УДК 622.232.72:622.23(477.61/.62) :622.861

Доктор техн. наук Я. Э. НЕКРАСОВСКИЙ

Днепропетровский горный институт

Движение отбитого угля вдоль лав на крутых пластах происходит за счет гравитационных сил, т. е. отпадает процесс принудительной (конвейерной) доставки; способ закладки выработанного пространства самотечный. Казалось, что это должно привести к более высоким технико-экономическим показателям. Между тем на практике имеет место обратная картина. Причины такого парадокса следующие: на крутых пластах к обрушению склонна не только кровля, но и почва; склонность к "сползанию почвы на ряде пластов приводит к тяжелым завалам этажных штреков на значительную протяженность; обрушившаяся порода в одном месте катится вниз, выбивает по пути крепь и завал, как правило, распространяется на все очистное пространство; крепь выбивается и при скатывании крупных глыб угля; скатывание отбитого угля и отслоившейся породы затрудняет совмещение операций "по отбойке и креплению: отбитый уголь засоряется, дробится, пылеобразование повышается; выбросы угля и газа, к которым склонны в большинстве крутые пласты Донбасса, выводят из эксплуатации действующие участки на длительный период; приходится выполнять мероприятия по предотвращению внезапных выбросов; значительные потоки угля при работе современных комбайнов вызывают опрокидывание воздушной струи, происходит загазирование очистного пространства и рабочей части откаточного штрека, что понуждает остановить комбайн до нормального восстановления режима вентиляции; склонность к обрушению пород кровли и почвы, функция крепи выполнять роль лестницы и настила для рабочих очистного пространства требуют особо тщательного возведения крепленая повышенной плотности.

Все это ограничивает область применения комбайновой и струговой выемки до 30% от числа действующих участков. Попытки механизировать процесс крепления очистного пространства пока не дали обнадеживающих результатов, так как механизированные крепи изготовлены без учета тенденции к сползанию тяжелых крепей на крутых пластах. Кроме того, недостаточна раздвижность механизированных крепей, трудно их перемещать по нарушенному пространству очистных забоев несинхронная работа домкратов, боковые породы в точках концентрации распора гидравлических стоек разрушаются.

Все эти причины, сдерживающие ^процесс разработки крутых пластов, известны, но для их устранения сделано мало.

При существующей технологии выемки угля на тонких и средней мощности крутых пластах комбайнами типа УКР в основном возводится призабойная деревянная крепь. Механизированная крепь «Днепр» не получила распространения, а крепь КГД еще не вышла из стадии промышленного испытания.

Несмотря на то, что возведение деревянной крепи осуществляется одновременно вдоль лавы несколькими участками, на процесс крепления тратится 4—6 ч, т. е. в три-четыре раза больше времени, чем на выемку комбайном.

Кроме того, раскрепленный забой и явления внезапных выбросов создают опасность для рабочих, занятых в очистном пространстве. Все это значительно снижает область применения комбайнов на крутых пластах.

Технология выемки угля с применением механизированной пневмобаллонной крепи. Двухрядная пневмобаллонная крепь перемещается отдельными секциями сверху вниз. К началу выемки комбайном УКР крепь располагается на расстоянии 0,3 м от забоя. Магазинные уступы не нарезаются и выемка комбайном начинается от просека над откаточным штреком. Зазоры между секциями крепи со стороны очистного забоя перекрываются, и отбитый комбайном уголь магазинируется между кромкой забоя и крепью. Часть угля выпускается из магазина с таким расчетом, чтобы уголь, заполняющий магазин, не мешал работе комбайна и не отставал от него больше, чем на 2— 3 м. Замагазинированный уголь служит временной закладкой, предупреждающей отслаивание коржей и обрушение боковых пород в призабойном пространстве. Поскольку отбитый уголь падает с небольшой высоты (2—3 м)у не произойдет опрокидывание вентиляционной струи: струя без помех может двигаться между рядами пневмобаллонной крепи, поступая в очистное пространство через раскрытые промежуточные печи, расположенные за погрузочным люком. Для выноса метана из магазинного отделения щиты, перекрывающие зазоры между секциями пневмобаллонной крепи, изготовляются с отверстиями. Через эти отверстия штангой пропускается отбитый уголь в случае его запрессования в магазине. Для проветривания опетривается кроссинг в виде трубы, проложенной под кровлей в просеке в нижней части магазина. По окончании процесса выемки начинается массовый выпуск угля из магазина. Одновременно опускается комбайн, и передвигаются секции крепи сверху вниз. Таким образом, к моменту окончания выпуска угля из магазина крепь передвинется и комбайн готов к выполнению очередного цикла работы.

При указанной технологии очистных работ и при дистанционном управлении комбайном и крепью (с вентиляционного штрека) достигается так называемая безлюдная выемка, чем создается гарантия безопасности при возникновении внезапных выбросов.

