых вариантов систем.
Известно, что каждый вариант систем разработки выгодно применять (в подходящих для него условиях) при определенных параметрах. Так как применение новой техники и интенсификация работ изменяли параметры, то это приводило к необходимости замены одного варианта системы другим.
Под воздействием новой техники развивались свойства различных вариантов систем разработки. При этом то или другое свойство на том или другом этапе являлось более важным.
Внедрение в очистных забоях высокопроизводительных комплексов машин время от времени ведет к пересмотру взглядов на прогрессивность того или иного варианта системы разработки. Это как раз и связано с тем, что при совершенствовании техники и изменении скорости подвигания изменяется экономичность одних вариантов систем разработки относительно других. Так, например, при применении высокопроизводительных комплексов необходимую нагрузку на откаточный штрек, обеспечивающую экономически выгодное использование транспортных средств, можно будет получать при работе одной лавы на штрек в более широком диапазоне горно-геологических условий. Это уменьшит значение подэтажного варианта и преимущественно отработки спаренными лавами, а в ряде случаев сделает применение их целесообразным.
До 1955 г. разработка сближенных пластов, при выемке которых очистные работы одного пласта оказывают вредное влияние на горные выработки другого, производилась, главным образом, раздельно. Для обработки каждого пласта проводились свои откаточные и вентиляционные штреки. Совместная разработка сближенных пластов, когда выработки одного пласта используются для отработки другого, имела небольшое распространение, вследствие, главным образом, небольшой производительности шахт (не требовалась одновременная отработка двух пластов) и недостаточной изученности этого вопроса.
В результате научно-исследовательских работ, проводившихся такими институтами, как ВНИМИ, ИГД им. Скочинского, ДонУГИ, ДПИ, ДГИ, ЛГИ и др., был сделан ряд важных выводов, позволивших организовать более правильную и эффективную отработку одиночных и сближенных пластов на полевые или пластовые штреки. В частности, был установлен весьма важный факт, что групповые штреки следует располагать под выработанным пространством, а не под массивом или целиком угля. Было также доказано, что отработка через наклонные гезенки на штреки, пройденные в почве пласта, в ряде горно-геологических условий является более эффективной, чем отработка через горизонтальные квершлаги или с помощью сплошной системы при расположении штреков в самом разрабатываемом пласте. К этому времени доставка материалов по гезенку была механизирована, что облегчало применение этих выработок в качестве группирующих.
В очистных забоях для выемки угля применялись отбойные молотки, крепление забоев выполнялось деревом, управление кровлей осуществлялось удержанием рабочего пространства на кострах.
Такая технология и специфические условия эксплуатации крутых пластов: высокая газоносность, внезапные выбросы угля и газа обусловили преимущественное распространение сплошной системы разработки в варианте «лава-этаж» с потолкоуступной формой очистного забоя.
До настоящего времени высота уступов колеблется в пределах С-30 м. На пластах с крепким углем и малоустойчивыми боковыми породами высота уступов равняется 6-10 м; при средней крепости угля и средней устойчивости боковых пород высота достигает 12-16 м, а при мягком угле и устойчивых породах - 18 м и более.
Этажные штреки в большинстве случаев охраняются целиками угля. Размеры целиков: над откаточными штреками по простиранию 4,5- 5,4 и по падению 6-10 м, целики под вентиляционными штреками - соответственно 3,6-4,5 м и 4-6 м.
При разработке пластов со слабыми боковыми породами, а также в случаях склонности почвы к сползанию по соображениям безопасности работ приходится еще оставлять целик угля в средней части лавы. Такие целики создают дополнительную опору для кровли и почвы в выработанном пространстве, в связи с чем уменьшается вероятность обрушения кровли и сползания почвы.