Современные подходы к компоновке оборудования для добычи угля на пологих пластах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.232.8 © В.И. Ефимов, А.А. Хмелинский, С.Н. Мефодьев, 2019

Современные подходы у р

к компоновке оборудования

для добычи угля на пологих пластах

— Р01: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-6-36-40 -

ЕФИМОВ Виктор Иванович

Доктор техн. наук, профессор, заместитель директора филиала АО ХК «СДС-Уголь» в г. Москве по перспективному развитию, 119034, г. Москва, Россия, e-mail: [email protected]

ХМЕЛИНСКИЙ Андрей Анатольевич

Канд. техн. наук, начальник департамента подземных горных работ АО ХК «СДС-Уголь», 659066, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]

МЕФОДЬЕВ Сергей Николаевич

Главный инженер, «Шахта «Южная» (филиал АО «Черниговец»), 652432, п. Разведчик, Кемеровская обл., Россия, e-mail: [email protected]

В статье рассматриваются современные подходы к компоновке оборудования для добычи угля на пологих пластах. При этом дается классическое определение очистного механизированного комплекса (ОМК). Приводится характерный анализ применения различного оборудования в механизированных забоях на примере шахт АО ХК «СДС-Уголь», на основании которого делается вывод, что само понятие «комплекс» носит чисто условный характер, и горной науке необходимо пересмотреть концепцию названия ОМК. Ведь фактически уже давно в угольной промышленности при механизированной подземной добыче угля применяются комплекты оборудования, за которыми укоренился термин «лава-комплект».

Ключевые слова: подземная добыча угля, пологие пласты, очистной механизированный комплекс, комбайн, механизированные крепи, комплект оборудования, взаимозаменяемость, лава-комплект.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время основной объем подземного способа добычи угля обеспечивается комбайновыми и струговыми комплексами оборудования с механизированными крепями. Первый успешный опыт промышленного применения очистных механизированных комплексов (ОМК) относится к 1950-1960 гг., и до настоящего времени этот вид горной техники продолжает динамично развиваться. Создание и внедрение ОМК в практику подземной добычи угля сыграли исключительную роль в техническом перевооружении угольной промышленности, послужили мощным стимулом развития шахт, привели к повышению технического уровня всех звеньев технологии подземной добычи.

ОЧИСТНОЙ МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Согласно шахтерской энциклопедии, очистной механизированный комплекс (ОМК) - совокупность кинематически связанныхгидрофицированныхпередвижныхсекций крепи, забойных передвижных скребковых конвейеров, комбайнов или стругов. Кинематические связи перечисленных механизмов и оборудования обеспечивают согласованное перемещение в циклическом режиме всего комплекса машин и оборудования вслед за подвиганием очистного забоя по мере отработки выемочного столба [1]. ОМК состоит из:

• основного оборудования (выемочная машина, комплект секций гидрофицированной передвижной забойной крепи, блоки управления механизированной крепью, забойный передвижной конвейер) (см. рисунок);

• вспомогательного оборудования (кабелеукладчик, фронтальный лемех, направляющие балки, секции крепи сопряжений лавы с пластовыми выработками, перегружатель, дробилка, комплект насосных станций, пусковая и защитная аппаратура).

Некоторые из перечисленных вспомогательных механизмов и оборудования могут отсутствовать или замещаться другими механизмами.

В типовых учебниках по «Технологии и оборудованию горного производства», основанных на трудах классиков горного дела [2, 3, 4] российских вузов, очистные механизированные комплексы классифицируют по следующим основным признакам:

• по углу залегания пласта - для пологих и наклонных пластов с углом залегания до 35° и для крутых и крутонаклонных пластов с углом залегания более 35°;

• по мощности пласта;

• по виду добываемого полезного ископаемого - для шахт (добыча угля), для рудников (например, добыча калийной соли);

• по типу выемочной машины - комбайновые или струговые;

• по типу механизированных крепей - с агрегатирован-ными (на основе секций) или комплектными (на базе комплектов) крепями;

• по назначению - общего назначения (для использования в шахтах и рудниках в комбайновом или струговом вариантах) и специального назначения (при использовании нестандартных методов ведения очистных работ: с пневмо- или гидрозакладкой выработанного пространства, с выпуском угля при отработке мощных пластов в призабойное пространство на конвейер через люки в оградительном щите секций крепи или позади крепи).

