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

Традиционная для Донбасса технология разработки крутых пластов длинными очистными забоями по простиранию заключается в выемке угля, креплении призабойного пространства, управлении кровлей и выполнении вспомогательных и подготовительно-заключительных операции, что требует постоянного присутствия рабочих в лаве. Практика показала, что эти процессы сложны, трудоемки, малопроизводительны и небезопасны, плохо поддаются механизации.

Предлагаемая технология, в которой наиболее полно использованы силы собственного веса оборудования, отбитого угля и закладочного материала, исключает выполнение большинства перечисленных операций и необходимость нахождения рабочих в забое. Прежде всего отметим достоинства технологии: простота конструкции, управления и обслуживания; наличие основных комплектующих элементов и узлов серийного изготовления; незначительные затраты времени на монтаж-демонтаж оборудования и низкая трудоемкость; доступность по цене; отсутствие в выработанном пространстве крепи, направляющих и прижимающих устройств; высокая надежность и производительность; ремонтопригодность, возможность работы в автоматизированном режиме; широкий диапазон применения по мощности пластов и варьирования нагрузки на забой; безопасность; малые материальные потери в случае завала лавы; отсутствие дорогих материалов; возможность закладки выработанного пространства; невысокая себестоимость угля. Кроме того, создаются благоприятные условия для отработки выбросоопасных пластов, поскольку забой прямолинейный, нет кутков и врубов, он плавно подвигается по всей длине.

Сущность технологии заключается в следующем. При столбовой системе разработки по пласту с углом падения от 60 до 90° проводится разрезная печь с наклоном от 45 до 75°, что должно обеспечивать надежную самотечную доставку угля любой влажности вдоль забоя и предотвращать опрокидывание скребков на почву пласта. В вентиляционном штреке на гусеничной ходовой части, как и у проходческого комбайна 4ПП-5, устанавливается приводная головка от конвейера СП-202. Они модернизированы применительно к новому назначению и режиму работы. Через приводную звездочку в разрезную печь на всю ее длину опускаются две ветви конвейерной цепи со скребками, которые со стороны пласта армированы зубками. Зубки располагаются так, чтобы у почвы они были на уровне торца скребка, а со стороны кровли выступали за него на 30—50 мм. Такое крепление исключает резание почвы и заклинивание скребков в случае появления "присухи". Над откаточным штреке цепи соединяются в замкнутое кольцо. На этом монтаж оборудования закончен и можно начинать очистную выемку.

Приводная звездочка вращается так, чтобы нижняя рабочая ветвь цепи поднималась в сторону вентиляционного штрека, а верхняя холостая скользила по нижней вниз. Под действием суммарной нагрузки от скребков и цепей обеих ветвей зубки прижимаются к забою и по мере движения вверх шелушат его поверхность. Отделенный уголь под собственным весом вдоль забоя перемещается на откаточный штрек, чему способствует сонаправленное движение холостой ветви. Постоянная подача исполнительного органа (цепи со скребками) на забой происходит автоматически под действием собственного веса, а приводная головка на гусеничном ходу перемещается синхронно подвиганию лавы, обеспечивая постоянство ее наклона. Если движение холостой ветви затруднено, тогда у откаточного штрека между ветвями пеней пометают круглый вращающимся или продолговатый скользящий груз "ленивец" для создания дополнительного натяжения обеим ветвям и передачи тягового усилия на холостую.

Конструкция может успешно работать при хорошем отжиме угля, отсутствии в пласте породных прослойков и включений колчедана. По расчетам при длине лавы 150 м, мощности пласта 0,5 м, плотности угля 1,35 т/м3 скорости движения цепи 1 м/с (на конвейерах 0,8—1,25 м/с), шаге установки скребков 1 м, глубине шелушения 1 мм и обработке всего забоя путем прохода десяти скребков подвигание будет 2 м за 6-часовую смену, добыча составит 200 т. Параметры выемки легко изменять в широких пределах, регулируя длину и угол наклона забоя, скорость движения цепи, шаг установки скребков, количество зубков и давление на них.

При большой скорости подвигания забоя предполагается плавное опускание кровли в выработанном пространстве. Отпадает потребность возведения призабойной крепи и присутствия, рабочих в лаве. Возможные обрушения пород не могут создать особых проблем, так как куски, ударяясь о забой, будут скатываться до откаточного штрека или при значительных их размерах расклиниваться и зависать.

На первом этапе освоения новой технологии для проведения непосредственных визуальных наблюдений за исполнительными органами различной конструкции в целях дальнейшего ее совершенствования и оптимизации параметров необходимо вести очистные работы с креплением выработанного пространства. Уголь мелкой фракции при интенсивном проветривании лавы может в большом количестве выноситься на вентиляционный штрек, осаждаясь и создавая взрывоопасную среду. Для подавления пыли с вентиляционного штрека в очистное пространство по трубе подается вода, которая, стекая по забою, будет увлажнять его и многократно перемешиваться скребками с отбитым углем, исключая образование пылевого облака. Количество воды регулируется и на откаточный штрек поступает масса в виде густого шлама. Кроме того, воды можно подавать столько, чтобы при соответствующем уклоне откаточного штрека организовать самотечный по желобам или с помощью углесосов гидротранспорт угля до околоствольного двора, что исключает механическую торцевую погрузку его из-под лавы перегружателями.

Конструктивное решение исполнительного органа с учетом конкретных обстоятельств предполагается многообразным. Наличие в пласте породных прослойков и колчедана потребует на их разрушение большего давления на зубки, которые можно увеличить, поместив между ветвями рештак с окнами для выпуска угля. Он же удерживает нижнюю ветвь от провисания в случае высыпания угля из забоя. Дальнейшее увеличение нагрузки на зубки и равномерное распределение ее по вынимаемой мощности пласта достигается креплением рештака к листу, что смещает центр тяжести всей конструкции в сторону почвы и стабилизирует ее пространственное положение.

При неустойчивых и легкообрушаемых породах почвы и кровли выемку пласта можно вес™ с полной закладкой выработанного пространства, для чего достаточно установить шарнирное ограждение. Под давлением закладки оно расклинивается и удерживает ее, а под действием веса всей конструкции складывается и перемещается вслед за подвиганием забоя, постоянно сохраняя достаточно пространства под ограждением для движения угля до откаточного штрека. В этом случае закладка оказывает неравномерное по длине лавы давление на ограждение, что может привести к опрокидыванию забоя в нижней части лавы. Тогда обе ветви цепи размещаются в двухсторонний рештак , что предотвращает контакт холостой ветви с ограждением.

Помимо усложнения конструкции исполнительного органа данный вариант потребует решения дополнительных технических и технологических задач — удержания большой массы оборудования, доставки закладочного материала с поверхности (до 1000 т в сутки на забой), организации обособленного проветривания откаточного и вентиляционного горизонтов.

Предлагаемая технология очистных работ отвечает основным направлениям, требованиям и рекомендациям по совершенствованию технологии выемки крутых выбросоопасных пластов, разработанных специалистами ДонУГИ [1, 2]. Несмотря на отсутствие научного обоснования оптимального сочетания углов падения пласта и наклона лавы с конструкцией исполнительного органа, целесообразно проверить работоспособность самого простого варианта этой технологии. Действующая модель доказала ее работоспособность.

Литература:

1. Жуков В. Е. Обоснование теоретических предпосылок разработки эффективной технологии выемки крутых выбросоопасных пластов// Уголь.— 1988.— № 2.

2. Жуков В. Е. Об одной стратегической ошибке в разрешении проблемы разработки крутых пластов// Уголь Украины.—2001.—№ 7.

«Уголь Украины», июль, 2002