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

В. ВЗРЫВНАЯ ВЫЕМКА

Технология взрывной выемки без крепления и присутствия людей в очистном забое основана на использовании метода взрывания зарядов ВВ в длинных скважинах. Скважины могут быть расположены параллельно очистному забою или веерообразно. Принципиальные схемы выемки с параллельным расположением скважин представлены на рис.45 и 46. Веерообразный способ расположения скважин присущ выемке мощных крутопадающих пластов.

В качестве средств взрывания могут быть использованы ВВ или сжатый воздух высокого давления.

§1. Выемка угля взрыванием зарядов ВВ в длинных скважинах с гидрозабойкой

< Метод разрушения массива с помощью взрывания зарядов ВВ в длинных скважинах в практике подземной разработки рудных месторождений известен давно. В Криворожском бассейне, например, первые опыты по массовой отбойке руды с помощью такого взрывания были начаты еще до первой мировой войны. В угольной промышленности этот метод начал получать применение в порядке промышленных экспериментов в последние годы.

За рубежом этот метод в опытном порядке применяется в США и Англии.

Первые опыты с использованием взрывания зарядов ВВ в длинных скважинах с гидрозабойкой были проведены ВУГИ в 1956-1957 гг. с целью создания эффективного метода предварительного рыхления угольного массива при гидравлической выемке на гидрошахте «Полысаевская-Северная».

Опыты по применению взрывания в длинных скважинах для отбойки угля на крутопадающем пласте проводил КузНИУИ на [89] шахте №12 в Кузбассе. Работы велись по пласту VI Внутреннему мощностью 1,1-1,3 м, с углом падения 70°. Кровля пласта представлена устойчивым песчаником, почва - алевролитом средней устойчивости.

Разработка велась длинными столбами по простиранию. Этаж высотой 80-100 м делился на 2 или 3 подэтажа высотой по 25-30 м (рис.47).

Параллельно груди забоя в каждом подэтаже бурились скважины диаметром 52-54 мм. Бурение осуществлялось снизу вверх колонковым электросверлом ЭБК-2м, установленным в подэтажном штреке. Скважины располагались посредине пласта (по мощности), на расстоянии 1,0-1,2 м одна от другой. Длина скважин соответствовала длине очистного забоя и составляла 25-30 м. Взрывание производилось рассредоточенными зарядами, соединенными детонирующим шнуром, с гидрозабойкой. Работа велась без крепления очистного забоя и присутствия в нем людей.

Основным затруднением при проведении этих работ было бурение направленных скважин. Отклонение скважин от заданного направления было значительным и достигало 1,5 м и более. После некоторых усовершенствований бурового инструмента и применения специального станка для установки электросверла величину отклонения при длине скважины 30 м удалось уменьшить до 0,2 м.

Для того чтобы сделать окончательные выводы, объем проведенных опытных работ недостаточен. Однако и эти работы, даже при сравнительно небольшой длине скважин (до 30 м), в принципе подтвердили возможность и эффективность осуществления метода взрывания ВВ в длинных скважинах для отбойки угля при выемке без крепления и присутствия людей в очистном забое.

С аналогичными задачами проводились промышленные эксперименты МакНИИ в Донбассе. Работы по выемке также осуществлялись на крутопадающем пласте и не вышли из стадии эксперимента. Большим затруднением, как и при предыдущих экспериментах, явилось осуществление направленного бурения. Для бурения скважин сверху вниз применялся буровой станок БШ. Буровой став часто зажимало, а скважины нарушались, поэтому эксперименты в то время не дали необходимых результатов. [90]

В 1958 г. ДонУГИ начал проводить промышленные эксперименты по выемке угля методом взрывания в длинных скважинах по пласту Толстый на шахте им. Артема (Донбасс).

Пласт Толстый имеет общую мощность 2,1 м, полезную - 2,05 м, угол падения 58-60°. Пласт опасен по внезапным выбросам угля и газа. Основная кровля - песчанистый сланец мощностью 20 м, непосредственная - глинистый сланец средней устойчивости мощностью 9 м, непосредственная почва (0,8 м) - песчанистый сланец средней устойчивости.

