Анализ отечественного производственного опыта применения струговых установок - Вскрытие, подготовка и отработка пласта К-5 блока №4 шахтного поля филиала "Шахта Осинниковская"

В бывшем СССР из тонких пластов уголь добывался, главным образом, на шахтах Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов. Примерно одна треть всех забоев была оборудована механизированными комплексами [7]. Согласно техническим характеристикам комплексов, все они, за исключением комплекса "Донбасс", могли эффективно применяться только на пластах, с боковыми породами не ниже средней устойчивости. На пластах с труднообрушаемой кровлей, как показала практика, эти механизированные комплексы работали неудовлетворительно.

Впервые анализ технологий выемки на тонких пологих пластах был выполнен в нашей стране А. Д. Пановым [15]. В технической статье описываются положительные результаты работы на шахте № 9 треста "Снежнянантрацит", которые были достигнуты при помощи узкозахватного комплекса оборудования ДУ-1, состоящего из комбайна "Донбасс-1", скребкового конвейера, металлических стоек с шарнирными верхняками и посадочных стоек.

Состоянию и развитию струговой выемки на шахтах СССР посвящена статья Н. К. Гринько [18]/: "...В решении задачи технического перевооружения угольной промышленности большую роль должны сыграть струговые комплексы, являющиеся одним из наиболее перспективных и прогрессивных средств узкозахватной выемки угля".

Первая струговая установка в бывшем СССР была испытана в 1965 году на шахтах комбината "Ростовуголь". Это была новинка угледобывающей техники. Бригада И. В. Савченко с шахты "Южная -1" одна из первых в городе освоила эту струговую установку. С ее помощью бригада добывала за сутки более 1000 тонн угля и в 1966 году за 31 рабочий день выдала на гора 112300 тонн угля. Рекорд, поставленный Савченко показал, что новая угледобывающая техника таит в себе большие возможности повышения производительности труда. До применения струговых установок уголь добывался при помощи широкозахватного комбайна, при этом добыча составляла 13 тысяч тонн угля за месяц.

На струговые установки перешла и бригада М. Чиха [14]. Применение новой техники требовало и новой организации труда. После долгих поисков шахтеры пришли к выводу, что струг может работать с полной отдачей лишь при поточной организации труда, которая требовала совмещения процессов добычи и подготовки лавы. Вместе с инженерно-техническими работниками шахты разработали новый паспорт крепления лавы. Перейдя на поточный метод, бригада стала добывать 1500 и более тонн в смену на струговой лаве. В год бригада добывала 500 тысяч тонн угля. Резерв повышения добычи при струговой выемке был в механизации управления кровлей при струговой выемке, для этого необходимо было разработка нового механизированного комплекса с гидрофицированной крепью, приспособленного под струговую установку. В ШахтНИУИ на базе М-87Э разработали струговую крепь 1-МКС. В 1970 году такая механизированная крепь вместе со струговой установкой была смонтирована в лаве. С ее помощью бригада увеличила среднесуточную добычу до 2000 тонн в смену.

На шахтах бывшего СССР в середине 70-х годов в основном работали струговые установки 3-х типов:

УСТ-2 (установка струговая тихоходная, V=20-40м/мин.);

УСБ-2М (установка струговая быстроходная, V>40м/мин.);

УСБ-67 (установка струговая быстроходная, V=20-40м/мин.).

Все эти струговые установки имели общую компоновку: они состояли из трубчатых направляющих, расположенных с забойной стороны конвейера. Благодаря этому струговая установка объединялась в единый агрегат с конвейером.

Позже в нашей стране были разработаны, изготовлены и испытаны струговые установки нового технического уровня: отрывного типа - СО90У, скользящего типа - СН96, комбинированного типа ЗСКП. Технические решения, заложенные в конструкции этих установок, соответствовали лучшим зарубежным аналогам, а по некоторым показателям и превосходили их. Установки могли работать в комплексе со струговыми механизированными крепями [10].

