CC BY
33
13. Kachurin N. M. Kalaev, S. Z., Vorobiev, S. A. production of magnetic liquids from the wastes, obog. 2015. No. 2. P. 47-52.
14. Method of underground gasification of thin and medium capacity brown coal seams: Pat. No. 2522785 of the Russian Federation; publ. 20.07.2014. Bull. No. 20.
15. Method of complex development of brown coal Deposit: Pat. No. 2526953 of the Russian Federation; publ. 27.08.2014. Bull. No. 24.
УДК 622.831
СОСТОЯНИЕ ДЕМОНТАЖНЫХ РАБОТ НА ШАХТАХ АО «СУЭК-КУЗБАСС»
И. А. Ермакова, В. А. Федусов
Шахты АО «СУЭК-Кузбасс» применяют систему разработки длинными столбами, которая характеризуется высокой производительностью. Недостаточная эффективность этой системы разработки объясняется необходимостью монтажных и демонтажных работ. Выполнение демонтажа оборудования часто связано с трудностями, приводящими к непредвиденному увеличению времени этого процесса, что соответственно, влечет за собой уменьшение экономической эффективности работы шахты. Установлено, что в период с 2011 по 2018 г. наблюдалось превышение нормативного времени демонтажных работ более чем на 900 дней. Статистический анализ не выявил зависимости между временем демонтажных работ и длиной лавы в рассматриваемом диапазоне от 230 до 300 м.
Ключевые слова: система разработки длинными столбами, демонтаж механизированного комплекса, демонтажная камера.
Шахты АО «СУЭК-Кузбасс» при отработке угольных пластов используют систему разработки длинными столбами, которая является наиболее производительной. При этом применяется современное оборудование, длина столба может достигать 2500 м, длина лавы - 400 м, а месячная производительность забоя - до 500 тысяч тонн.
Однако при оценке производительности лавы и шахты в целом следует учитывать, что очистной работе механизированных комплексов предшествует монтаж оборудования, а по окончании отработки столба механизированный комплекс следует демонтировать для отработки последующего столба. Как показывает практика, выполнение демонтажа оборудования часто связано с трудностями, приводящими к непредвиденному увеличению времени этого процесса, что соответственно, влечет за собой уменьшение экономической эффективности работы шахты. Причина трудностей демонтажа оборудования заключается в ликвидации негативных проявлений горного давления. При проведении демонтажной камеры может произойти непредвиденное обрушение груди забоя и кровли, образование куполов, что требует усиления крепления кровли и груди забоя. Пу-
чение почвы выработки приводит к уменьшению сечения выработки и невозможности проведения работ, поэтому производятся работы по зачистке почвы. Кроме этого, повышенное горное давление затрудняет извлечение секций крепи.
Результаты исследований горного давления в системах разработки длинными столбами, а также проблемы демонтажа оборудования изложены в работах [1-12].
Современная технология демонтажных работ включает в себя установку гибкого перекрытия для защиты призабойного пространства лавы от вывалов пород кровли.
Порядок возведения защитного гибкого перекрытия над секциями и по транспортной дорожке производится с учетом горнотехнических условий и необходимой ширины защитного гибкого перекрытия. Гибкое перекрытие выполняется из цельного полотна высокопрочной полимерной сетки длиной, превышающей длину лавы, и шириной 14,0 м. Формирование демонтажной камеры начинается на расстоянии 14,0 м до границы доработки. Заведение комплекса под защитное гибкое перекрытие производится на 12 циклах (стружках) с полной вынимаемой мощностью пласта.
При этом гибкое перекрытие последовательно заводится на перекрытие секций крепи после выемки каждой стружки угля. С помощью ручных талей производится разматывание рулона гибкого перекрытия за очистным комбайном. Размотанное гибкое перекрытие поджимается козырьками к кровле через одну секцию и производится установка анкеров в кровлю демонтажной камеры. На рис. 1 показаны четыре этапа возведения гибкого перекрытия в каждом цикле.
Рис. 1. Этапы возведения гибкого перекрытия
Оставшаяся часть полимерной сетки опускается вдоль плоскости забоя и крепится к плоскости забоя анкерами.
В местах расслоения пород кровли и повышенного горного давления производится химическое укрепление полиуретановыми смолами. Закачка полиуретановых смол производится после установки анкеров, с отставанием не менее 10 м от места бурения шпуров.
