- - - Создание угледобывающих комплексов для крутых пластов шахт Донбасса

Внедрение комбайнов УКР и «Комсомолец» обеспечило значительное повышение уровня механизированной выемки на крутых пластах Донбасса, высвободило тысячи забойщиков от тяжелого физического труда, сделало их труд более квалифицированным, производительным и безопасным. Однако в комбайновой лаве крутого пласта по-прежнему остаются весьма сложными и трудоемкими работами: крепление забоя, управление горным давлением, нарезка магазина и другие работы, которые не дают возможности получить при машинной выемке угля резкого повышения добычи и производительности труда.
Дело в том, что механизация только одного, пусть даже самого важного производственного процесса, не может принести значительного-эффекта для производства в целом. Применение комбайнов УКР и «Комсомолец» могло быть успешным лишь при механизации смежных работ - крепление и управление кровлей в очистном забое.
Дальнейшая механизация очистных работ на крутых пластах осуществляется в двух основных направлениях:
Создание новой техники для очистных забоев, движущихся по простиранию пласта, обеспечивающей продвигание линии очистного забоя не менее 3-5 м в сутки. Сюда входят: агрегаты, комплексы оборудования на базе узкозахватных комбайнов или стругов в сочетании с передвижными механизированными крепями, комплексы оборудования с применением полной закладки выработанного пространства (комплекс КДЗ с крепью РГКД, крепь КГД для работы в комплексе с комбайнами типа УКР, комплексы УВК, КБС и КБК).
Создание новой техники для очистных забоев, движущихся по восстанию или падению пласта. Сюда входят: комплексы щитовой выемки для пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа; угольные пилы для блочной выемки; машины для выемки в условиях камерной системы разработки (2 ШКЭ-КСШ, АШ, КМД и др.).
Проектно-конструкторские, научно-исследовательские и учебные институты угольной промышленности, СКБ заводов угольного машиностроения проводят исследовательские и конструкторские работы для обеспечения коренного перелома в расширении механизации процессов угледобычи и повышения ее эффективности, направлейные в конечном счете на резкое повышение производительности труда на крутых пластах.
Эти работы должны обеспечить переход в короткие сроки от применения отдельных выемочных машин к созданию и широкому применению комплексов оборудования, полностью механизирующих и в значительной мере автоматизирующих все процессы в забое при резком сокращении много-операционности их, при поточной организации работ, с выводом, в конечном счете, рабочих из очистных забоев. Решить эти задачи можно только с применением машин, работающих на электрической энергии.
Научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы по совершенствованию электрооборудования, кабелей и средств электрической защиты, а также вентиляции и пылеподавления позволяют практически решить эту задачу.
Осуществление комплексной механизации в существующих длинных забоях-лавах, как показывают расчеты, обеспечит рост производительности труда по участку всего в 2-3 раза. Поэтому конструкторы, ученые и машиностроители, наряду с совершенствованием существующей технологии выемки угля и средств механизации лав, разрабатывают новую технологию выемки угля и соответствующие ей средства механизации. Одним из таких новых направлений является выемка угля короткими забоями без крепления очистного пространства и присутствия в нем людей.
При разработке короткими забоями приходится выполнять значительный объем нарезных работ. Для замены здесь ручного труда институт Донгипроуглемаш создал комплекс КДЗ для работы в условиях диагонального забоя.
Предпосылкой для создания комплекса КДЗ явились научно-исследовательские работы Донецкого политехнического института: «Испытание системы разработки крутого пласта с диагональным забоем и передвижной закладкой» и др., проведенные в 1959 г. на шахте им. Калинина треста «Калининуголь» по пласту «Солнечный» и шахте № 1 «Полтавская-Комсомольская» треста «Орджоникидзеуголь» по пласту «Девятка». Испытаниями установлено, что есть возможность разрабатывать пласты диагональным забоем. Применение диагонального забоя создает условия надежной защиты призабойыого пространства и обеспечивает безопасность, ибо породная подушка за крепью перемещается вслед за передвижкой ограждающей сетки.
Комплекс КДЗ предназначен для выемки угля на крутых пластах мощностью 0,75-1,2 м длинными лавами с диагональным расположением забоя и состоит из узкозахватного комбайна типа УКР и гидрофицированной крепи РГКД.
В ноябре 1963 г. Торецким машзаводом изготовлен опытный образец крепи РГКД на лаву длиной 100 м (50 секций).
В схему крепи РГКД заложен принцип маятниковой передвижки поочередно двух рамок, соединенных между собой в параллелограмм тягами и диагональным гидродомкратом передвижки. Маятниковая передвижка рамок крепления создает возможность их подъема по восстанию или опускания по падению пласта.