На шахтах ПО "Донецкуголь" на пласты, опасные по газу, пыли и внезапным выбросам, приходится около 40% добычи угля, четвертая часть которой обеспечивается струговыми установками. Применение стругов позволяет значительно уменьшить запыленность воздуха и ликвидировать большие нагрузки горного давления в зоне работы струга, перераспределение которых приводит к возникновению внезапных выбросов угля и газа. Эти достоинства струговой выемки способствовали значительному увеличению ее применения, особенно при разработке выбросоопасных пластов на больших глубинах.

В 1982г. на шахтах ПО "Донецкуголь" в работе находились 32 струговые установки, из которых 21 эксплуатировались на пластах мощностью до 0,81м, семь - от 0,81 до 1,3м и четыре - более 1,3м [19]. Струговые механизированные комплексы 1МКС применяются на пластах средней мощности, комплекс КМС-97 - на пластах мощностью 0,78м, а струговые установки УСБ-67(8), УСТ-2М(14), УСТ-2А(6) и СО-75(2) с индивидуальной крепью - на тонких и весьма тонких пластах.

Длина струговых очистных забоев с механизированными крепями составляет 190-240м, с индивидуальными крепями - 100-180м. Преимущественное распространение (68,5%) получила столбовая система разработки.

Нагрузка на струговый забой составила 1940т/сут. При этом нагрузка на струговые лавы с механизированными крепями в 2,2 раза выше, чем в лавах с индивидуальными крепями. Время работы струга по выемке угля в лавах с механизированными крепями составляет 23,2%, а с индивидуальными - 18,6% продолжительности смены. При этом более 80% времени работы струга приходится на вторую половину смены, что приводит к затруднениям в работе транспортных средств и создает неблагоприятную газовую обстановку в призабойном пространстве. Для уменьшения неравномерности газовыделения следует стремиться к равномерной работе струга в течение смены. При одном и том же времени работы струга в течение смены существенное влияние на неравномерность газовыделения оказывает продолжительность его непрерывной работы. При одной и той же общей продолжительности работы струга в течение смены увеличение времени непрерывной его работы позволит снизить неравномерность газовыделения на 10-20%.

Однако в начале 90-х годов после распада СССР ситуация в горной промышленности резко изменилась. Тонкие пласты ушли на задний план, так как предприятия, чтобы не стать безубыточными стали отрабатывать более мощные пласты угля, повышая добычу за счет внедрения новых очистных комплексов с механизированными крепями. Однако в последнее время на многих шахтах возникла необходимость отработки тонких пластах.

Шахта "Казахстанская" отрабатывает пласты Т1, Д9, Д10, Д11, Д6, из которых пласт Т1 является опасным, Д6 - особо опасным по внезапным выбросам угля и газа. Пласт Д6 - склонен к самовозгоранию, из отрабатываемых пластов только он имеет мощность 5,5-6м, остальные от 0,8 до 1,6м. Для обеспечения рентабельности работы шахты в условиях ограниченного рынка сбыта угля, с целью концентрации горных работ начиная с 1999г. на шахте начат переход на работу по схеме "шахта-лава" [21]. Учитывая то, что запасы по маломощным и тонким пластам шахты составляют 50% от балансовых запасов, необходимо было изыскать способы отработки тонких пластов (0,8-1,5м) обеспечивающих рентабельную работу шахты. Кроме этого своевременное воспроизводство запасов по мощному особо выбросоопасному пласту Д-6 из-за низких темпов проходки, связанных с проведением противовыбросных мероприятий, затруднено.

После тщательного изучения опыта высокопроизводительной отработки тонких пластов в угледобывающих странах мира была приобретена струговая установка GH 9.34.VE 4.7 фирмы ДБТ. Привязка струговой установки к имеющейся в угольном департаменте механизированной крепи Глиник 066/16 была выполнена на заводе угольного машиностроения (РГПО) компании. Крепь и струговая установка были смонтированы на выемочном участке, выработка которых была пройдена несколько лет назад и не была приспособлена для струговой выемки. Среднесуточная нагрузка на лаву составила 4167 т. (за 24 рабочих дня), при производительности труда 510,6т.

