CC BY
37
---------------------------------- © Е.Л. Варфоломеев, П.В. Гречишкин,
2008
УДК 622.333
Е.Л. Варфоломеев, П.В. Гречишкин
ДЛИННОКАМЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Семинар № 15
ТЪ Кузбассе не менее 15 % за-
■м.3 пасов угля сосредоточенно в пологих угольных пластах средней мощности имеющих многочисленные горногеологические нарушения, а так же ограниченных запасов неправильной формы, остающихся при раскройке шахтных полей для отработки длинными столбами.
Известно, что короткозабойные технологии (КЗТ) наиболее эффективны для извлечения запасов такого рода. В Кузбассе КЗТ использовались в различные годы на шахтах им. 7 Ноября, Кузнецкая, им. Ленина, Распадская, Усин-ская и других, при этом преимущество по производительности труда в сравнении с разработкой длинными столбами достигало 50%. Опыт использования КЗТ в Австралии, США и других угледобывающих странах указывает на достижение высоких технико-
экономических показателей [1] (таблица).
Традиционные технологии применяемые в ведущих угледобывающих странах мира трудно применимы в горногеологических условия Кузбасса, а так же
имеют ряд общих недостатков:
- сложность проветривания забоев очистных и подготовительных выработок;
- потери угля достигающие 50 %;
- опасность эндогенных пожаров;
- многооперационность технологических процессов и т.д.
Существующие технологии подразумевают оставление подзавальных целиков и, в связи с этим, проветривание тупиковых выработок, например, варианты камерно-столбовой системы на рис.
1.
Устранить этот недостаток можно путём проветривания забоев за счет общешахтной депрессии (рис. 2), как в длинном комплексно-механизированном очистном забое, что более эффективно и не требует такого объёма работ по возведению перемычек при формировании пути вентиляционного потока.
Во время проведения очередной за-ходки, предыдущие принудительно не проветриваются, поэтому в них возможно скопление метана, а так же при разрушение подзавальных целиков повышается вероятность возникновения эн-
Показатели добычи угля КЗТ в ведущих угледобывающих странах
Страна Доля выемки по КЗТ в общей добыче, % Производительность труда рабочих, т/вых. Коэффициент извлечения, %
США 43-65 н.д. 40-50
Австралия 30 43 н.д.
ЮАР 92,5 63,6 85-90
Г еологический
а) б)
Рис. 1. Варианты камерно-столбовой системы разработки: а) испытанный в Томусинском районе; б) предлагаемый компанией Joy
догенных пожаров. Если же запасы оконтуривать подготовительными выработками с последующей отработкой без оставления подзавальных целиков (рис. 3, б), то эти недостатки исключаются.
Многооперационность традиционных КЗТ обусловлена следующим:
1. Процессы отбойки угля и крепления разделены во времени;
2. Множество манёвров самоходной вагонетки при транспортировке угля от места погрузки до перегружателя;
3. Постоянное перемещение обо-
рудования для принудительного проветривания.
Схемное решение (рис. 4) обеспечивает увеличение фронта очистных работ, улучшение вентиляции забоя, уменьшение извилистости пути самоходного транспорта и объёма работ по перемещению оборудования местного проветривания по сравнению с традиционными КЗТ.
Схемное решение (рис. 4) воплощено в КЗТ получившей название «Длиннокамерная технология отработки пологих угольных пластов». Длиннокамерная технология характерна ограниченной протяженностью забоя (30-60 м), при этом управление горным давлением осуществляется крепью и оставлением целиков по бокам вынимаемой полосы.
Рис. 2. Схема проветривания короткого очистного забоя
а)
Рис. 3. Схемы отработки целиков и проветривания:
а) с оставлением подзавальных целиков; б) без оставления; ^ свежая струя; 1 ^ исходящая 2
б)
О
1 *
—I 1
о
В
о
—і—
У [ &—
(Ч со
Вы ем
Самоходный вагон
і
Самоходный перегружатель
Рис. 4. Предлагаемое схемное решение новой КЗТ
Рис. 5. Схема размещения оборудования в забое
Известно, что при отработке угольных пластов длинными очистными забоями на сопряжениях со штреками наблюдается концентрация напряжений вмещающих пород кровли. Исследования показали, что при увеличении угла сопряжений горных выработок напряженность пород кровли уменьшается [2, 3]. Это означает, что при исключении пересечений подго-товительных выработок под прямым и острым углами можно перенести зоны концентрации горного давления в область обрушения пород кровли и за счет этого использовать на сопряжениях анкерную крепь.
Помимо анкеров для крепления используются безразгрузочные комплекты передвижных опор (БКПО), которые выступают искусственными целиками. Увеличение ширины поддерживаемого призабойного пространства с помощью установки искусственных
целиков позволяет перераспределить нагрузку пород кровли с краевой части пласта на целики и при ширине призабойного пространства, равной длине зоны опорного давления, эти нагрузки воспринимаются целиками. В результате при первичных и периодических посадках пород кровли максимум опорного давления формируется над гидрофицированными целиками
(БКПО), а интенсивность проявлений горного давления в очистном забое снижается [4]. Использование БКПО в сочетании с непрямолинейной формой забоя (рис. 5) обеспечивают условия для широкозахватной выемки проходческими комбайнами.
Технология отработки заключается в следующем. В работе постоянно находятся два комбайна и две самоходные вагонетки. Отработку столба ведут в обратном порядке двумя диагональ-
ными заходками проходческими комбайнами от вентиляционного и конвейерного штреков к промежуточному. Ширина выемочного столба 30-60 м, длинна 500 м и более. Отбитый уголь вагонетками доставляется к перегружателю, откуда поступает на ленточный конвейер. Во время транспортировка угля вагоном с помощью анке-роустановщиков установленных на комбайне осуществляется крепление кровли. После отхода комбайна от промежуточного штрека, производится передвижка БКПО.
При отработке предварительно оконтуренных запасов длиннокамерной технологией с непрямолинейной формой очистного забоя и управлении кровлей БКПО с оставлением целиков повышается эффективность проветривания, снижается вероятность возникновения эндогенных пожаров и количество маневров добычного и транспортного оборудования.
Годовая добыча может достигать 1,5 млн.т. угля при численности работающих 70 человек и производительности 1000 т/чел. мес., ожидаемый коэффициент извлечения 0,7 и более.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Краткий А.В. Оценка целесообразности внедрения камерно-столбовой системы разработки на шахтах РФ / Крашкин А.В., Брайцев И.С., Шатиров С.В. // Уголь. - 1998. -№ 3.
2. Патент РФ на изобретение № 2273733. Способ разработки пологого угольного пласта. / Ялевский В.Д., Федорин В.А., Власенко Б.В., Анферов Б.А., Варфоломеев Е.Л., 2006. - 6 с.
3. Ялевский В.Д. Разработка технологических схем камерно-слоевой отработки мощ-
ных угольных пластов пологого залегания / Ялевский В.Д. Власенко Б.В. Шимотюк В.Д. и д.р. // Отчет о научно-иссле-довательской работе. Институт Конверскузбассуголь, Кемерово, 2003 г.
4. Ялевский В.Д. Технология отработки пологих пластов с помощью безразгрузочного комплекта передвижных опор (БКПО) / Ялевский В.Д., Варфоломеев Е.Л // Уголь. - 2005. -№2. - С. 52-53. ШШ
— Коротко об авторах
Варфоломеев Е.Л. - инженер I категории,
Гречишкин П.В. - младший научный сотрудник, кандидат технических наук, Институт угля и углехимии СО РАН, г. Кемерово.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 15 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.В. Мельник.