Промышленные испытания экспериментального образца крепи РГКД, изготовленного Торецким машзаводом, были проведены в 1964 г. на шахте № 5 шахтоуправления «Углегорская-Западная» треста «Орджоникидзеуголь» в лаве длиной 50 м по пласту «Александровский» мощностью 0,8-1,0 м с углом падения 64° и боковыми породами средней устойчивости.
Испытания крепи РГКД доказали возможность эксплуатации механизированной крепи на диагональном забое крутых пластов и правильность выбранных отдельных конструктивных решений.
Для разработки тонких крутых пластов мощностью от 0,3 до 0,7 м Горловский машиностроительный завод им. С. М. Кирова изготовил опытную партию установок УВК-1.
УВК-1 состоит из исполнительного органа, тяговых канатов, верхнего и нижнего отклоняющих блоков и двух специальных однобарабанных пневматических лебедок. Исполнительный орган - это пила, состоящая из трех шарнирно соединенных между собой секций. Пила перемещается вдоль забоя тяговыми канатами от двух однобарабанных лебедок с пневматическими приводами. Лебедки установлены на одной раме на вентиляционном штреке впереди груди забоя по направлению его подвигания на расстоянии до 25 м. Работают лебедки поочередно.
Промышленные испытания УВК-1 проводились на шахте № 4 треста «Орджоникидзеуголь» комбината «Донецкуголь» на пласте «Фоминском». Угол падения пласта 72°, мощность 0,38-0,42 м. Уголь средней крепости, боковые породы средней устойчивости. Машинная часть лавы 64 м.
Разработка крутых пластов на шахтах Центрального района Донбасса мощностью свыше 1,2 м характеризуется значительной сложностью и трудоемкостью работ, особенно по креплению и управлению кровлей, которые составляют до 60% от общей трудоемкости очистных работ.
Производительность труда рабочего очистного забоя на крутых пластах такой мощности остается очень низкой и составляет 2-3 т/выход, расход леса достигает 80-100 м8 на 1000 т добычи, а себестоимость угля значительно выше средней по Центральному району Донбасса. Кроме того, при существующей технологии выемки этих пластов остается опасность работ в забое, особенно на выбросоопасных пластах, где часто происходят завалы лав. Поэтому пласты «Дерезовка», «Девятка», «Мазур», «Юльевский», «Толстый» и др. на ряде шахт вообще не разрабатываются, хотя вскрытые запасы угля в них составляют десятки миллионов тонн.
Попытки отработки этих пластов без крепления призабойного пространства (полосами по восстанию) и с ограждением призабойного пространства (широкими полосами по падению) не дали положительных результатов в основном из-за трудности решения управления горным давлением и отсутствия средств механизации для проведения нарезных выработок.
В технологической схеме выемки угля на крутых пластах одним из главных является решение вопроса о поддержании призабойного пространства.
Одна из технологических схем выемки угля с применением крепей оградительного или оградительно-поддерживающего типа - это выемка крутых пластов широкими полосами по падению, когда отработка пласта идет широкими полосами по падению с применением щитовых крепей. После отработки каждой полосы оборудование щитового комплекса подлежит демонтажу (полному или частичному) и монтажу его для выемки следующей полосы.
Основные преимущества этой технологической схемы состоят в том, что комплекс оборудования размещается на устойчивом основании - угольном забое, а это обеспечивает наиболее благоприятные условия для его работы и монтажа. Находящаяся над крепью породная подушка, перемещающаяся в том же направлении что и крепь, воспринимает значительную часть горного давления, благодаря чему требуется высокая грузоподъемность крепи и небольшой ее вес при управлении кровлей полным обрушением. Упрощается конструкция крепи и управления ею.
Разработка крутых пластов Центрального района Донбасса широкими полосами по падению с применением щитовых крепей оградительно-поддерживающего типа была начата по технологической схеме, разработанной Ленинградским горным институтом и ДонУГИ. Эта схема исключает работы по проведению нарезных выработок по восстанию пласта и требует только одной печи для транспортирования отбитого угля на откаточный штрек.
Опытное применение щитовых крепей типа ЩК при разработке крутых пластов средней мощности на шахтах Центрального района Донбасса начато с 1958 г.
Щитовой комплекс ЩК предназначен для выемки угля полосами по падению с применением щитовой гидрофицированной крепи на крутых пластах мощностью 1,2-1,8 м и углом падения 50-80°. Пласт по такой технологической схеме отрабатывается полосами шириной 30-40 м сверху вниз (от вентиляционного штрека к откаточному).