Для сокращения временных затрат на демонтаж механизированного комплекса следует выявить факторы, оказывающие негативное влияние на этот процесс. В связи с этим в данной работе проведен анализ демонтажей механизированных комплексов за 2011 - 2018 гг. на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс»: шахте «Полысаевская», шахте им. С.М. Кирова, шахте «Талдин-ская-Западная 1», шахте №7, шахте «Красноярская» (им. А.Д. Рубана), шахта «Комсомолец», шахте «Полысаевская», шахте им. 7 Ноября, шахте «Котинская» (им. В.Д. Ялевского).
Демонтажные работы делятся на две составляющие: 1) формирование демонтажной камеры; 2) демонтаж механизированного комплекса (МК): очистного комбайна, лавного конвейера, перегружателя, дробилки, и секций крепи. В табл. 1 приведены среднегодовые показатели демонтаж-ных работ в 2011 - 2018 гг. на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс».
Таблица 1
Средние показатели демонтажныхработ в 2011 - 2018 гг.. на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс»
Год Количество Средняя Формирование Демонтаж Суммарное Количество
демонтажей длина демонтажной МК и сек- время работ, дней, затра-
лавы, камеры, дней ций крепи дней ченных сверх
м дней норматива на демонтажные работы
2011 11 237 18 55 73 99
2012 13 251 21 56 77 169
2013 10 276 21 59 80 160
2014 9 253 28 50 78 126
2015 10 239 23 57 80 160
2016 12 279 22 46 68 48
2017 6 273 22 44 66 12
2018 6 303 23 64 87 138
В 2011 - 2018 гг. нормативное время при длине лавы 300 м на формирование демонтажной камеры составляло 18 дней, а на демонтаж механизированного комплекса и секций крепи - 46 дней. Суммарное нормативное время демонтажных работ составляло 64 дня. Таким образом, в рассматриваемый период времени наблюдалось превышение нормативных показателей на демонтажные работы.
Количество дней, затраченных сверх норматива на демонтажные работы, составляло от 12 до 169 дней в год. Таким образом, за последние 8 лет суммарное количество дней, затраченных сверх норматива на демонтажные работы, составило более 900 дней.
Было проведено исследование взаимосвязи между средней длиной лавы и временных затрат на: 1 - формирование демонтажной камеры; 2 -демонтаж механизированного комплекса и секций крепи; 3 - суммарное время работ. Графики изменения этих величин показаны на рис. 2.
« В
ч
н о ю й а
и а И
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
3) у = 0,059х + 60,568 Я2 = 0,038
2) у = 0,0431х + 42,497 Я2 = 0,0211
1) у = 0,0158х + 18,071 Я2 = 0,0163
220
240
260
280
300
320 длина лавы, м
Рис. 2. Изменение временных затрат на: 1 - формирование демонтажной камеры; 2 - демонтаж механизированного комплекса и секций крепи; 3 - суммарное время работ
Были получены уравнения регрессии между длиной лавы и временными затратами на: 1 - формирование демонтажной камеры; 2 - демонтаж механизированного комплекса и секций крепи; 3 - суммарное время работ. Эти уравнения показаны на рис. 2.
Методы математической статистики позволяют проверить, существует ли взаимосвязь между этими факторами. При числе экспериментов п = 8 критическое значение Я = 0,499 [13]. Так как рассчитанные значения Я меньше критического значения, то можно сделать вывод о незначительном влиянии длины лавы от 230 до 300 м на временные затраты демонтаж-ных работ.
Целевые показатели временных затрат на демонтажные работы АО «СУЭК» в 2018 - 2019 гг. показаны в табл. 2.
Показатели табл. 2 служат ориентиром для перспективного развития компании «СУЭК-Кузбасс».
Таблица 2
Целевые показатели временных затрат (дней) на демонтажные работы в 2018 - 2019 гг.
Формирование Демонтажные + Всего
демонтажной пуско-наладочные
камеры работы
2018 г. 2019 г. 2018 г. 2019 г. 2018 г. 2019 г.
Лава 250 м, 20 20 48 48 68 68
мощность пласта до 2,5 м
Лава 300 м, 21 21 49 (45) 47 (43) 70 (66)1 68 (64)
мощность пласта до 2,5 м
Лава 400 м, 26 63 (59) 91
мощность пласта до 2,5 м
Лава 300 м, 20 20 40 (36) 38 (34) 62 (58) 60 (56)
мощность пласта свыше 2,5 м
Лава 400 м, 25 25 59 (55) 57 (53) 84 (80) 82 (78)
мощность пласта свыше 2,5 м
В скобках указан план при опережающих перемонтажах.