В общих характеристиках ОМК фирмы-изготовители или предприятия-пользователи отражают основные классификационные признаки исполнения основных машин и оборудования комплекса: комбайна или струга, секций крепи и забойного конвейера. В зависимости от условий работы применяют различные типы очистных комбайнов: узкозахватные или широкозахватные, с вынесенными или встроенными механизмами подачи, с цепной системой подачи или с жесткой реечной, со шне-ковыми, барабанными, корончатыми или баровыми исполнительными органами, с электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом исполнительных органов и механизмов подачи.

В настоящее время ОМК применяются главным образом для отработки пластов с углами залегания 0-35°. Это обусловлено высокой сложностью создания достаточно работоспособных комплексов для крутых и крутонаклонных пластов. В связи с указанным в дальнейшем внимание будет уделено представительным ОМК для отработки пологонаклонных пластов длинными лавами при управлении кровлей способом полного обру-

.а ■■

' Ч

Ж I

шения. Здесь следует отметить рациональность перехода на отработку лав с увеличенными до 250-400 м длинами, что позволяет значительно сократить удельный объем подготовительных работ и удельные затраты на концевых операциях.

В настоящее время все большее распространение получают двухшнековые комбайны симметричной модульной компоновки со шнеками, вынесенными за корпус комбайна по его длине, что делает возможной их работу по челночной схеме с зарубкой косыми заездами, а мощные регулируемые электроприводы механизмов подачи и резания обеспечивают высокую интенсивность выемки со скоростью подачи до 18 м/мин и до 32 м/мин на маневровых работах и зачистке. Мощность двигателя привода резания в зависимости от типоразмера и компоновки комбайна изменяется от 275 до 825 кВт, а привода подачи - от 60 до 150 кВт с установленной мощностью на комбайн 1940 кВт и более. Использование особо мощных высокопроизводительных комбайнов предполагает переход с системы электроснабжения напряжением 1140 В на напряжение 3300 В (например, комбайны серии «Электра» немецкой фирмы РВТ) и в дальнейшем на 6-10 кВ.

При этом в зависимости от типоразмера и комплектации вес комбайнов изменяется от 3-5 т (для тонких пластов) до 30-50 т - для выемки угля из пластов средней мощности и до 75-100 т - для мощных пластов. Модульная компоновка современных комбайнов и наличие одной основной не-

сущей рамы, к которой быстроразъемными соединениями крепятся все блоки комбайна, обеспечивают быструю «сборку-разборку» комбайна, поузловую замену при ремонтах, исключение необходимости ремонта в шахтных условиях, возможность работы с двумя или с одним приводом резания и подачи. Все это приводит к повышению надежности работы комбайнов и снижению расходов на их обслуживание и ремонт.

При решении вопросов оптимизации добычи угля постепенно возникла и необходимость взаимозаменяемости машин и оборудования в составе комплексов. Термин «очистной механизированный комплекс» постепенно стал заменятся на «лава-комплект». Приведем несколько характерных примеров из истории шахт АО ХК «СДС-Уголь».

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В 1988 г. на шахте «Листвяжная» (в то время - шахта «Ин-ская») отрабатывался мощный пологий пласт «Сычевский II», выемочный участок № 924-бис. Длина лавы составляла 140 м, 126 секций механизированной крепи 2ОКП-70. В составе комплекса оборудования использовались: механизированная крепь ОКП-70, комбайн узкозахватный КНЛКГУ, конвейер СУ-ОКП-70, механизированные крепи сопряжений лавы со штреками, две насосные станции СНУ-5, оборудование системы орошения и электрооборудование.

