KPATEP * Библиотека "Горное дело" * А.Д.Игнатьев "Технология подземной выемки угля и перспективы ее развития"

---

В. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ РЫХЛЕНИЕ И УВЛАЖНЕНИЕ УГОЛЬНОГО МАССИВА КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ВЫЕМКИ
Предварительное рыхление представляет собой метод ослабления угольного массива с целью повышения эффективности выемки.

Известно, что такие современные способы выемки, как струговая и в некоторой мере комбайновая, могут успешно применяться лишь при разработке пластов с относительно некрепкими и кливажистыми углями. Чтобы повысить эффективность этих способов выемки, а также расширить область их применения, необходимо тем или иным способом осуществлять искусственное ослабление угольного массива. Для этого могут быть применены предварительная подрубка пласта врубовой машиной, буровзрывные работы и другие способы.

Проведенные ВУГИ промышленные эксперименты по струговой выемке на шахте № 27 треста Снежнянантрацит по сильно трещиноватому и кливажистому, но крепкому пласту антрацита показали, что без предварительного рыхления струг работает малопроизводительно и со значительной перегрузкой. После введения буровзрывных работ производительность струговой лавы повысилась более чем в два раза.

Предварительное рыхление с помощью буровзрывных работ широко применяется в Карагандинском бассейне, где из 106 комбайновых лав, действовавших на 1 июля 1958 г., предварительное рыхление угольного массива осуществлялось в 95 лавах.

На шахтах комбината Ростовуголь одной из причин сравнительно малого распространения комбайновой выемки является повышенная крепость угля разрабатываемых пластов. В большинстве лав, разрабатывающих пласты крепкого и вязкого антрацита, комбайны работают с низкими скоростями подачи (0,2—0,3 м/мин) и только после предварительного рыхления буровзрывным способом.

В зарубежной практике буровзрывные работы в качестве метода предварительного рыхления имеют широкое распространение. В Англии, например, буровзрывные работы часто применяют при комбайновой выемке на пластах с крепкими углями. Особо широко применяются буровзрывные работы для ослабления угольного массива на шахтах ФРГ, Англии и Франции при молотковой выемке.

За последние годы в английской практике получил значительное распространение способ взрывания с гидрозабойкой, отличающийся от обычного взрывания повышенной безопасностью и эффективностью. Этот способ в Англии начали применять с 1954 г. и уже в 1957 г. он применялся на 33 шахтах. [52]

Взрывание с гидрозабойкой применяется при обычных коротких фланговых шпурах и при длинных шпypax (скважинах), пробуренных параллельно очистному забою. Взрывание фланговых шпуров с гидрозабойкой применяется для предварительного рыхления угольного массива при струговой, комбайновой, молотковой или взрывной выемке, а также при прохождении лавы через горно-геологические нарушения.

Вначале в шпур вставляется специальная трубка (рис.25) и насосом нагнетается вода. Затем нагнетательная трубка вынимается, производится обычное заряжание шпура ВВ и вновь вставляется трубка, через которую опять подается под давлением вода. Взрывание шпура производится без остановки нагнетания воды или снятия давления.

Этот способ обладает значительными преимуществами по сравнению с обычным взрыванием, к которым прежде всего следует отнести: повышенную безопасность при применении на пластах, опасных по газу или пыли; эффективное подавление угольной пыли и ядовитых примесей при взрыве, что значительно улучшает санитарно-гигиенические условия работы; лучшее [53] использование энергии ВВ и, следовательно, сокращение pacxoдов его; более равномерное рыхление угольного массива.

Взрывные работы с помощью длинных скважин с гидрозабойкой могут применяться как для предварительного рыхления, так и для взрывной выемки. Метод взрывания длинными скважинами может быть использован также для создания технологии выемки без крепления и присутствия человека в забое (см. главу III).

Указанные особенности и преимущества взрывания шпуров (скважин) с гидрозабойкой позволяют считать этот метод перспективным. Для широкого внедрения этого метода на шахтах Советского Союза представляется целесообразным провести дополнительные исследования и создать необходимое оборудование.

За последние годы на угольных шахтах Чехословацкой Республики, Англии, Франции и ФРГ получил широкое промышленное применение способ предварительного нагнетания воды в угольный пласт.

Предварительное нагнетание воды в пласт применяется как известно с целью подавления угольной пыли при механизированной выемке. Проведенные исследования содержания пыли в зависимости от наличия влаги в угольных пластах показали, что пласты, содержащие 7—8% влаги, образуют при разработке относительно небольшое количество пыли. Поэтому для ограничения образования взвешенной пыли при отбойке угля в маловлажных угольных пластах необходимо повышать их влажность до 7—8% и более.

Для достижения необходимого эффекта нагнетаемая в пласт вода должна проникать во все мелкие и капиллярные трещины.

