Предисловие и Глава I

KPATEP * Библиотека "Горное дело" * Ю.Г.Панин "Прогнозирование сдвижений и деформаций..."

ПРЕДИСЛОВИЕ

Угольная промышленность СССР в настоящее время является механизированной отраслью народного хозяйства.

Техника добычи угля на наших шахтах непрерывно совершенствуется. В результате технического перевооружения и роста оснащенности угольных шахт механизация таких трудоемких процессов, как зарубка, отбойка, доставка, подземная откатка и погрузка угля в железнодорожные вагоны, была завершена еще в четвертой пятилетке. В широких масштабах осуществляется механизация таких работ, которые до Великой Отечественной войны выполнялись исключительно ручным способом, - навалки угля в лавах и погрузки угля и породы при проведении подготовительных горных выработок. Начато внедрение автоматического и дистанционного управления машинами и механизмами.

В «Контрольных цифрах развития народного хозяйства СССР на 1959-1965 годы», утвержденных внеочередным XXI съездом КПСС, указывается, что важнейшей задачей в угольной промышленности является «...значительное повышение технико-экономических показателей работы и в первую очередь роста производительности труда и снижения себестоимости угля».

Эта задача может быть успешно разрешена лишь на основе дальнейшего технического прогресса путем комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, широкого внедрения новой техники и технологии.

Как известно, на угольных шахтах наиболее трудоемкими во всем технологическом цикле являются процессы, связанные с выемкой угля в очистных забоях, где до настоящего времени [4] задолжено значительное число рабочих. Следовательно, непременным условием улучшения технико-экономических показателей работы в угольной промышленности является совершенствование существующей и создание новой технологии выемки и соответствующих технических средств, обеспечивающих резкое снижение трудоемкости этих процессов вплоть до вывода рабочих из очистного забоя.

Настоящая работа, базирующаяся на отечественных и зарубежных литературных источниках, а также на материалах исследований, выполненных в б. Всесоюзном научно-исследовательском угольном институте при непосредственном участии автора, имеет целью познакомить широкий круг читателей с современным состоянием технологии выемки угля в подземных условиях и основными направлениями ее развития. В работе сделана попытка дать оценку различным технологическим схемам выемки с точки зрения возможности применения их в разнообразных горногеологических условиях важнейших угольных бассейнов и месторождений СССР при разработке в основном пологопадающих пластов тонких и средней мощности.

Автор выражает глубокую благодарность инж. С.Б. Островскому за большую помощь ценными советами и указаниями при написании книги, а также инж. В.Д. Соснову за его труд по улучшению рукописи при подготовке ее к опубликованию. [5]

Глава I
ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ ВЫЕМКИ УГЛЯ

§1. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Добыча угля складывается из ряда процессов и операций, взаимоувязанных во времени и пространстве, совокупность которых представляет собой технологию угольного производства.

Современная технология добычи угля характеризуется длительностью общего технологического процесса при обязательной его непрерывности, разнородностью входящих в этот процесс операций, что влечет за собой разнообразие применяемых, машин и механизмов, и неблагоприятными условиями для работы оборудования (подвижность рабочего места, стесненность рабочего пространства, влажность и запыленность воздуха, газоносность среды, отсутствие дневного света и т. п.).

Все эти особенности добычи угля подземным способом обусловливают большие трудности как в осуществлении отдельных процессов, так и в организации производства в целом. При многооперационности технологического процесса добычи угля и обязательной его непрерывности в основной части взаимная увязка отдельных операций происходит за счет чисто организационных мероприятий, и добиться ее не всегда удается. Известно, например, что нередко на шахтах не удается достигнуть четкой увязки между работой очистного забоя и подземного транспорта.

В результате неполной организационной увязки отдельных звеньев технологического процесса, например, основные выемочные машины (комбайны) простаивают по 2—3 и более часов в добычную смену только из-за неудовлетворительной работы транспорта. В то же время в ряде случаев техническая производительность транспортных средств используется всего на 50—60% из-за несвоевременной подачи груза. Анализ работы комбайновых лав показывает, что чистое время работы комбайна практически составляет менее половины общей [6] длительности смены, а остальное время затрачивается на непроизводительные операции и простои.

На практике бесперебойная работа очистных забоев при неполной взаимной увязке звеньев технологического процесса обеспечивается различными приемами. Одним из наиболее распространенных приемов является создание значительных резервов мощности в последующем звене по сравнению с предыдущим при соответствующих резервах во времени. Так, например, откатка на шахте практически рассчитывается на прием всего угля, выдаваемого комбайнами из лав. Фактически же комбайны работают только около половины продолжительности добычной смены и добытый при этом уголь не накапливается, а сразу выдается из забоя; следовательно, откатка угля практически занимает 50—60% времени добычной смены и, таким образом, почти половина мощности транспорта резервируется.

Другим техническим приемом уменьшения отрицательного влияния многооперационности на общий технологический процесс может служить разделение этого процесса на ряд составляющих процессов, жестко не связанных между собой во времени и пространстве. Наглядным примером использования этого принципа является переход на обратный порядок отработки шахтных участков и полей. Как известно, подготовительные работы, особенно при сплошной системе разработки, строго взаимоувязаны с работой очистных забоев. Результатом такой жесткой связи является взаимная задержка в выполнении процессов и операций в очистных и подготовительных забоях и плохое использование очистного фронта. Переход на обратную выемку разделяет подготовительные и очистные работы во времени и пространстве, что позволяет несравненно лучше использовать очистной фронт и увеличить добычу угля с участков.

