Демонтаж комплексов фирмы JOY на ЗАО «Распадская»

Н.Н.Городилов, к.т.н., ОАО «КузНИУИ»

A.M.Рыжов, д.т.н., И.И.Волков, ЗАО «Распадская»

В настоящее время на ряде угольных шахт Кузбасса, в том числе на ЗАО «Распадская», в ходе обновления очистного оборудования находят применение мощные импортные комплексы. В лавах 4–10–21 и 5а–6–14 шахты «Распадская» эксплуатировались механизированные комплексы фирмы JOY, оборудованные механизированными крепями соответственно типа RS/3200/870 и RS/4700/870 (табл. 1).

Демонтажные камеры 5а–6–14 и 4–10–21, куда были заведены для монтажа комплексы фирмы JOY, проведены длиной по 250 м каждая под кровлю пласта при углах падения, соответственно, 6–11 и 5–6 градусов. На всей протяженности обеих демонтажных камер для их крепления использовались сталеполимерные анкера длиной 2.2–2.4 м с шагом установки между собой и рядами равным 1 м. В обеих камерах кровля пласта была сложена из устойчивых алевролитов и песчаников. Анкеры затягивались гайками на опорную шайбу размером 300(300(5 мм, где между ней и кровлей пласта предварительно заводилась решетка сварной затяжки размером 2300(1300 мм, выполненная из проволоки Õ 6–8 мм. В целом зона крепления кровли вдоль камеры имела ширину не менее 9 м, что обеспечивало достаточное закрепленное пространство для размещения оборудования и проведения демонтажных работ.

В течение нескольких месяцев на шахте «Распадская» проводились наблюдения за демонтажными работами в камерах 5а–6–14 и 4–10–21. Работы в камере 4–10–21 проводились в относительно благоприятных горнотехнических условиях, где затраты на её поддержание были невысоки. В камере 5а–6–14 главным осложняющим фактором были неустойчивые породы кровли, и анкерная крепь не обеспечивала надежного крепления, что вызывало заколы кровли, её отслаивание и вывалы. При этом значительно возрастали затраты времени, труда и материалов на поддержание демонтажной камеры 5а–6–14, снижались темпы демонтажа. А на отдельных участках наблюдались завалы камеры на участках длиной до 40 м, где приходилось прекращать демонтаж и переходить к перекрепке камеры для полного выхода из-под завала. За весь период наблюдений отмечены поломки погрузочно-доставочных машин, приводивших также к снижению темпов демонтажа. Результаты наблюдений за работами по демонтажу секций крепи приведены в табл. 2.

Сравнительный анализ затрат времени на демонтаж секций крепи показывает, что в сложных условиях камеры 5а–6–14 на демонтаж затрачено в 2.57 раза больше общего времени, чем в камере 4–10–21. При этом до 65% времени в камере 5а–6–14 было затрачено на поддержание камеры и перекрепку её при выходе из-под завала. В более благоприятных же условиях камеры 4–10–21 до 84% времени приходилось на производство демонтажных работ. В обоих случаях простои по причине аварийности погрузочно-доставочных самоходных машин были невелики и составили не более 4%. Непосредственно производительные затраты времени на демонтаж отличаются незначительно и составили в камерах 5а–6–14 и 4–10–21, соответственно, 822 и 864 часа.

Основным параметром, характеризующим эффективность демонтажных работ, принята интенсивность демонтажа, которая определялась как количество секций крепи демонтированных в течение суток. По интенсивности демонтажа в каждой камере получены дискретные вариационные ряды, по которым были определены основные статистические характеристики распределений интенсивности демонтажа. Полигоны распределений интенсивности демонтажа в камерах 5а–6–14 и 4–10–21 приведены на рис. 1.

Как видно из рис. 1, полигон распределения интенсивности демонтажа в камере 5а–6–14 имеет большую асимметрию, где пределы вариации равны 1 и 5 1/сут., а средняя интенсивность демонтажа составляет 1.8 1/сут.

Полигон распределения интенсивности демонтажа в камере 4–10–21 имеет небольшую асимметрию, где пределы вариации равны 1 и 6 1/сут., средняя интенсивность демонтажа составила 3.5 1/сут., а среднее квадратическое отклонение интенсивности демонтажа составило 1.66 1/сут. Для распределения интенсивности демонтажа в камере 4–10–21 параметры асимметрии и эксцесса составили, соответственно, –0.09 и –1.12. Анализ данного распределения показывает, что эксцесс, характеризующий «крутость» распределения, при значении равном –1.12 имеет плосковершинное распределение. При этом асимметрия распределения, характеризующая его «скошенность», имеет значение коэффициента асимметрии, равное –0.09, что весьма незначительно, т.е. данное распределение вполне симметрично относительно средней интенсивности демонтажа. По этой характеристике данное распределение может оцениваться как близкое к нормальному распределению. Учитывая это свойство можно определить максимальную ожидаемую интенсивность демонтажа, которая составит 7.4 секции в сутки. В относительно благоприятных горнотехнических условиях камеры 4–10–21, где доставка секций производится по штреку на расстояние 2160–2400 м при обеспечении слаженной организации труда, интенсивность демонтажа можно повысить до 7–8 секций в сутки.