Все работы по выемке полосы производятся под прикрытием щита ЩК-2М, который обеспечивает надежное поддержание призабойного пространства, повышает безопасность работ по выемке, создает условия для роста производительности труда и увеличения интенсивности отработки пласта, а также значительно уменьшает ручные работы.
Щитовой комплекс состоит из крепи, гидравлической системы и скреперо-струговой установки, работающей под щитом.
Щит Щ2М собирают из отдельных металлических секций, шарнирно связанных между собой. Каждая секция состоит из опорной Г-образной рамы, расположенной на почве пласта, лыжи, соприкасающейся с кровлей, и других гидравлических стоек, которые распирают раму и лыжу между боковыми породами во время выемки угля под щитом.
Щит монтируется в нише, пройденной по углю под вентиляционным штреком. Со стороны выработанного пространства оборудуется гезенк, разделенный на углеспускное и ходовое отделения, охраняется гезенк трех-, пятирядной органной крепью.
По мере отработки полосы угля, выше щита, у целика крепят гезенк, предназначенный для выхода на вентиляционный штрек. Этот гезенк также охраняется трех-, пятирядной органной крепью и имеет два отделения: углеспускное и ходовое. По первому из них перемещается скип, в котором доставляется лес и другие материалы.
Управление щитовой крепью осуществляется гидравлической системой, которая состоит из двух маслостанций, пульта управления, клапанных блоков, маслобака и маслопроводов.
Секции щита распираются между почвой и кровлей пласта гидравлическими стойками. Скреперо-струг вынимает уголь по всей длине полосы на глубину 0,5-0,7 м. Затем зачищают земник, снижают давление в гидросистеме (спускным вентилем) до тех пор, пока щит не начнет опускаться. Когда щит опустится на глубину снятой полоски угля и упрется нижними концами секции в угольный массив, в гидросистеме повышают давление и снова распирают секции щита. После этого цикл выемки повторяется.
Передвижку крепи на забой производят с пульта управления, находящегося на крайней секции со стороны кутка. Для гашения пыли во время работы в комплексе предусмотрена система орошения.
Щитовой комплекс ЩК-2М испытывался на шахте «Красный Профинтерн» треста «Орджоникидзеуголь» по пласту «Дерезовка-Запад», а затем в том же тресте на шахте им. Карла Маркса по пласту «Дерезовка-Восток» и на шахте № 3 шахтоуправления № 1 по пласту «Мазур-Восток».
В качестве выемочно-транспортирующего органа при испытании этих комплексов применялся скреперо-струг емкостью 0,25 м3.
В течение февраля - июля 1959 г. на шахте им. Карла Маркса по пласту мощностью 1,4-2,2 м с углом падения 68° была отработана полоса размерами 28,5 ж по простиранию и 120 ж по падению пласта. Было добыто 11 600 т угля, сделано 163 посадки щита. Щит дошел до откаточного штрека в хорошем состоянии, был демонтирован и вновь смонтирован для отработки следующей полосы. При применении щитового комплекса число рабочих по забою по сравнению с применением отбойных молотков уменьшилось вдвое. В марте производительность труда рабочего была в 1,5 раза больше, чем в молотковой лаве, а себестоимость тонны угля снизилась в 1,6 раза.
Донгипроуглемаш в 1960 г. разработал экспериментальный образец конвейеро-струга КСЩ для механизации выемки угля под щитовыми крепями оградительно-поддерживающего типа ЩК при отработке пласта с одной углеспускной печью.
Промышленные испытания экспериментального образца конвейеро-струга КСЩ в комплексе со щитовой крепью 2ЩКЗ проводились с 1 октября 1961 г. по апрель 1963 г. на шахте № 6 шахтоуправления №2 «Булавинское» треста «Орджоникидзеуголь» при отработке пласта «Мазур-Запад» мощностью 1,6-1,7 м. Было отработано два столба и добыто 13 760 т угля. Вследствие ряда конструктивных недостатков щитового комплекса не были достигнуты высокие и устойчивые показатели.
После ремонта и доводки щитового комплекса он был смонтирован на этом же участке для отработки второго столба шириной по простиранию 30 м.
Из анализа конструктивной схемы конвейеро-струга КСЩ и результатов промышленных испытаний экспериментального образца можно сделать вывод, что он соответствует требованиям, предъявляемым к средствам механизации выемки угля под щитовыми крепями.
Агрегат АЩ - улучшенный вариант щитового комплекса ЩК-КСЩ. Он предназначен для разработки крутых пластов мощностью 1,4-2,2 м широкими полосами по падению. АЩ состоит из гидрофицированной оградительно-поддерживающей крепи и конвейероструга. Крепь и конвейеро-струг агрегата имеют раздельные гидросистемы с питанием от одной масло-станции.