Пример взаимозаменяемости машинв составе

Выемочный участок Начало и окончание отработки (месяц, год) Механизированная крепь (марка, производитель) Очистной комбайн (марка, производитель) Скребковый забойный конвейер (марка, производитель)

Лава №1101, пласт «Сычевский IV» Январь 2018 г. -июнь 2019 г. DBT 3200/5600, CATERPILLAR 2900/6100; Германия SL500, Eickhoff, Германия PF 4/1032, CATERPILLAR, Германия

Лава №1315, пласт «Грамотеинский II» Март 2014 г. -октябрь 2016 г. ZY 6800/18/38, ZMJ, Китай 4LS20, Joy Vining Macheri, США Joy Vining Macheri, США

Лава №1316, пласт «Грамотеинский II» Ноябрь 2016 г. -октябрь 2018 г. ZY 6800/18/38, ZMJ, Китай 4LS20, Joy Vining Macheri, США Анжера-38, ОАО «Анжеромаш»

Лава №819, пласт «Сычевский I» Март 2019 г. - по н/в ZY 6800/18/38, ZMJ, Китай, после модернизации на Юрмаше6800/26/46 SL500, Eickhoff, Германия Анжера-38, ОАО «Анжеромаш»

Пример изначальной компоновки лава-комплектов

Выемочный участок Начало и окончание отработки (месяц, год) Механизированная крепь (марка, производитель) Очистной комбайн (марка, производитель) Скребковый забойный конвейер(марка, производитель)

Лава №9В Сентябрь 2014 г. -сентябрь 2015 г. 2000/4300-2X4207-1750 Bucyrus DBT, Europe GmbH SL500, Eickhoff Bergbautechnik GmbH PF 4/1032 Bucyrus DBT, Europe GmbH

Лава №7Л Март 2015 г. -февраль 2016 г. ZY11000/15/36, ZMJ, Китай SL-300, Eickhoff Bergbautechnik GmbH PF 4/1032 Bucyrus, DBT, Europe GmbH

Лава №10Л Сентябрь 2018 г. -по н/в ZY11000/15/ 36D; ZYG12000/17/38D; ZYP12000/17/38D; TIANDI, Китай. Гидравлические клапаны Tiefenbach, Германия MG500/1170-AWD1, TIANDI, Китай. Шнеки KRUMMENAUER, Германия. SGZ100/2100, TIANDI, Китай

38

ИЮНЬ, 2019, "УГОЛЬ"

Изготовители: секций механизированной крепи, става конвейера - Узловский машиностроительный завод им. И.И. Федунца; комбайна - Горловский машиностроительный завод им. С.М. Кирова; приводов конвейера, вкладных рештаков, тягового органа и концевых головок конвейера - Скопинский машиностроительный завод.

Выемочный участок № 1307 шахты «Листвяжная» пласта «Грамотеинский II» в 2001 г. оснащался механизированным комплексом 1КМ-144 с длиной лавы 130 м. Кроме механизированной крепи 1КМ-144 в состав комплекса входили: комбайн 1КШЭ, конвейер СПЦ, перегружатель ПТК.

Изготовители: секций механизированной крепи, комбайна - Северо-Задонский экспериментальный завод, конвейера и перегружателя - Харьковский машиностроительный завод «Свет шахтера».

Механизированная крепь 20КП-70 использовалась на шахте «Листвяжная» в 2001 г. по пласту «Сычевский IV» в лаве № 1102, длина которой составляла 130 м. В составе комплекса с той же крепью, что и в лаве № 924-бис, эксплуатировалось другое оборудование: комбайн 1КШЭ, забойный конвейер Анжера-26.

Таким образом, на шахтах применялось горное оборудование, изготовленное на отечественных машиностроительных заводах. Комплексы для добычи угля из очистных лав в основном назывались по применяемой механизированной крепи. По мере банкротства отечественных заводов шахтеры вынуждены были покупать иностранное оборудование.

ИМПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ,

В ТОМ ЧИСЛЕ ПРИМЕНЯЕМОЕ

ВМЕСТЕ С ОТЕЧЕСТВЕННЫМ.

ЛАВА-КОМПЛЕКТЫ

Если рассматривать более поздний период, то очевидна взаимозаменяемость машин в составе лава-комплектов на шахте «Листвяжная», а также изначальная компоновка комплексов разными производителями оборудования на шахте «Южная».