Демонтаж секций крепи в камере 5а–6–14, расположенной в сложных горнотехнических условиях, характеризуется большим объемом работ по поддержанию камеры, которые включают в себя работы по креплению и вывозу из камеры обрушенной из завала породы. Наблюдения показали, что за весь период демонтажа суточный объем вывозимой породы варьирует в широком диапазоне, и пропорционально отражает общие затраты на поддержание камеры, а также значительно влияет на интенсивность демонтажа. Этот групповой признак надежно регистрируется при наблюдениях. Выборка по данному фактору представляет собой непрерывный интервальный ряд, гистограмма распределения которого представлена на рис. 2а. Размах вариации, как видно из гистограммы, находится в пределах от 2.8 до 27.8 м3/сут., а средняя величина суточного объема вывезенной породы из камеры составила 9.2 м3/сут.

Для проведения более точного статистического анализа влияния суточного вывоза породы на интенсивность демонтажа взята систематическая выборка суточного вывоза породы только за производительные (по демонтажу) рабочие сутки. Гистограмма распределения суточных объемов вывезенной породы из камеры 5а–6–14 за рабочие сутки приведена на рис. 2б. Как видно из гистограммы, размах вариации в данной групповой выборке значительно меньше, т.к. в него не входят аварийные работы. Вариация объемов вывезенной породы за рабочие сутки находится в пределах от 2.8 до 15 м3/сут., при средней величине суточного вывоза породы равного 7.6 м3/сут. Эта гистограмма имеет явно выраженную большую асимметрию.

Определение количественных и качественных характеристик взаимосвязи объемов вывезенной породы из камеры за рабочие сутки с интенсивностью демонтажа секций крепи производим с использованием вероятностного метода. По полученным статистическим распределениям, где в данном случае представлены интенсивность демонтажа и объемы вывезенной из камеры породы за рабочие сутки, выраженные в виде соответствующих кумулат, определяются точки их взаимосвязи, полученные из равновероятных событий (средних значений и границ вариации параметров).

При определении характеристики вида взаимосвязи была принята гипотеза регрессионной зависимости, имеющей вид экспоненциальной кривой, которая апроксимирована по полученным статистическим данным (рис. 3). Зависимость между значениями суточных объемов вывезенной породы (А, м3/сут.) и суточными интенсивностями демонтажных работ (И, 1/сут.) наилучшим образом описывается уравнением регрессии:

И = 6.12 · 0.88А .

Достоверность данной зависимости подтверждается полученными в ходе машинного анализа по программе Excel характеристиками регрессионной зависимости, где в результате расчетов получены значимые, с допустимой ошибкой, коэффициенты регрессии, которые приемлемы для прогноза суточной интенсивности демонтажа секций крепи. Коэффициент детерминированности, который был получен при сравнении значений суточной интенсивности демонтажа измеренных экспериментально и значений полученных из уравнения регрессии, составил 0.925, что доказывает очень высокую корреляцию с математической моделью, т.е. нет значительных различий между фактическими и оценочными значениями интенсивностей демонтажа.

На основании полученной зависимости можно вполне обоснованно спрогнозировать ожидаемую интенсивность демонтажа для условий подобных тем, которые были в камере 5а–6–14. Прогноз в данных условиях возможен только в сторону снижения объема вывоза породы от 15 м/сут., где при работах по поддержанию камеры наблюдается повышение интенсификации демонтажных работ. Снижение объема вывоза породы до нуля, т.е. когда работы по поддержанию камеры упадут до минимума, позволит получить ожидаемую наибольшую интенсивность демонтажа в пределах 6–7 секций в сутки при их транспортировке по штреку в новую монтажную камеру на расстояние 1660–1900 м.

Демонтаж в камере 4–10–21 по сравнению с демонтажем в камере 5а–6–14 проходит более интенсивно, несмотря на то, что расстояние транспортировки секций крепи из камеры 4–10–21 в монтажную камеру на 26–29% больше, чем для камеры 5а–6–14. При этом в среднем интенсивность демонтажа в камере 4–10–21 на 21% больше, что объясняется весом транспортируемых секций, которые здесь на 12% меньше, чем демонтируемые в камере 5а–6–14.

Установленные параметры разброса интенсивности демонтажа и вероятных объемов работ по поддержанию демонтажных камер большого сечения для комплексов фирмы JOY могут уточняться в зависимости от региональных условий. Однако их учет и применение в расчетах при планировании демонтажных работ в шахтных условиях необходимы и позволяют более достоверно вычислить ожидаемую интенсивность демонтажа и прогнозировать возможный объем работ, связанный с поддержанием демонтажной камеры в сложных условиях демонтажа очистного оборудования аналогичного комплексам фирмы JOY.    

Журнал "Горная Промышленность" №3 2002