Технологическая схема выемки по существу представляет собой отбойку угля взрыванием ВВ в длинных скважинах при камерной системе разработки с магазинированием. Работы ведутся с разделением этажа на подэтажи размерами по падению 50 м, ширина столбов 10 м. Нарезка восстающих выработок (гезенков) производится буросбоечной машиной СБМ-3у, которой бурятся скважины диаметром 800 мм, а затем расширяются и служат в качестве гезенков.

Бурение длинных скважин производится пневматическим сверлом СПР-11 из гезенка. Отбитый уголь магазинируется. Суточная добыча угля достигает 150-160 т. Эти работы не закончены, но в ходе экспериментов получены обнадеживающие результаты.

В 1957-1958 гг. ВУГИ проводил разработку и промышленные эксперименты по созданию технологии выемки угля на крутом падении методом взрывания ВВ в длинных скважинах с гидрозабойкой под давлением. Работы проводились канд. техн. наук Е.С. Ватолиным, инж. Б.С. Петрухиным, лаборантами С.П. Карасевым и О.К. Пузановым при участии и под руководством автора.

Эксперименты велись в два этапа. Первый преследовал своей целью отработку отдельных элементов и, в первую очередь, проверку экспериментального оборудования, осуществления возможности направленного бурения скважин и эффективности взрывания с гидрозабойкой. Эти опыты были проведены на шахте № 23 треста Боковоантрацит. Экспериментальный участок был расположен на пласте Фоминском средней мощностью 1,15 м, с углом падения 27-35°. Уголь - антрацит II категории крепости; кровля - песчаники и сланцы вышесредней устойчивости; почва - крепкие глинистые сланцы. Пласт имел включения кварца и колчедана.

Длина забоя на опытном участке составляла около 100 м (рис.48). Для контроля за направленностью бурения и проведения замеров отклонения скважин лава делилась промежуточным штреком на две равные части, а в ряде случаев на 4 и более частей.

Буровой станок «Х-4» устанавливался в нижнем штреке. Расстояние скважин от линии забоя принималось различным и колебалось от 1,0 до 2,5 м. По мощности скважины располагались, [91] как правило, в середине верхней части пласта. Бурение их осуществлялось с водяной промывкой.

Диаметр скважин 58-60 мм, длина достигала 40 м. Опыт показал, что бурение направленных скважин большей длины с достаточной точностью затрудняется тем, что происходит отклонение их вниз и в сторону вращения става. Для предотвращения этого явления применялись специальные направляющие штанги фонарного типа и штанги с винтообразными и прямыми пазами.

Применение таких штанг позволило значительно улучшить направленность бурения. Отклонения в горизонтальной плоскости не превышали 20-25 см, а в вертикальной - 75 см при длине скважин до 42 м. [92] Заряжание скважин производилось сверху вниз - путем затягивания смонтированного на детонирующем шнуре заряда. Затягивание заряда производилось шнуром, который пропускался в скважину одновременно с извлечением буровых штанг.

Заряды применялись двух конструкций - рассредоточенный и групповой. Рассредоточенный заряд представлял собой серию патронов ВВ, прикрепленных шпагатом к детонирующему шнуру на определенном расстоянии друг от друга (0,4-0,7 м), в зависимости от расстояния между скважинами. При групповом заряде патроны располагались группами по 4-6 шт.

После окончания заряжания скважина с обоих концов закрывалась гидрозатворами (рис.49). Расстояние от гидрозатвора до первого патрона было принято 0,75 м. Через гидрозатворы подавалась вода под давлением до 5-6 ат; после этого производилось взрывание. В качестве ВВ применялся аммонит № 6 ЖВ. Расход ВВ составил от 60 до 110 г на 1 т отбитого угля, что в 2-3 раза ниже фактического расхода на этой шахте. Кровля и почва после взрывания были в удовлетворительном состоянии, выбивки крепи не наблюдалось. Отбитый уголь падал на листы конструкции ДонУГИ и спускался до погрузочной печи.

