В.А. ТИЩЕНКО, канд. техн. наук (Донбасский ГМИ)

В последние десятилетия ученые и конструкторы внесли весомый вклад в совершенствование техники и технологии разработки тонких крутых пластов в Донбассе, но эта проблема остается еще актуальной, так как в 70% из действующих очистных забоев выемка угля осуществляется отбойными молотками. Постановлением совместной коллегии Минуглепрома, Госнадзорохрантруда, Минтруда и Президиума ЦК профсоюзов работников угольной промышленности с 1 января 1998 г. запрещено подготавливать и вводить в эксплуатацию новые лавы на крутых пластах с выемкой угля отбойными молотками. В связи с этим предлагается для обсуждения и оценки технологическая схема выемка угля на тонких крутых пластах.

Отметим основные достоинства новой схемы: вместо традиционных отбойки и резания угля происходит шелушение забоя; доступность из-за малой стоимости, простота конструкции и технологического исполнения, отсутствие крепи и рабочих в выработанном пространстве; высокая надежность и производительность оборудования; простота управления и обслуживания; возможность работы е автоматизированном режиме; широкий диапазон применения по мощности пластов; повышенная безопасность. Работоспособность в автоматизированном режиме доказана действующей моделью.

Сущность технологии заключается в следующем. На пластах мощностью от 0,4 м и выше с углом падения более 65° с наклоном к горизонту около 70° на всю высоту этажа проводится разрезная печь. На вентиляционном штреке устанавливается лебедка с отклоняющим шкивом. На гибком тяговом органе подвешивается шарошка. На откаточном штреке для погрузки отбитого угля монтируется передвижной перегружатель или самоходная погрузочная машина с загребающими лапами.

Принцип работы. Исходные угловые параметры положения забоя должны обеспечить движение шарошки вниз под действием собственного веса, а лебедка в поддерживающем тормозном режиме обеспечить ей скорость спуска 2—3 м/с. За счет кинетической энергии движущейся шарошки шелушится поверхность пласта, который в призабойной части будет разрушен и отжат. Отделившийся уголь под собственным весом перемещается вдоль забоя до откаточного штрека. Технология погрузки угля в вагонетки зависит от конструкции сопряжения лавы с откаточным штреком и типа оборудования.

Способ сопряжения существенно влияет на общие показатели технологической схемы, объем и трудоемкость вспомогательных процессов, безопасность работ при погрузке угля, надежность проветривания, состояние откаточного штрека. Самое простое сопряжение, когда шарошка опускается прямо на штрек , а уголь погружается с его подошвы. Положение штрека в порогах почвы пласта или кровли на организацию погрузки угля не влияет. При скребковом перегружателе, расположенном в штреке, в любом случае будет происходить самопогрузка угля на конвейер и, если не зачищать его (при отсутствии надежного защитного ограждения от падающих кусков породы), потери угля на почве штрека незначительны.

В случае выхода шарошки на штрек целесообразно возводить в нем деревянную крепь, так как отпадает необходимость ее извлекать. Можно только предварительно убрать ножку крепи против пласта, усилив верхняк ремонтиной и удалив его консольную часть. Штрек повторно не используется и вслед за подвиганием забоя заполняется обрушенной в лаве породой.

Если условия не позволяют надежно защитить погрузочный пункт от падающей из лавы породы, его смещают в глубь штрека с помощью вертикальных или наклонных скважин либо печей, через которые будет осуществляться погрузка угля. Расстояние между ними и длина их должны быть такими, чтобы одновременно пересекалось забоем как минимум две-три. Скважины должны быть максимального диаметра. При большом объеме бурения в одно и то же время в действии может быть две-три буровых установки. А так как одновременная работа их и транспортных средств по штреку не согласуется, то бурить скважины надо заранее или в специально отведенные дни. На газоносных пластах могут возникнуть проблемы с накоплением газа в длинных тупиковых скважинах.

В случае необходимости сохранения откаточного штрека для повторного использования при погрузке угля через скважины его можно охранять целиками. Но тогда нужно обеспечить надежность проветривания забоя, контроль шарошки и обслуживания.

Более технологичен вариант с магазинным уступом высотой около 5 м, так как создаются хорошие условия для охраны штрека, проветривания забоя и обслуживания шарошки. Но добавляется много ручного труда при проведении печей и магазинного уступа. Рассмотренные сопряжения лавы с откаточным штреком не исчерпывают всех вариантов, в том числе и с полевой подготовкой.

Конструктивное исполнение шарошки различно как по форме, так и по материалу. Например, она может быть изготовлена из любых тяжелых профилей, отлита из чугуна или бетона. Сторона шарошки, контактирующая с пластом, снабжается зубками высотой около 0,15 м, чтобы при интенсивном шелушении не глиссировать на отбитом угле. Для удобства изготовления, доставки и монтажа она может быть сборной из отдельных секций с шарнирными или с жесткими связями общей массой до 1,5—2 т и длиной до 8—10 м. Любая конструкция должна исключать опрокидывание шарошки вокруг продольной оси.

Ожидаемые расчетные минимальные показатели при следующих исходных условиях: длина лавы 100 м, мощность пласта 0,5 м, плотность угля 1,35 т/м, скорость движения вниз 2 м/с, подъема — 0,5 м/с, длительность цикла около 4 мин. При работе 5 ч в смену будет сделано 75 циклов. При глубине шелушения за цикл 0,02 м подвигание забоя за смену составит 1,5 м и будет добыто 100 т угля, за сутки соответственно 6 м и 400 т.

Единственным препятствием на пути успешного применения этой технологии могут быть неустойчивые, склонные к коржению и сползанию вмещающие пласт породы. Если же они не ниже средней устойчивости, то при большой скорости подвигания забоя можно рассчитывать на плавный прогиб в выработанном пространстве.

Оптимальные параметры — масса, длина, количество зубков шарошки и угол наклона забоя — для условий конкретного пласта определяются несложными расчетами. Результаты промышленных испытаний позволят внести соответствующие корректировки в конструкцию и угловые параметры рассмотренной технологии.

* В порядке предложения.

«Уголь Украины», ноябрь, 1999