Как известно, внезапные выбросы угля и газа протекают двухстадийно. Первую стадию иногда называют подготовительной. В это время происходит перераспределение напряжений в пласте, и постепенно наращиваются внутренние силы, вызывающие выброс. Вторая стадия — собственно выброс Опыт показал, что даже на стыке первой и второй стадий силы, вызывающие выброс, еще настолько малы, что их можно механически затормозить и этим предупредить явление выброса. Если начнется вынос угля из очага выброса, уголь заполнит магазин и закупорит пространство для дальнейшего его движения (при свободном истекании газа). Свободный выход газа и отсутствие емкости для выбрасываемого угля приведут к остановке выброса в начале его возникновения. Как только движение угля из очага выброса прекратится, и выделение газа нормализуется, часть угля, мешающая работе комбайна, будет выпущена и комбайн продолжит работу.

Технология при механизированной параллелограммной крепи. Крепь состоит из гидравлических стоек с двусторонней раздвижкой. Два ряда стоек соединены между собой шарнирно планками, расположенными по падению и простиранию. Каждый ряд стоек стальным тросом подсоединен к одному из барабанов двухбарабанной лебедки, смонтированной на тележке на вентиляционном штреке. На этой же тележке смонтирована насосная установка. Располагается крепь в 0,25—0,3 м от забоя (для прохода лыжи комбайна). Со стороны очистного забоя крепь затягивается цепьевидной сеткой, позволяющей свободно раздвигаться стойке. Гидравлические стойки снабжены буферными тарелками на шаровых опорах, что увеличивает площадь контакта стоек с вмещающими породами! По техническому проекту шаг движения крепи равен 0,6 м при выемке стругом и 0,9 м при выемке комбайном.

После прохода комбайна, выпуска угля из магазина и спуска комбайна снижается распор с заднего ряда стоек, наддается канат, поддерживающий этот ряд, и весь ряд опускается. Стойки опустившегося ряда вновь распираются, снимается распор с переднего ряда, наддается соответствующий канат, передний ряд стоек опускается. После проведения описанных операций крепь шагнула по простиранию на расстояние 0,6—0,9 м и примерно на 1 м опустилась вниз.

Следующий шаг происходит за счет поднятия каждого ряда путем подтягивания тросов барабанами лебедки.

Параллелограммную крепь не рекомендуется применять при полном обрушении или полной закладке. Лучше всего применять частичную закладку полосами по падению. Рекомендуется через 2—5 м из пространства параллелограммнои крепи воздвигать ряды для устройства ящиков и закладывать их через один. Таким образом, достигается экономия в расходе лесоматериалов и рабочей силы

на возведение крепи. Большое пространство между рядами крепи для сооружения ящиков позволяет легко механизировать доставку леса к месту возведения крепи. Сооружение ящиков может быть совмещено с работой комбайна на невыбросоопасных пластах, так как отбитый уголь магазинируется в призабойной полосе и не мешает работе крепильщиков.

Технология при возведении обычной деревянной стоечной крепи. Описанные технологические схемы очистных работ при выемке комбайном типа УКР пока не имеют технической базы, кроме самого комбайна.

В настоящее время» для обеспечения безопасности и эффективности разработки крутых пластов предлагается новая технология очистных работ при выемке комбайнами УКР с возведением обычной деревянной призабойной крепи. Призабойный ряд крепи возводится на расстоянии 0,3 м от очистного забоя. На этот ряд навешиваются деревянные рештаки (рис. 4) с отверстиями для свободного истечения газа и для шпурования уплотнившегося угля при разгрузке магазина (отбитый уголь магазинируется). После отбойки полосы магазин постепенно разгружается, а комбайн опускается. По мере выпуска угля из магазина возводится новый ряд крепи. Рештаки с заднего ряда перевешиваются на новый, передний ряд. При стоечной крепи будет достигнута экономия леса только за счет замены деревянных костров пневмобаллонными. Осуществление описанных технологий устранит выбой крепления, завалы или

обрушения боковых пород в обнаженной призабойной полосе, уменьшит дробление и пылеобразования при работе комбайна, предотвратит опрокидывание вентиляционной струи и устранит или резко ослабит внезапные выбросы угля и газа. Все это приведет к увеличению области .применения механизированной выемки крутых пластов, к повышению безопасности и производительности работ в лаве и к снижению себестоимости 1 т угля по участку. Устранение обрушений в призабойной полосе позволит применять комбайны не только на пластах с устойчивыми вмещающими породами, но и с породами средней устойчивости. В лаборатории механизированных крепей и комплексов ДГИ разрабатываются предложенные технологии 'комбайновой выемки, одна из которых намечена к испытанию в 1974 г.

* В порядке предложения.

«Уголь Украины», сентябрь, 1974