Третьим приемом служит сокращение числа независимых операций, входящих в технологический процесс. В этом случае сокращается также число переходов от одной операции к другой, т.е. упрощается организационная схема производства и снижается степень необходимого резервирования производственной мощности по каждой операции. Это в настоящее время практически осуществляется путем создания комбинированных машин (комбайнов).

Указанные практические приемы и пути совершенствования технологии добычи угля нельзя считать полностью удовлетворяющими требованиям производства. Поэтому одновременно с дальнейшими исследованиями в этих направлениях необходимо также искать принципиально новые решения в создании более совершенной технологии подземной угледобычи.

Поиски этих решений должны быть направлены на создание таких технологических схем и систем разработки, при которых все основные операции по добыче угля выполняются с использованием, по возможности, однородных технических средств, [7] а переход от одной операции производственного цикла к другой осуществляется без перехода на новый технологический режим. Кроме того, необходимо из общего технологического процесса выделить максимально возможное количество операций или вспомогательных процессов с тем, чтобы создать наиболее благоприятные условия для организации поточной работы.

Наиболее близко к указанным принципам подходит подземная гидравлическая добыча угля. Здесь процессы отделения угля от массива и транспортировки его от забоя до поверхности осуществляются с использованием энергии водяного напора, с одним лишь переходом от транспорта в открытых желобах к транспорту в напорных трубопроводах. В этой схеме может быть совершенно исключен сложный, трудоемкий и не объединенный общей технологией процесс крепления очистного забоя. Малооперационность процесса гидравлической добычи угля — основа его высокой эффективности.

§ 2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Значительное повышение производительности труда в угольной промышленности, намечаемое на ближайшее семилетие, требует коренного совершенствования существующей и создания новой технологии добычи угля, обеспечивающих:
1) минимальное количество технически разнообразных, взаимоувязанных во времени и пространстве операций и переходов от одной операции к другой;
2) возможность выделения максимального числа операций в отдельную группу, не связанную с основными и не влияющую на их выполнение, что облегчает создание наиболее эффективных условий для организации поточной работы;
3) использование наиболее эффективных, простых и надежных в эксплуатации машин;
4) быстрое подвигание очистных забоев;
5) безопасные условия труда;
6) автоматизацию работ и резкое сокращение занятых рабочих вплоть до вывода их из забоя;
7) высокие технико-экономические показатели.

§ 3. Технологические схемы выемки

В связи с большим разнообразием горногеологических условий угольных бассейнов и месторождений СССР нельзя разработать и рекомендовать единую технологическую схему выемки, - различные условия требуют в ряде случаев самостоятельных технических решений, дающих необходимый экономический эффект.

В ВУГИ был выполнен анализ современной технологии выемки и способов управления кровлей в Советском Союзе и за [8] рубежом, а также проведены необходимые экспериментальные исследования методом моделирования.

Эти исследования позволили выделить два основных направления в развитии и совершенствовании технологии выемки - с креплением и без крепления очистного забоя (рис.1).

Такое разделение неслучайно — управление кровлей является основным процессом, влияющим на ряд факторов, определяющих эффективность работы очистного забоя, в том числе на эффективность отделения угля от массива, устойчивость угля у груди забоя (интенсивность отжима), устойчивость обнажений кровли, величину давления кровли на призабойное пространство и т. д. Следовательно, наличие или отсутствие крепления в очистном забое является принципиальным положением, определяющим технологию работ в нем.

Выемка с креплением очистного забоя является основной технологической схемой, принятой в угольной промышленности, и особых пояснений не требует. Эта схема выемки включает в себя следующие разновидности.

I. Выемка в длинных очистных забоях:
    1) фланговая:
        а) узкозахватная — стругами, комбайнами и машинно-взрывная;
        б) широкозахватная;
    2) фронтальная;
    3) агрегатная.
II. Выемка в коротких очистных забоях:
    1) машинно-взрывная;
    2) фронтальными комбайнами;
    3) агрегатная.

Выемка без крепления очистного забоя в настоящее время является новым направлением, хотя возникла она значительно раньше, еще в период зарождения горнодобывающей промышленности. Первые попытки добывания руды или угля сопровождались проведением узких выработок в устойчивых массивах, позволяющих работать без поддержания кровли или боков выработки. В дальнейшем, с развитием техники горного производства основной стала выемка с креплением очистного забоя.

По мере развития и совершенствования технических средств добычи угля были предложены решения для выемки без крепления очистного забоя. Такая технология выемки является прогрессивным направлением. Она позволяет вывести людей из очистного забоя, где наиболее тяжелы условия работы и сосредоточены основные трудоемкие операции. Кроме того, выемка без крепления очистного забоя резко сокращает расход крепежных материалов по шахте (деревянных, металлических или иных), так как наибольший расход их приходится на очистные забои. [10]

К выемке без крепления очистного забоя могут быть отнесены:

1. Механизированная:
    а) буровая;
    б) комбайнами с дистанционным управлением;
    в) пилообразными и струговыми агрегатами;
    г) агрегатом с клиновым рабочим органом.
2. Гидравлическая:
    а) без предварительного рыхления;
    б) с предварительным рыхлением;
    г) механо-гидравлическая.
3. Взрывная.

Приведенные на рис. 1 разновидности технологических схем выемки с креплением и без крепления очистного забоя не претендуют на полный охват всех возможных способов выемки, а являются лишь попыткой классификации технологии выемки.

Назад | Вперед