После завершения первого этапа экспериментов последние были перенесены на шахту № 3«Колпаковская» того же треста и проводились на том же пласте мощностью 0,85 м с углом падения 50-51°. Бурение скважин здесь также осуществлялось станком Х-4. Для бурения были применены специальные коронки, из которых наиболее хорошие результаты показали коронки с передовым резцом и коронки с керновзламывателем.

Основным затруднением во время работы по-прежнему оставалось осуществление направленного бурения. Станок Х-4, предназначенный для бурения по породе, а не по углю, громоздок и неудобен для установки и бурения по восстанию из магазина. Для получения необходимых технико-экономических [93] результатов общая скорость бурения практически была недостаточной (до 6-7 м/час). Длина скважин направленного бурения была достигнута 40-45 м.

Не менее важными операциями явились приготовление зарядов и заряжание скважин. Они оказались очень трудоемкими, особенно операция привязывания патронов к детонирующему шнуру. Заряжание глухой скважины осуществлялось с помощью установки в конце ее специального стопора, через который протягивался шнур для затягивания в скважину заряда.

Для снижения трудоемкости указанных операций необходима разработка и создание специальных зарядов ВВ удлиненной конструкции, изготовляемых на заводах.

В создании технологии выемки без крепления очистного забоя с помощью взрывания в длинных скважинах важным вопросом является способ управления кровлей.

Можно полагать, что при работе без крепления в большинстве случаев кровля будет обрушаться по грудь забоя через определенные промежутки по простиранию. Поэтому для успешной работы в таких условиях необходимо найти эффективный метод восстановления очистного забоя. С этой целью во время экспериментальных работ на шахте были проведены опыты по разрезке печей взрыванием восстающих скважин в нетронутом массиве (в целике).

Взрывание производилось сплошными зарядами одновременно в трех скважинах. В результате взрывания получалась необходимая для работ выработка, которую требовалось только закрепить. Для безопасности работ крепь в такой выработке следует устанавливать в нисходящем порядке. При очистной выемке без крепления очистного забоя методом взрывания в длинных скважинах с гидрозабойкой крепления указанной выработки не требуется, так как она и будет служить восстановленным (после обрушения кровли) очистным забоем.

Эксперименты на шахте № 3 «Колпаковская» показали на возможность успешной разрезки восстающих печей и осуществления технологии выемки в целом

Проведенные работы показывают также на необходимость быстрейшего создания специального станка для бурения направленных скважин и, кроме того, взрывчатых веществ и средств взрывания для условий водной среды под давлением. Расчеты, проведенные на основании опытных данных, показывают, что при осуществлении рассматриваемой схемы выемки производительность труда рабочего по забою может достигнуть 35 т/выход.

В зарубежной практике тоже имеется ряд примеров применения метода взрывания в длинных скважинах для выемки угля. При этом большое значение также придается способу взрывания с гидрозабойкой.

Так, по данным 1957 г. способ взрывания с гидрозабойкой [94] в Англии получил применение на 33 шахтах с целью предварительного рыхления при механизированной выемке и ручной навалке угля, при переходе лавы через нарушения, а также при подготовке ниш.

В 1951 г. в Шотландии проводились первые опыты по выемке угля методом взрывания в длинных скважинах на пласте крепкого антрацита мощностью 0,98 м с углом падения 65-80°. Скважины бурились длиной 12 м с нижнего откаточного штрека. Расстояние между скважинами составляло 1,37 м, заряжались они рассредоточенными зарядами. Общий вес заряда в скважине 12,7 кг. После взрыва отбивалась полоса угля длиной 12 м и шириной 1,37 м. Уголь самотеком поступал к погрузочному пункту. Выемку предполагали осуществлять без крепления и присутствия людей в очистном забое. Однако отсутствие опыта и недостаточная изученность вопроса управления кровлей без крепления вынудили периодически возводить крепь в забое.