Опыт работы первой струговой установки на шахте "Казахстанская" показал, что требуются новые технические решения в подготовке выемочного участка. Это увеличение длины лав до 250-300м, проходка выработки шириной не менее 5м, применение анкерной крепи, а также необходимость приобретения проходческой техники, способной обеспечить темпы проходки не менее 300м/мин, а также применение перегружателей и ленточных конвейеров производительностью не менее 1000т/час. В процессе работы струговой установки производились замеры запыленности воздуха и газовыделения на участке. Запыленность воздуха составила около 55-70мг/м3 при добыче более 5000т в сутки по сравнению с 150-200мг/м3 при комбайновой добыче; газовыделение на участке при этом не превышало 4-5м3/мин.

В сентябре - декабре 2005г. впервые в Кузбассе на шахте "Абашевская" ОАО "ОУК "Южкузбассуголь" выемочный участок пласта малой мощности успешно отработан струговым комплексом фирмы "DBT GmbH" (Германия) [24]. Комплекс очистной струговый фирмы "DBT GmbH" предназначен для комплексной механизации процессов отбойки, по грузки и доставки угля, крепления и управления кровлей, а также защиты рабочего пространства от обрушенных пород при выемке угольного пласта. В июле-августе 2005 г. была завершена реконструкция конвейерной линии шахты, подготовка лавы и монтаж очистного стругового комплекса для отработки выемочного столба 14-09 по пласту 14.

3а период с 25 сентября по 26 декабря 2005 г. подвигание лавы составило 655,2 м. Максимальная суточная добыча в ноябре 2005 г. составила 6 200 т, среднесуточная добыча - 4 536 т, общая добыча - 281241 т. Производительность комплекса определялась при движении струга вниз со скоростью 0,62 м/с (глубина стружки - 40 мм), вверх со скоростью 1,86 м/с (глубина стружки 150 мм) и средней вынимаемой мощности пласта 1,52 м. Максимальная достигнутая производительность комплекса составила 13,2м3/мин (17,4 т/мин или 1044 т/ч). Достижению более высоких показателей мешала высокая газообильность угольного пласта.

По итогам проведения эксперимента шахте "Абашевская" ОАО "ОУК "Южкузбассуголь" сделаны следующие выводы:

    1) Предлагаемая фирмой "ДБТ ГмбХ" по линии кооперации струговая установка обеспечивает, с учетом сложных условий в забое (обводненность и проч.), высокую среднесуточную нагрузку. 2) Эксплуатация стругового комплекса позволяет снизить зольность отгружаемой горной массы (в лаве 14-09 с 37 до 16%), что приводит к улучшению экономических показателей шахты и компании в целом. 3) Уменьшение трудоемкости и повышение безопасности работ; 4) Значительное снижение затрат на концевые и вспомогательные операции; 5) Снижение вероятности проявлений газодинамических явлений при отработке пластов, опасных по внезапным выбросам и горным ударам.

Отработка пластов при помощи струговой выемки позволила продлить срок службы предприятия, повысить качество добываемого угля, снизить его себестоимость, увеличить степень безопасности ведения горных работ.

Техника выемки угля стругом является одним из наиболее современных и прогрессивных видов механизации выемки угля. При струговой выемке обеспечивается полная механизация выемки и погрузки угля с высокими технико-экономическими показателями, улучшаются условия труда шахтеров, и повышается безопасность работ. Основным достоинством струговой выемки является возможность эффективной механизации выемки тонких пластов.

В настоящее время струговая выемка является наиболее перспективной технологией добычи при отработке тонких пластов угля, для масштабной применения которой необходимо [14]:

    - освоение отечественными машиностроительными заводами производства стругового оборудования, конкурентоспособного с зарубежными аналогами; - подготовка квалифицированных специалистов и горнорабочих для эффективной и безопасной отработки пластов.

Похожие статьи




Анализ отечественного производственного опыта применения струговых установок - Вскрытие, подготовка и отработка пласта К-5 блока №4 шахтного поля филиала "Шахта Осинниковская"

Предыдущая | Следующая