Разработка малооперационных технологических схем очистных работ для шахт с гидравлическим способом добычи угля
В.В. Козлов, к.т.н., «НИТУ МИСиС»
А.Б. Михеева, к.т.н., «НИТУ МИСиС»
В.А. Арефьев, горный инженер
При длинных очистных забоях невозможно эффективно отрабатывать сложные нарушенные месторождения, участки неправильной формы при переменной гипсометрии и разных колебаниях мощности пласта, при выемке пластов с твердыми минерализованными включениями и т.д. Известные на шахтах с гидродобычей технологические схемы с гидромониторными и механогидравлическими машинами наиболее перспективны в отношении создания безлюдной выемки. Так, гидравлическая технология угледобычи в забое отличается высокой надежностью, простотой, что позволяет легко автоматизировать процесс выемки гидромониторными установками (таблица).
Опыт работы экспериментальных образцов агрегатов АФГ показывает, что дальнейшее совершенствование этих конструкций позволит создать фронтальный агрегат с автоматическим манипулятором, который обеспечит разработку пологих и наклонных пластов в сложных горно-геологических условиях.
Технология угледобычи, основанная на применении короткозабойных агрегатов (гидромониторных и гидравлических), отвечает основным требованиям, предъявляемым к технологии выемки без постоянного присутствия людей в очистном пространстве.
Многочисленные исследования показывают, что размеры зон опорного давления при короткозабойной (камерной) технологии угледобычи при ширине выемочных столбов 10–12 м составляют 25–35 м, а размер зоны предельного напряженного состояния составляет 2–3 м.
В зоне предельного напряженного состояния пласт угля существенно изменяет свое агрегатное состояние, при этом нарушается его сплошность и разрушаются силы внутреннего сцепления между пластами угля. Размер зоны предельного состояния может изменяться и при увеличении глубины горных работ, мощности пласта, ширины столба и может достигать 15–20 м. Это обстоятельство возможно использовать как дополнительную энергию при выемке пластов.
Приняв ширину выемочного столба, равной размеру зоны предельного напряженного состояния, энергия воды будет расходоваться только на процесс доразрушения, смыв и транспорт угля. Технологические схемы, при которых проявляется эффект разрушения пласта силами горного давления, а крепь испытывает минимальные нагрузки, в последнее время получили широкое развитие.
Применение гидромониторов под крепью позволяет приблизить насадки к забою, что резко повышает производительность отбойки; при этом появляется возможность отбивать стружку угля вдоль забоя любых размеров, в зависимости от размеров зоны предельного напряженного состояния угля. Классификация способов выемки угля гидромеханизированными агрегатами позволяет сконструировать множество вариантов технологических схем. Определяющими главные особенности агрегатов для гидрошахт являются такие уровни классификации, как способ поддержания призабойного пространства, вид и средства подачи исполнительного органа на забой, средство подвода воды к исполнительному органу и вид струи. Каждому варианту агрегатной технологической схемы соответствует рациональная область применения.
Все разрабатываемые агрегаты типа АФГ объединены тем, что в качестве средства транспортирования применен гидравлический транспорт, органично связывающий в единый поточный процесс всю технологию добычи, транспорта и подъем полезного ископаемого, не требуя при этом больших сечений горных выработок.
Применение движущегося гидромонитора, работающего в зоне наибольшей эффективности действия струи, позволит не только повысить производительность отбойки угля, но расширить область применения гидроотбойки, вплоть до крепких углей.
Основной трудностью при создании механогидравлических и гидравлических агрегатов является вопрос подвода высоконапорного става исполнительному органу. Подводящий став технической воды к исполнительным органам должен сочетать гибкость для изгибания в одной или двух плоскостях и жесткость конструкции – для передачи высокого давления.