Подобные эксперименты проводились в США в 1952 г. на антрацитовом пласте при выемке целиков шириной 18,3 м по восстанию. Средняя производительность труда при этом составила 11,4 т/выход, что в два раза превышало производительность труда на участках этой шахты с обычной выемкой.

Опыты взрывания в длинных скважинах с гидрозабойкой проводились также на горизонтально залегающем пласте на одной английской шахте, опасной по газу и пыли. Пласт имел мощность 1,37 м. Вдоль забоя лавы бурились скважины длиной около 40 м и диаметром 42,9 мм. В каждой скважине размещался рассредоточенный заряд. Заряжание производилось путем затягивания в скважину смонтированного на шнуре заряда. Взрывание производилось с гидравлической забойкой, которая удерживалась в скважине при помощи специальных гидрозатворов.

Наибольшим затруднением при проведении работ явилось соблюдение необходимой направленности буровых скважин.

Проведенные на этой шахте работы показали эффективность метода взрывания с гидрозабойкой, а также возможность снижения пылеобразования.

На шахте «Бауберн» (Англия) в 1956 г. проводилась опытная выемка целиков угля на пласте мощностью 0,7 м, залегающем горизонтально на глубине 60 м. Скважины бурились вдоль очистного забоя. Для бурения использовались колонковая бурильная машина со специальным приспособлением для направленного бурения, установленная в штреке, и штанги, дающие возможность применять водяную промывку. Диаметр скважин в начале был равен 56 мм, а затем - 45 мм.

В целях предотвращения отклонения бура были предложены два типа направляющих штанг. Одна из штанг была изготовлена из цельнотянутой трубы диаметром 5,25 см и имела [95] восемь продольных пазов для выхода буровой мелочи и столько же зубков, расположенных по окружности. Конец бура был армирован стандартным твердым сплавом. Пробуренные скважины длиной до 54 м показали удовлетворительную направленность.

Заряжание производилось путем затягивания в скважину заряда, смонтированного на специальной ленте. Перед взрыванием скважины заполнялись водой. Расход воды на тонну добычи составлял 250 л. Производительность труда рабочего по лаве составила 28 т/выход.

По принципу безлюдного забоя в Дурхеме (Англия) была организована экспериментальная лава длиной около 35-37 м. Выемка осуществлялась с помощью взрывания в длинных скважинах с последующей уборкой угля скреперной установкой. Для крепления применялись специальные дистанционно управляемые шагающие стойки.

Многолетние работы в области совершенствования бурового станка для бурения направленных скважин по пласту угля позволили английским специалистам достичь удовлетворительной скорости и необходимой направленности в бурении на длину до 54-60 м.

На основании отечественного и зарубежного опыта работы в области создания рассматриваемой технологии выемки можно сделать следующие предварительные выводы.

Практическая возможность осуществления технологии выемки без крепления очистного забоя с помощью взрывания ВВ в длинных скважинах с гидрозабойкой на крутом падении доказана. Опыт, а также расчетные данные показывают на высокую ее эффективность.

По условиям устойчивости вмещающих пород кровли взрывной способ выемки без крепления очистного забоя может быть применен в Донбассе примерно на 30-32% шахтопластов крутого падения.

Для внедрения данной технологии в промышленность необходимо разработать и создать специальные средства. Прежде всего необходимы высоко производительные станки для бурения длинных (до 100 м) направленных скважин, а также буровое оборудование, обеспечивающее повышение точности бурения. Вторым по важности вопросом в этом направлении является создание специальных ВВ и СВ для условий водной среды под давлением.

§2. Выемка методом разрушения массива угля сжатым воздухом высокого давления

Разрушение угольного массива с помощью сжатого воздуха высокого давления осуществляется за счет энергии расширения этого воздуха, мгновенно выпущенного в шпур из специального взрывного (пневматического) патрона. [96]

Первые опыты по разрушению угля этим способом проводились в США в 1934 г. Опыты преследовали своей целью доказать возможность эффективного разрушения. После успешных испытаний метод «взрывания» сжатым воздухом был признан и после усовершенствования оборудования принят для промышленного применения.