Так, на шахте «Листвяжная» в 2014-2016 гг. на выемочном участке № 1315 эксплуатировалась механизированная крепь ZMJ китайского производства с американским оборудованием JOY. А на выемочном участке № 1316, отработанном в 2016-2018 гг., та же механизированная крепь использовалась с комбайном фирмы JOY и забойным конвейером, дробилкой и перегружателем Анжер-ского машиностроительного завода (табл. 1).

На шахте «Южная» выемочный участок № 7Л отрабатывался с китайской механизированной крепью ZY11000/15/36 фирмы ZMJ и немецкими комбайном, забойным конвейером, перегружателем и дробилкой (табл. 2).

Если сравнить технические характеристики оборудования разных заводов-изготовителей, то они примерно одинаковые (табл. 3).

На шахте «Листвяжная» (лава № 819) в качестве лавы-комплекта используется российское оборудование - забойный конвейер, перегружатель, дробилка, произведенные в ОАО «Анжеромаш». Но механизированные крепи и

Таблица 1

лава-комплектов на шахте «Листвяжная»

Штрековый скребковый перегружа тель (марка, производитель) Дробилка (марка, производитель) Самопередвигающаяся станция (марка, производитель) Система электрогидравлического управления (марка, производитель) Насосная станция (марка, производитель)

PF 4/1132, CATERPILLAR, Германия SK 11/11, CATERPILLAR, Германия SMB -1200/3000, CATERPILLAR, Германия PMC-R, CATERPILLAR, Германия BRW 400/37.5, Китай

Joy Vining Macheri, США ПСП-308, ОАО «Анжеромаш» ПСП-308, ОАО «Анжеро маш»

Joy Vining Joy Vining Tibatron iSA 10/1, HDP-170,

Macheri, США Macheri, США Tiefenbach, Германия Tiefenbach, Германия

ДУ-910, ПСП-1200, Tibatron iSA 10/1, HDP-170,

ОАО «Анжеромаш» ОАО«Анжеромаш» Tiefenbach, Германия Tiefenbach, Германия

ДУ-910, ПСП-1200, Tibatron iSA 10/1, HDP-170,

ОАО «Анжеромаш» ОАО «Анжеромаш» Tiefenbach, Германия Tiefenbach, Германия

Таблица 2

разными производителями оборудования на шахте «Южная»

Штрековый скребковый перегружатель (марка, производитель) Дробилка(марка, производитель) Самопередвигающаяся станция (марка, производитель) Система электрогидравлического управления(марка, производитель) Насосная станция (марка, производитель)

PF 4/1132 Bucyrus DBT, Europe GmbH SK 1111, Hazemag & EPR GmbH SMB 1200\3000 Bucyrus DBT, Europe GmbH Bucyrus, DBT, Europe GmbH HAUHINCO EHP-3K 200\53 FL

PF 4/1132 Bucyrus, DBT, Europe GmbH SK 1111, Hazemag & EPR GmbH SMB 1200\3000 Bucyrus, DBT, Europe GmbH Electro, Electronic Pranich, Германия K35055M-3G, Камат, Германия

SZZ100/400, TIANDI, Китай PLM3000, TIANDI, Китай MY1200 для перегружателя; DY1200 для ленточного конвейера TIANDI, Китай TIANDI, MARCO, TIANDI, Китай Высокона порная BRW400/37.5; орошение BRW400/16, KAMAT, Германия

июнь, 2019, "УГОЛЬ"

39

Таблица 3

Технические характеристики современных отечественных и зарубежных забойных конвейеров и перегружателей

Параметры Конвейеры Перегружатели

Анжера-38 JOY-AFG ПСП-308 JOY

Производительность, т/ч 2000 2000 2300 2000

Мощность электродвигателей, кВт 260/520 3 х 375 200 200

Скорость скребковой цепи, м/с 1,21 1,26 1,1-1,7 1,36

Длина рештаков, мм 1756 1756 - -

Длина, м - - 28,8 24,5

очистные комбайны высокого качества в России практически не производят. Поэтому шахтеры вынуждены основное оборудование для комплектования выемочных участков покупать за рубежом.