Выводы
1. Анализ состояния демонтажных работ на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» показал, что снижение временных затрат на перемонтаж оборудования в лавах является актуальной проблемой. За последние 8 лет общее количество дней, затраченных сверх норматива на перемонтаж, составило более 900 дней.
2. Рассматриваемая длина лавы от 230 до 300 м незначительно влияет на временные затраты демонтажных работ.
3. Следует исследовать влияние горно-геологических и горнотехнических факторов на геомеханическое состояние демонтажных камер для разработки эффективных мероприятий для снижения временных затрат на демонтаж оборудования.
Список литературы
1. Геомеханическое состояние приконтурного массива демонтаж-ной камеры /отв. ред. В. Ю. Изаксон. Кемерово: ИУУ СО РАН, 2006. 78 с.
2. Черданцев, Н. В. Оценка влияния горнотехнических параметров на размер зависания основной кровли вблизи демонтажной камеры. / Н. В. Черданцев, В. Е. Ануфриев, Т. В. Преслер // Вестник КузГТУ. 2010. № 6. С. 45-50.
3. Зорков Д.В. Обоснование технологических параметров безопасного въезда механизированного комплекса в предварительно подготовленную демонтажную выработку на угольных шахтах: дис. ... канд. техн. наук. Кемерово, 2016. 148 с.
4. Калинин С. И. Геомеханическое обеспечение эффективной выемки мощных пологих пластов с труднообрушаемой кровлей механизированными комплексами. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2002. 113 с.
5. Никольский А. М. Геомеханическая оценка напряженного состояния убывающего целика при подходе очистного забоя к демонтажной камере // Уголь. 2009. № 6. С. 49-51.
6. Опыт применения канатных анкеров в качестве крепи усиления демонтажных камер и выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством и методика расчета их параметров / отв. ред. В. Ю. Изаксон. - Кемерово: ИУУ СО РАН, 2008. 223 с.
7. Карпов Г. Н. Обоснование технологии демонтажа очистных механизированных комплексов при высокой концентрации горных работ: ав-тореф. ... канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2013. 20 с.
8. Казанин О.И., Ермаков А.Ю., Ванякин О.В. Оценка влияния зон повышенного горного давления на эффективность отработки угольных пластов на шахте им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс» // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 4. С. 18-22.
9. Napier J.A.L., Malan D.F. Simulation of tabular mine face advance rates using a simplified fracture zone model // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 109. September 2018. Р. 105-114.
10. Syd S.Peng, Feng Du, Jingyi Cheng, Yang Lid. Automation in U.S. longwall coal mining: A state-of-the-art review // International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 29. Issue 2. March 2019. Р. 151-159.
11. Jinfeng Ju, Jialin Xu, Weibing Zhu. Longwall chock sudden closure incident below coal pillar of adjacent upper mined coal seam under shallow cover in the Shendong coalfield // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 77. July 2015. Р. 192-201.
12. Veera Reddy Boothukuri, Ram Madhav Bhattacharjee, Durga Charan Panigrahi, Gautam Benerjee. Impact of geo technical factors on strata behavior in longwall panels of Godavari Valley coal field-a case study // International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 29. Issue 2. March 2019. Р. 335-341.
13. Практикум по эконометрике: учеб. пособие / И.И. Елисеева [и др.]. М.: Финансы и статистика, 2001. 192 с.
Ермакова Инна Алексеевна, д-р техн. наук, проф., eia.pm@kuzstu.ru, Россия, Кемерово, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева,
Федусов Вячеслав Александрович, гл. технолог шахты им. С.М. Кирова, Fe-dusovVA asuek.ru, Россия, Ленинск-Кузнецкий, АО «СУЭК-Кузбасс»
STATE OF WITHDRAWAL OF FACE EQUIPMENT WORKS IN JSC SUEK-KUZBASS
MINES
I.A. Ermakova, V.A. Fedusov
The mines of JSC SUEK-Kuzbass use a longwall mining system, which is characterized by high productivity. The lack of effectiveness of this development system is due to the need for installation and withdrawal of longwall face equipment. The withdrawal of face equipment is often associated with difficulties leading to an unexpected increase in the time of this process; this entails a decrease in the economic efficiency of the mine. Exceeding the standard time of withdrawal offace equipment was more than 900 days in the period from 2011 to 2017. Statistical analysis did not reveal a relationship between time of withdrawal of face equipment and the length of the lava in the considered range from 230 to 300 m.
Key words: longwall mining, withdrawal of face equipment, recovery room.