В настоящее время этот метод получил на угольных шахтах США широкое распространение. Так, в 1957 г. разрушение угля сжатым воздухом высокого давления применялось на 175 шахтах; в работе находилось около 400 компрессоров. Объем добычи угля составлял 20% всей добычи взрывным способом.

В 1951 г. проводились опыты по разрушению угля в подземных условиях при помощи приобретенной в США установки для взрывания сжатым воздухом на одной из шахт угольного бассейна Бланзи во Франции. В настоящее время этим способом осуществляется отбойка угля на ряде французских угольных шахт.

В Англии промышленные эксперименты рыхления угля сжатым воздухом были начаты в 1955 г. в лаве на шахте «Бэнк-Холл». В 1957 г. на английских шахтах работало более десяти установок для рыхления угля сжатым воздухом высокого давления.

В 1958 г. Польской Народной Республикой было приобретено 5 установок для пневмоотбойки. Монтаж и опробование оборудования производились под руководством американских специалистов.

Первые исследования у нас были начаты лабораторией новой технологии ВУГИ в 1957 г. Промышленные опыты с экспериментальным оборудованием проводились на шахте № 13-15 в Подмосковном бассейне. Работа проводилась инж. Д.И. Адамидзе, лаборантами В.И. Ефремовым и А.А. Диментманом при участии и под руководством автора.

Комплекс оборудования для взрывания сжатым воздухом высокого давления включает в себя компрессор высокого давления, воздухопроводы, пневматические взрывные патроны и предохранительные устройства.

Технология работ принципиально заключается в следующем. Компрессор подает сжатый воздух высокого давления (300-700 ати) по воздухопроводу во взрывной патрон, который находится в шпуре. При достижении необходимого давления воздуха в патроне последний срабатывает и выпускает воздух в шпур. При мгновенном расширении сжатый воздух производит на окружающий угольный массив действие, подобное взрыву.

Система питания сжатым воздухом высокого давления участка, где производятся взрывные работы, может быть различной и зависит от конкретных горнотехнических условий и типа оборудования. [97]

Компрессорная установка, например, может быть расположена на поверхности. При этом канализация сжатого воздуха осуществляется по стальным трубам через ствол шахты или по специальной скважине, пробуренной в район участка, где ведутся работы, При этом применяются компрессоры стационарного типа.

Компрессорная установка может размещаться под землей, в специальной камере в районе околоствольного двора. В этом случае также применяются компрессоры стационарного типа. Сжатый воздух подается по стальным трубам, прокладываемым в горных выработках, до участка, а затем по медному или резиновому трубопроводу к взрывному патрону.

При применении компрессоров полустационарного типа их располагают вблизи рабочего участка. В этих случаях компрессоры устанавливают на специальной площадке, которая может свободно перемещаться по выработкам. Сжатый воздух от компрессора к взрывному патрону подается по медному или резиновому воздухопроводу. В этой схеме отпадает необходимость в применении стальных труб.

При применении передвижных компрессоров на рельсовом или резиновом ходу (рис.50) схема канализации сжатого воздуха аналогична предыдущей и отличается лишь тем, что компрессоры передвигаются собственным ходом и располагаются в непосредственной близости от очистного забоя.

Независимо от типа, компрессор представляет собой установку с шестью ступенями сжатия и горизонтальным расположением цилиндров. Данные о весе и размерах различных типов компрессоров приведены в табл. 6.

Таблица 6
Тип компрессора
 Вес, кг
 Размеры, мм
высота
 ширина
 длина
Стационарный
3420
 825,5
 1524,0
 3378,2
Полустационарный
7650
 863,6
 1600,2
 3683,0
Передвижной
 9900
 863,6
 1600,2
 4419,6
 * Размеры и вес даны для компрессоров на рельсовом ходу, размеры компрессоров на резиновом ходу несколько больше.

Компрессор имеет двигатель переменного тока мощностью 50-70 л.с., напряжением 550 в. Один компрессор может обеспечить 200-300 взрываний за смену.