ВЫВОДЫ

1. Характеристики оборудования, механизмов и крепей, применяемых в современных лава-комплектах, одинаковые у разных производителей в различных странах и позволяют по мере производственной необходимости (например, изменение горно-геологических условий, износ одного вида оборудование и наличие аналогичного, освободившего из другой лавы и другое) заменять друг друга.

2. На наш взгляд, само понятие «комплекс» носит чисто условный характер, настало время горной науке пересмотреть концепцию названия ОМК. Ведь фактически

уже давно в угольной промышленности при механизированной подземной добыче угля применяются комплекты оборудования, за которыми укоренился термин «лава-комплект».

Список литературы

1. MiningWiki - свободная шахтерская энциклопедия [Электронный ресурс] URL: https://miningwiki.ru/wiki (дата обращения: 15.05.2019).

2. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ: учебник для вузов. 2-е изд., пере-раб. и доп. М.: Недра, 1982. 423 с.

3. Михайлов Ю.И., Кантович Л.И. Горные машины и комплексы. М.: Недра, 1975. 125 с.

4. Яцких В.Г., Спектор Л.А., Кучерявый А.Г. Горные машины и комплексы. М.: Недра, 1984. 400 с.

COAL MINING EQUIPMENT

UDC 622.232.8 © V.I. Efimov, A.A. Hmelinskiy, S.N. Mefodiev, 2019

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 6, pp. 36-40 Title

MODERN APPROACHEs TO CONFIGURATION OF LONGwALL EQUIPMENT FOR COAL MINING ON FLAT sEAMs

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-6-36-40

Authors

Efimov V.I.1, Hmelinskiy A.A.2, Mefodiev S.N.3

1 "SBU-Coal" Holding Company JSC, Moscow Branch, Moscow, 119034, Russian Federation

2 "SBU-Coal" Holding Company JSC, Kemerovo, 650066, Russian Federation

3 "Chernigovets" JSC branch, "Yuzhnaya" mine, settlement Razvedchik, Kemerovo region, 652432, Russian Federation

Authors' Information

Efimov V.I., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Deputy Director for Future Development, e-mail: [email protected] hmelinskiy A.A., PhD (Engineering), Underground mining Department Head, e-mail: [email protected]

Mefodiev s.N., Chief Engineer, e-mail: [email protected] Abstract

In paper modern approaches to configuration of the equipment for coal mining on flat seams are considered. At the same time classical definition of longwall complex (LC) is given. The characteristic analysis of use of various equipment is provided in longwall faces on the example of "SBU-Coal" Holding Company mines on the basis of which the conclusion is drawn that the concept "complex" has purely conditional character, and the mining science needs to revise the concept of the name LC. Actually for a long time in the coal industry at the underground coal mining equipment sets behind which the term "lava set" took roots are applied.

Keywords

Underground mining, Flat seams, Longwall face, Longwall complex, Longwall system, Equipment set, Lava set.

References

1. MiningWiki - svobodnaya shahtyorskaya enciklopediya [MiningWiki is the free miner's encyclopedia. Electronic source]. Available at: https://miningwiki. ru/wiki (accessed 15.05.2019).

2. Burchakov A.S., Grinko N.K. & Chernyak I.L. Processy podzemnyh gornyh rabot. Uchebnik dlya vuzov [Processes of underground mining. Textbook for HEI]. 2nd edition processed and added. Moscow, Nedra Publ., 1982, 423 p.

3. Mikhaylov Yu.I. & Kantovich L.I. Gornye mashiny i kompleksy [Mining equipment and complexes]. Moscow, Nedra Publ., 1975, 125 p.

4. Yatskikh V.G., Spector L.A. & Cucheryaviy A.G. Gornye mashiny i kompleksy [Mining equipment and complexes]. Moscow, Nedra Publ., 1984, 400 p.

40

июнь, 2019, "УГОЛЬ"