Нагнетание с обычным давлением (до 30 ат) при относительно плотном угле не дает нужного эффекта по увлажнению. Поэтому на шахтах Англии и ФРГ нагнетание воды осуществляется с повышенным давлением, что обеспечивает, кроме эффективного подавления пыли, также дополнительное ослабление угольного массива.

В последнее время на шахтах ФРГ были проведены исследования в направлении совершенствования процесса нагнетания воды в пласт. Для этого были опробованы почти все известные способы нагнетания. Экспериментальные исследования проводились в каменноугольном районе Аахен, где залегают преимущественно маломощные пласты с различными углами падения.

Проведенные исследования позволили определить условия и область применения способа нагнетания воды в пласт, а также создать эффективное оборудование для этих целей.

Основное оборудование для нагнетания воды в пласт, состоит из высоконапорного насоса или прибора, создающего пульсацию водяного потока, нагнетательной трубки, трубопровода [54] и измерительных приборов. Пульсирующий прибор позволяет создать условия более активного воздействия воды на угольный массив, что особенно важно при разработке сравнительно плотных и крепких угольных пластов.

Так были созданы приборы высокого давления «Каускерр» Н-100 и Н-150 (рис.26), работающие соответственно при максимальном давлении 88 и 120 ат.

В качестве насоса высокого давления применяется насос НРЗ-20 завода «Нюссе и Грэфер» с пневматическим приводом. При давлении воздуха 4 ат насос развивает максимальное давление 120 ат при расходе воды 16 л/мин.

Наиболее оправдавшей себя показала автоматическая трубка для пульсирующего нагнетания воды завода «Нюссе и Грэфер» (рис.27). При поступлении в нагнетательную трубку вода давит через специальный поршень на вторую трубку, которая передает это давление на резиновую манжету; последняя расширяется и расклинивает нагнетательную трубку в шпуре.

Оборудование с насосом НРЗ-20 проходило промышленное испытание в шахте «Анна» в лаве длиной 240 м, где пласт угля отличался особой крепостью. Шпуры для нагнетания располагались через 3,0—3,5 м под углом 40° к линии забоя.

Промышленное применение способа нагнетания воды в пласт в этой лаве позволило в течение года повысить производительность труда рабочего с 4,5 до 6,2 т/выход и добычу угля в лаве на 57%. На одну скважину расходовалось около 120 л воды, содержание влаги в угле доходило до 4—5%. Пылеобразование удалось понизить на 75%. В те дни, когда по каким-либо причинам нагнетание воды не производилось, добыча угля и производительность труда падали примерно на 30%.

С целью повышения эффективности нагнетания воды в пласт особенно в случае, когда пласт у груди забоя сильно нарушен горным давлением, в Англии провели опыты по нагнетанию [55] воды в глубокие шпуры (до 12—13 м). Опыты показали, что при этом увлажнение распространяется на значительные расстояния (до 20-30 м) в стороны от шпура. В глубину забоя (в направлении его движения) вода распространяется сравнительно недалеко — на 2-3 м. После нагнетания воды с помощью глубоких скважин пылеобразование значительно снижалось как у забоя, так и в местах погрузки. В забое, где применялись взрывные работы, после введения нагнетания воды в пласт необходимое количество шпуров, благодаря ослаблению угольного массива, сокращалось примерно на 30%.

Метод нагнетания воды в пласт широко применяется на шахтах Остраво-Карвинского угольного района Чехословацкой Республики. В настоящее время в восточной части этого района увлажнению водой в массиве под давлением подвергается 61% и в западной части — 12% общего количества разрабатываемых пластов. В этих условиях предварительное нагнетание воды в пласт при комбайновой выемке угля считается обязательной операцией. [56]

В СССР промышленные эксперименты по нагнетанию воды в пласт проводились МакНИИ еще в 1935 г. За последние годы в ВостНИИ (Кузбасс) были проведены большие исследования в направлении создания оборудования для нагнетания, а также установления области применения и эффективности увлажнения массива угля указанным способом.

Полученные результаты при нагнетании воды в пласт позволяют сделать вывод о целесообразности и необходимости серийного производства оборудования и широкого промышленного применения этого способа и, в первую очередь, в механизированных очистных забоях, где имеет место большое пылеобразование.

За последние годы за рубежом все более широкое применение получает способ предварительного рыхления угля с помощью сжатого воздуха высокого давления. Этот способ безопасен и эффективен, а добываемый уголь имеет хороший гранулометрический состав (почти полное отсутствие штыба). Сейчас этот способ применяется в Польской Народной Республике, США, Англии и Франции. В Советском Союзе первые промышленные эксперименты по применению сжатого воздуха для предварительного рыхления были проведены ВУГИ в 1958 г. в Подмосковном бассейне (более подробно об этом способе см. в разделе «Взрывная выемка»). [57]

Назад  |   Вперед