Для безопасной работы компрессора на каждой его ступени, кроме первой, установлены клапаны; давление воздуха [98] регистрируется шестью манометрами, смонтированными на панели.

На стационарных компрессорах применяется автоматическое управление, осуществляемое с помощью специального приспособления, автоматически выключающего компрессор, когда давление в сети достигнет верхнего предела, и включающего его при падении давления до нижнего предела. Пределы давления регулируются в зависимости от конкретных условий применения установки.

От компрессора воздух подается по короткой медной трубке в основной стальной трубопровод, который прокладывается по выработкам до участков, где производятся взрывные работы. Общая длина транспортирования сжатого воздуха высокого давления достигает 3 км и более. Такая схема применяется при стационарной компрессорной установке. Кроме стальных труб применяются медные и резиновые. Характеристика трубопроводов приведена в табл. 7.

Таблица 7
Параметры трубопровода
 Трубопровод
стальной
 медный
 бронированный шланг
Диаметр, мм:


внешний
 25,4
 9,5
 15,87
внутренний
 12,7
 4,4
 4,76
Сопротивление на разрыв,кг/см2
 4220
 1621
 1691

На трубопроводе через каждые 152 м устанавливаются специальные клапаны, позволяющие при необходимости изолировать данный участок трубопровода, выпустить из него воздух и произвести требующийся ремонт или замену труб.

Вблизи очистного забоя устанавливаются клапан и вентиль управления. Клапан предназначен для осуществления перекрытия [99] участка трубопровода и производства ремонта вентиля управления без выпуска воздуха из магистрали.

По очистному забою прокладывается медный трубопровод, от которого к взрывному патрону отводится резиновый шланг с тройной металлической оплеткой (рис.51). Как показал опыт, в очистном забое более удобно пользоваться гибкими бронированными шлангами вместо медного трубопровода.

При камерной или камерно-столбовой системе разработки и наличии передвижного компрессора применяется только гибкий бронированный шланг.

Управление взрыванием осуществляется вентилем, который выполняет функции своеобразной «взрывной машинки». При взрывании вентиль управления сообщает магистраль со взрывными патронами. После взрыва вентиль управления перекрывает магистраль и сообщает участок трубопровода и взрывные патроны с атмосферой, чем обеспечивается безопасность обращения с воздухопроводом и патронами после взрыва.

По принципу действия разрядного устройства различаются два типа взрывных патронов - автоматические и патроны, взрывное давление в которых определяется сопротивлением на срез штифта или диска.

Размеры, объем и вес наиболее распространенных патронов фирмы «Армстронг» приведены в табл. 8.

Таблица 8
Диаметр, мм
 Длина, мм
 Приблизительный объем, см3
 Приблизительный вес, кг
50,8
50,8
57,1
57,1
69,5
63,5
 2387,6
3251,2
2387,6
3251,2
2387,6
3251,2
 3504,5
4808,5
4238,0
5786,5
5542,0
7579,6
 17,1
19,35
18,0
23,4
26,1
31,5

[100] Патроны со срезным штифтом выпускаются диаметром 63,5 мм.

Применение патронов длиной более 3 м при работе в камерах, особенно при отсутствии стоек крепи, не вызывает каких-либо затруднений. В длинных очистных забоях, где в призабойном пространстве установлены стойки, операции с патронами большой длины осложняются, а в некоторых случаях становятся практически невозможными. Такие затруднения были встречены при работе по «первому врубу» во время экспериментальных работ на шахте № 13-15.

В Англии в лавах применяли патроны меньшей длины. При этом корпус патрона, длиной 1372 мм, имел соответствующие наставки, что позволяло изменять объем патрона.

В США разрушение угольного массива сжатым воздухом применяется при камерной и камерно-столбовой системах разработки. Взрывные работы проводятся после подрубки забоя врубовыми машинами. Обычно этот способ разрушения применяется в том случае, когда требуется получить уголь хорошей сортности.

Во Франции и в Англии взрывание сжатым воздухом применяется в лавах.

