§1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Системы разработки с длинными очистными забоями дают около 93% всей добычи угля по Советскому Союзу, на долю же систем с короткими забоями падает незначительный процент добычи.

Деление забоев на «длинные» и «короткие» по определенным размерам длины забоя (короткие до 30 м, длинные — свыше 40 м) является весьма условным, а иногда и неправильным.

Отличительной особенностью коротких забоев являются более легкие условия управления кровлей, которые создаются вследствие особого распределения горного давления. Действительно, основную часть давления пород в условиях коротких забоев воспринимают целики угля, а крепь выработанного или рабочего пространства воспринимает лишь давление, не превышающее веса пород в объеме свода равновесия. Поэтому иногда, при вязких и устойчивых породах, кровлю или не крепят совсем или только ее анкеруют.

При работе короткими забоями типа камер основная кровля обычно не нарушается, а непосредственная кровля нарушается лишь в отдельных случаях — при слабых или сыпучих породах; Управление же кровлей при работе длинными очистными забоями, как правило (при работе с обрушением), сопровождается нарушением как непосредственной, так и основной кровли.

Указанные обстоятельства позволяют считать, что одним из основных факторов, определяющих тип забоя, является характер распределения горного давления и способ управления кровлей.

Следовательно, длина очистного забоя не является достаточной характеристикой для того, чтобы отнести забой в группу длинных или коротких забоев.

Для условий Подмосковного или Челябинского бассейна, например, в условиях слабых и неустойчивых кровель, забой длиной 25-30 м имеет все особенности длинного забоя. В то [38] же время забой длиной 30-40 м, а иногда и более, в условиях устойчивых кровель (Донбасс или Кизеловский бассейн) будет иметь все особенности короткого забоя. Поэтому простое механическое разделение длинной лавы на несколько коротких лав еще не означает переход на выемку короткими забоями. В различных горно-геологических условиях параметр длины короткого очистного забоя должен быть различным.

Таким образом, коротким очистным забоем следует считать такой очистной забой, при котором давление вышележащих пород воспринимается в основном целиками угля, а давление на выработанное или призабойное пространство не превышает веса пород свода естественного равновесия.

Опыт работы шахт за рубежом показывает, что сравнительно высокие технико-экономические показатели в определенных условиях могут быть достигнуты и при разработке месторождения короткими забоями.

Высокая эффективность систем разработки короткими забоями является результатом, прежде всего, благоприятных горно-геологических условий, а также спецификой механизации и организации работ в таких забоях.

Известно, например, что основные технико-экономические показатели работы шахты (производительность труда и себестоимость) улучшаются с ростом мощности шахты; еще более значительное влияние на технико-экономические показатели оказывает нагрузка на лаву. Однако до сих пор в практике такой фактор, как нагрузка на единицу площади очистного забоя (количество добычи, приходящейся на единицу площади забоя), определяющий интенсивность обработки площади очистного забоя, учитывается недостаточно.

При существующих средствах механизации в длинных очистных забоях выемочные машины (врубовые машины, комбайны, струги и т. п.) обрабатывают единицу площади забоя со значительными интервалами. При комбайновой выемке такой интервал редко составляет менее суток, при струговой — значительно меньше, но также занимает сравнительно большой промежуток времени; при этом сам процесс носит характер периодической обработки забоя по всей его длине.

В коротком забое нагрузка на единицу площади значительно выше и повысить ее сравнительно проще, а следовательно, легче увеличить скорость подвигания забоя и тем самым улучшить технико-экономические показатели его работы.

Известно, что системы разработки с короткими забоями характеризуются большим объемом проведения подготовительных выработок. Следовательно, важным условием эффективной работы короткими забоями является высокий уровень техники и организации в подготовительных забоях. Создание у нас таких технических средств для ведения подготовительных работ, как комбайны типа ПКГ или ПК-3, позволяет без какого-либо [39] ущерба для общей эффективности идти на увеличенные объемы проведения подготовительных выработок.

Следующим важным фактором, обусловливающим успешное применение коротких забоев, следует считать однотипность оборудования, используемого на подготовительных и очистных, работах, их взаимную заменяемость, а также простую и по возможности одинаковую организацию работ в очистных и подготовительных забоях.