Крепь агрегата предназначена для ограждения и крепления рабочего пространства.
Она состоит из одинаковых, связанных между собой секций, установленных через один метр, и гидрооборудования. Каждая секция распирается между кровлей и почвой двумя гидростойками с общим усилием 26 т. Крепь имеет блочную конструкцию по 6-8 секций в блоке. Блоки друг с другом связаны у почвы пласта одиночными вертикальными шарнирами. Посадка крепи производится за счет веса агрегата и вышележащих обрушенных пород при постепенном снятии распора с секций крепи.
Основные отличия щитового агрегата АЩ от комплекса 2ЩКЗ-КСЩ заключаются в следующем:
связь конвейероструга АЩВ с крепью АЩК выполнена в виде маятниково-телескопических механизмов;
разработана механо-гидравлическая система, обеспечивающая равномерное перемещение конвейероструга по его длине;
разработана гидравлическая система для посадки крепи с регулируемым подпором боковых пород, равномерным по всей длине агрегата;
щитовая крепь выполнена из однотипных секций, в то время как крепь 2ЩКЗ состояла из чередующихся основных и вспомогательных секций;
связь рамы и лыжи секций выполнена через рычажной механизм.
Агрегат АЩ может быть применен на 20 шахтопластах. Для расширения области применения щитовой выемки в Донгипроуглемаше ведется разработка агрегатов для крутых пластов мощностью от 0,9 до 2,8 м. В этом случае область применения составит свыше 130 шахтопластов, т. е. около 40% всех шахтопластов Центрального района Донбасса.
В 1965 г. Горловский машзавод им. С. М. Кирова и Дружковский завод изготовили опытно-промышленные щитовые агрегаты АШ.
В 1955 г. Донгипроуглемаш разработал принципиально новую камерно-столбовую систему КМД для комплексной механизации угледобычи на крутых пластах при безлюдной выемке. Камерно-столбовая схема КМД предусматривает выемку узких камер по восстанию пласта с последующим их расширением до рабочего размера тем же исполнительным органом по падению пласта. В зависимости от устойчивости боковых пород и конкретных горно-геологических условий шахты возможны две схемы выемки камер.
По первой схеме камеры вынимаются с временным оставлением междукамерных целиков угля и полной закладкой камер породой от прохождения верхних штреков. Междукамерные целики угля вынимаются той же машиной, спустя некоторое время. Отрабатываемые камеры приэтом не закладываются породой, и подготовительные выработки постепенно погашаются.
По второй схеме, при достаточно устойчивых боковых породах, камеры отрабатываются подряд с оставлением узких целиков угля. Закладка камер производится периодически с пропуском некоторых камер без закладки их породой.
Потери угля в пласте по первой схеме составляют 10-15% и по второй схеме - 15-20%.
Отличительная особенность КМД в том, что угледобыча сведена к выполнению одной операции - выемке угля в камерах, что осуществляется одной машиной, механизирующей выемку угля по всей высоте этажа.
Таким образом, при применении комплекса безлюдной выемки КМД решаются вопросы, которые фактически не могут быть решены комбайновой выемкой:
осуществлен однооперационный процесс добычи угля из пласта;
осуществлен вывод людей из очистного пространства;
полностью устранен расход леса на крепление и управление кровлей в очистном пространстве;
технологически решен вопрос оставления всей породы на участке;
решен вопрос безопасного применения электрического привода на крутых пластах.
В 1959 г. институт Донгипроуглемаш разработал чертежи экспериментального образца машины для комплекса КМД, который был изготовлен Горловским машзаводом им. С. М. Кирова в 1960 г.
КМД испытывался на шахтах им. Ленина, «Комсомолец» и «Горловская-Глубокая» треста «Горловскуголь». Опыт шахтных испытаний использован при корректировке в 1962 г. чертежей опытно-промышленных образцов комплекса КМД-2.
КМД-2 предназначен для работы в пластах мощностью 0,6-1,2 м при любой крепости угля и боковых породах средней устойчивости.
Наименьшая ширина камеры с целиком 0,3-1,2 м, наибольшая - 4,8 м. С целью расширения возможности работы в пластах с боковыми породами ниже средней устойчивости при наличии ложной почвы или кровли предусмотрено защитное перекрытие за исполнительным органом, что в дальнейшем при освоении комплекса позволит увеличить ширину камеры до 6 м. В 1965 г. экспериментальный завод Донгипроуглемаша изготовил два опытно-промышленных образца КМД-2.



Теги: пласт, выемка, крепь, шахта, забой. Просмотров: 4582
Другие новости по теме:

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.