Интересные результаты были получены при применении взрывания сжатым воздухом на английских шахтах «Бенк-Холл», «Ремингтон» и «Алертон Байуотер».

Пласт угля на шахте «Бенк-Холл» имел мощность 1,22 м с прослойками породы. Кровля и почва имели склонность к слабому расслоению, что требовало осторожного ведения взрывных работ. Компрессор был расположен в шахте; на участок сжатый воздух подавался по стальным трубам, в лаву - по резиновому бронированному шлангу. Взрывные работы производили взрывник и его помощник. После подготовки и введения патрона в шпур взрывник шел к вентилю управления, а помощник охранял другой подход к месту взрыва. Расстояние, на которое должны удаляться рабочие от места взрыва, было установлено в 18,3 м.

Лава имела длину 91,4 м и работала по графику цикл в сутки. Глубина вруба составляла 1,37 м. Расстояние между шпурами было принято в среднем 2,7 м при диаметре их 71 мм. Наиболее подходящим оказался патрон, имеющий корпус длиной 1,37 м и объем 3277 см3. Уголь разрушался без чрезмерного шума, линия конвейера не нарушалась. Длина шпура превышала глубину вруба на 15 см. Скорость взрывания одного шпура составила 3 мин. При этом взрывной патрон не требует трамбовки, так как воздух выходит из выхлопных отверстий под углом примерно 45° и тем самым прижимает патрон к дну шпура.

В этой лаве были проведены опыты по подрывке кровли с помощью взрывания сжатым воздухом. Результаты оказались [101] хорошими, однако процесс бурения шпуров большого диаметра по породе оказался затруднительным.

В дальнейшем этот способ был распространен на другие лавы этой шахты. В среднем на один взрыв получали около 4,6 т угля. При ручной навалке производительность труда рабочего, благодаря лучшей подготовке угля, возрастала с 8 до 9,5 т, а с введением скреперной погрузки возросла до 14 т.

Опыт показал, что этот способ разрушения угольного массива является безопасным. Опасения в отношении прочности трубопровода и соединений оказались необоснованными.

Опыт применения рыхления угля сжатым воздухом высокого давления на шахтах «Россингтон» и «Алертон Байуотер» позволили, кроме подтверждения эффективности этого способа как для газовых, так и для негазовых шахт, установить определенные технологические особенности применения его в длинных очистных забоях.

В отличие от применения патронов «Кардокс», бурение шпуров для взрывания сжатым воздухом осуществляется после подрубки пласта. Это объясняется тем, что шпуры, пробуренные до подрубки, зачастую оказываются зажатыми.

На пластах мощностью менее 0,9 м применение пневмоотбойки требует уборки штыба после подрубки, так как бурение шпуров и введение в них патронов при наличии штыба затруднительно.

Существенным преимуществом пневматического метода разрушения угольного массива по сравнению с применением ВВ является также повышение безопасности работ в шахтах, опасных по газу или пыли. В Англии, например, на шахте «Марин» количество выделяемого метана на 1 т угля составляло 85 м3, однако применение метода пневматической отбойки угля не вызвало каких-либо осложнений.

Другим преимуществом метода пневматического разрушения угля является получение хорошей сортности угля, с минимальным содержанием штыба.
В табл. 9 приведен гранулометрический состав угля, получаемого при пневмоотбойке на шахте «Бенк-Холл».
Таблица 9
Класс, мм
 Количество угля (подрубка врубмашиной и пневмоотбойка), %
Выше 75
 42,0
75-6
 22,8
Ниже 6
 35,2

На шахте «Коппис» применение пневмоотбойки вместо патронов «Кардокс» позволило повысить выход угля класса более 100 мм на 8,6%.

Опыт показал также, что применение пневмоотбойки приводит к уменьшению выхода мелких (менее 6 мм) фракций угля на 10-15% по сравнению с применением ВВ.