Необходимо также отметить, что в связи с особыми условиями управления кровлей при коротких забоях удельный вес трудовых затрат на крепление и управление кровлей, приходящихся на единицу добычи, здесь значительно меньше, чем при длинных очистных забоях, что намного повышает общую эффективность систем разработки с короткими забоями.

Развитие технологии выемки короткими забоями целесообразно рассмотреть на опыте работы шахт США.

§2. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫЕМКИ КОРОТКИМИ ЗАБОЯМИ

До 1923 г. в США при выемке угля преобладали ручная погрузка и откатка в вагонетках малой грузоподъемности. Типичная схема горных работ при такой технологии выемки представлена на рис.17. Выемочный участок обычно состоял из 18-20 камер. В каждой камере работали два человека, которые производили бурение и взрывание зарядов шпуров в забое, погрузку угля в вагонетки, крепление, укладку рельсового [40] пути и откатку до панельного штрека. Штат такого участка состоял примерно из 40 чел. Руководство и надзор за двумя участками осуществлял, как правило, один десятник.

Добыча угля на участке доходила до 360 т в сутки. Производительность труда рабочего по участку составляла около 8,8 т/выход.

К 1923 г. было проведено много опытов по применению в очистных забоях погрузочных машин и некоторые из них были введены в работу. Одновременно усиленно внедрялись врубовые машины.

Период с 1923 по 1936 г. для угольной промышленности США характерен внедрением механизации на всех производственных процессах.

К 1936 г. уровень подземной добычи угля при помощи врубовых машин достиг 84,8%, а механизированная погрузка угля, осуществляющаяся в шахтные вагонетки небольшой емкости, выросла до 16,3%. В этот период начался переход на применение большегрузных вагонеток емкостью до 10 т

В настоящее время на ряде шахт еще успешно пользуются рельсовым транспортом с погрузкой угля в камерах погрузочными машинами в вагонетки емкостью 15-20 т(рис. 18). Обычно участок состоит из 10-12 камер, на нем работает 16-18 чел. Среднесменная добыча угля на таком участке доходит [41] до 360 т, а производительность труда рабочего - до 22,5 т/выход. Эта схема обладает рядом существенных недостатков, к которым, прежде всего, следует отнести потери времени на обмен вагонеток и большую трудоемкость работ по укладке и уборке рельсового пути. Поэтому в ряде случаев угольные компании переходят на применение безрельсовых схем выемки угля.

При такой схеме рельсовые пути удалены не только из камер, но и из штреков (рис.19). Транспортировка угля от погрузочных машин осуществляется самоходными вагонетками, которые разгружаются на ленточный конвейер, располагаемый на панельном штреке. На некоторых шахтах в панельных штреках все еще используются вагонетки.

При применении безрельсовой схемы работы на участке обычно действует 5-6 камер. Бригада состоит из 10-12 чел. и добывает в среднем около 360 т угля за смену при производительности труда 36 т/выход.

В период наиболее широкого применения безрельсовой технологической схемы производительность труда рабочего по всей угольной промышленности США достигала 6,26 т/выход. Механизация погрузки угля достигла 64,3%. К 1948 г. такие производственные процессы добычи угля, как подрубка забоя, бурение шпуров, транспортировка и частично крепление, были механизированы.

Однако постоянно обостряющаяся конкуренция нефтяной и газовой промышленности заставляла угольные компании изыскивать [42] различные пути дальнейшего повышения производительности труда и снижения себестоимости добываемого угля.

В настоящее время в США наиболее эффективной технологической схемой выемки считается непрерывная выемка угля с концентрацией работ в одной камере. При этом:

• <>доставка угля от работающего комбайна осуществляется непрерывно;
• <>производительность транспортной установки соответствует производительности комбайна;
• транспортные средства быстро и легко перебрасываются из одного забоя в другой;
• транспортные средства допускают возможность приема угля от комбайна во время его движения на забой;
• обеспечивается транспорт угля по закруглениям или по выработкам, расположенным под углом друг к другу.