Ermakova Inna Alexeevna, doctor of technical sciences, professor, eia.pm akuzstii. ru, Russia, Kemerovo, Kuzbass State Technical University,
Fedusov Vyacheslav Alexandrovich, manufacturing manager, FedusovVAa suek.ru, Russia, Kemerovo region, Leninsk-Kuznetsky, JSC «SUEK - Kuzbass»
Reference
1. Geomechanical state of the contour array of the dismantling chamber / Rel. ed. Kemerovo: IUU SB RAS, 2006. 78 P.
2. Cherdantsev, N. V. Assessment of the influence of mining parameters on the size of the main roof hovering near the dismantling chamber. / N. V. Cherdantsev, V. E. Anufriev, T. V. Presler // Vestnik KuzSTU. 2010. No. 6. P. 45-50.
3. Zorkov D. V. Justification of technological parameters of safe entry of the mechanized complex into the pre-prepared dismantling production at coal mines: dis. ... Cand. tech. sciences'. Kemerovo, 2016. 148 P.
4. Kalinin S. I. geomechanical support of effective excavation of powerful flat layers with hard-to-break roof by mechanized complexes. Kemerovo: Kuzbassvuzizdat, 2002. 113 PP.
5. Nikolsky A. M. Geomechanical assessment of the stress state of the decreasing tselik at the approach of the treatment face to the dismantling chamber // Ugol. 2009. No. 6. P. 49-51.
6. Experience in the use of rope anchors as support for the strengthening of dismantling chambers and workings supported at the border with the excavation space and the method of calculating their parameters / OTV. ed. - Kemerovo: IUU SB RAS, 2008. 223 PP.
7. Karpov G. N. Substantiation of technology of dismantling of treatment mechanized complexes at high concentration of mining operations: abstract. ... Cand. tech. sciences'. Saint-Petersburg, 2013. 20 s.
8. Kazanin O. I., Ermakov A. Yu., Vanyakin O. V. Assessment of influence of zones of the raised mountain pressure on efficiency of working off of coal seams at mine of them. Kirova JSC "SUEK-Kuzbass" // Mining information and analytical Bulletin. 2014. No. 4. P. 18-22.
9. Napier J. A. L., Malan D. F. Simulation of tabular mine face advance rates using a simplified fracture zone model // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 109, September 2018. P. 105-114.
10. Syd S. Peng, Feng Du, Jingyi Cheng, Yang Lid. Automation in U.S. longwall coal mining: A state-of-the-art review. International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 29. Issue 2. March 2019. P. 151-159.
11. Ju Jinfeng, Xu Jialin, Zhu Weibing. Longwall chock sudden closure incident below coal pillar of adjacent upper mined coal seam under shallow cover in the Shendong coalfield. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 77. July 2015. P. 192-201.
12. Veera Reddy Boothukuri, Ram Madhav Bhattacharjee, Durga Charan Panigrahi, Gautam Benerjee. Impact of geo technical factors on strata behavior in longwall panels of Godavari Valley coal field-a case study // International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 29. Issue 2. March 2019. P. 335-341.
13. Workshop on econometrics: studies. manual / I. I. Eliseeva [et al.] // Moscow: Finance and statistics, 2001. 192 PP.
УДК 622.2
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ШАХТНЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ В НАКЛОННЫХ ВЫРАБОТКАХ
Л.В. Лукиенко, М.Н. Каменский
Представлены результаты анализа способов работы шахтных электровозов в наклонных выработках. Предложено устройство, оригинальность которого защищена патентом Российской Федерации на полезную модель, позволяющее обеспечить устойчивую работу зубчато-реечной передачи, применение которой позволяет значительно расширить область применения шахтных электровозов в наклонных выработках.
Ключевые слова: шахтный электровоз, наклонные выработки, зубчато-реечная передача, опорно-направляющее устройство.
Исследованию работы шахтных электровозов и повышению эффективности их применения посвящены работы В.С. Волкова [5], С.А. Волот-ковского [3], А.Л. Западинского [4], Н.А. Малевича, Г.Я. Пейсаховича, Ю.С. Пухова [2], О.Н. Синчука [6], А.О. Спиваковского [7], И.Г. Штокмана [1] и других ученых. Однако они направлены в основном на совершенствование электрической системы управления приводом. Вопросам совершенствования механического привода уделено недостаточно внимания.
Поэтому целью работы является повышение эффективности работы шахтных электровозов в наклонных выработках за счёт применения опорно-направляющего механизма.
К основным задачам работы можно отнести:
- на основе анализа конструкций приводных устройств шахтных электровозов разработать конструктивные предложения для обеспечения их надёжной работы в наклонных выработках;