Для обслуживания одной установки и ведения взрывных работ сжатым воздухом требуется 5 рабочих - монтер, бурильщик, его помощник и взрывник с помощником. [102]

В 1958 г. б.ВУГИ проводил промышленные опыты по опробованию оборудования и установлению эффективности разрушения угольного массива сжатым воздухом высокого давления на шахте № 13-15 в Подмосковном бассейне. Пласт имел горизонтальное залегание и мощность 2,5-3 м со слабой и сыпучей кровлей. Применяемый при экспериментах компрессор имел малую производительность и обеспечивал проведение лишь отдельных экспериментальных взрывов.

Вначале доставка сжатого воздуха на участок, где велись опытные работы, производилась в специальных баллонах. После получения первых положительных результатов было решено производить подачу воздуха от компрессора с поверхности через скважину, пробуренную в район участка. Длина магистрали от компрессора до места взрыва составляла 214 м (74 м по скважине, 100 м по штреку и 40 м по лаве). По штреку был проложен стальной трубопровод, по лаве — медный. Взрывание производилось дисковыми патронами (рис.52).

Испытания проводились при давлениях сжатого воздуха от 300 до 560 ати. Патрон имел диаметр 63 мм и длину 1,37 и 1,80 м. Взрывания производились по целику и после подрубки пласта врубовой машиной. Полученный при пневмоотбойке уголь отличался хорошей кусковатостью и почти полным отсутствием штыба.

При взрывании кровля и крепь не нарушались. Следует заметить, что ранее взрывные работы в этой лаве были прекращены из-за неустойчивой кровли.

Количество угля, получаемого от одного взрыва при давлении 450—560 ати, составляло 1,5-3,0 т при работе по целику и 2,5-6,0 т при работе после подрубки врубовой машиной.

При производстве экспериментальных работ было замечено, что наличие в угольном массиве трещин значительно снижает эффект взрыва. В отдельных случаях, когда отверстия взрывного патрона совпадали с большими трещинами (после осадки угля в результате подрубки), ослабление массива при отбойке значительного влияния не оказывало. Применение пневмоотбойки по «первому врубу» (после посадки кровли) было затруднено из-за стесненности в рабочем пространстве, особенно при операциях со взрывными патронами и медными трубками, соединяющими патроны с лавной магистралью, а также при бурении шпуров. [103]

Для работы в таких условиях необходимо иметь бронированный резиновый шланг и специальный укороченный взрывной патрон, а бурение шпуров производить под углом к забою. Изучение вопроса применения сжатого воздуха высокого давления для разрушения угольного массива позволило институту разработать технологическую схему выемки угля на крутом падении без крепления и присутствия людей в очистном забое (рис.53).

При этой схеме по скважине, пробуренной вдоль очистного забоя, перемещается автоматический взрывной патрон и производятся последовательные взрывания. В настоящее время ведутся лабораторные исследования по созданию автоматических патронов.

В заключение необходимо отметить, что способ разрушения угольного массива сжатым воздухом может широко применяться при обычной выемке как для отбойки, так и для предварительного рыхления. При этом пневмоотбойка обладает рядом преимуществ по сравнению с ВВ, основными из которых является:

1) безопасность работ (отсутствие искр, пламени и ядовитых газов);
2) меньшее образование пыли; [104]
3) возможность производства взрывания всредине смены без выхода из лавы людей (за исключением участка длиной 18 м от места взрыва);
4) больший процент выхода крупного угля;
5) удобство в обращении;
6) меньшая бризантность взрыва, что позволяет применять этот способ на пластах со слабой кровлей.

Учитывая острую потребность в безопасных и эффективных методах взрывания для газовых шахт, а также заинтересованность в повышении выхода крупнокусковых сортов угля, независимо от категории шахты по газу, можно считать, что взрывание сжатым воздухом высокого давления найдет широкое применение в отечественной угольной промышленности.

Для этого необходимо ускорить создание соответствующего оборудования и, в первую очередь, компрессоров высокого давления и резиновых бронированных шлангов.

Вопросы применения пневматической отбойки для выемки без крепления и присутствия людей в очистном пространстве должны разрабатываться в порядке исследовательских работ. [105]

Назад   |   Вперед



Hosted by uCoz