CC BY
310
ГЕОТЕХНОЛОГИЯ
УДК 622.272.03
Ю.А. Рыжков, Е.В. Игнатов
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИИ РАЗРАБОТКИ, ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПОДЗЕМНОМ СПОСОБЕ ДОБЫЧИ УГЛЯ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ
Из 12 основных угледобывающих стран (Китай - 1390, США - 1042, Австралия - 303, Индия
- 298, Россия 243 млн. т и др.) наиболее мощными и динамичными выглядят США.
В 1991 г. Китай перегнал США и стал ведущей угледобывающей страной мира. Длинными столбами добывается около 85 % всего объема, при этом полностью оснащены современными комплексами только 16 % очистных забоев. В Китае около 44 % угля добывается из пластов мощностью более 3,5 м, при этом 5 % послойной выемкой с выпуском верхней пачки угля. Общая производительность составляет около 1 т на человека в смену, а при послойной выемкой с выпуском до 200 т/смену при среднегодовой 800 тыс. т.
Общие геологические запасы США превышают 4 трл. тонн, из которых с помощью имеющихся средств можно извлекать 285 млрд. т [1].
В России разведанные запасы составляют 5 трл. т, промышленные запасы - около 200 млрд. т, около половины которых соответствуют условиям высокоэффективной работы очистных забоев
[9].
На долю открытых горных работ в США приходится около 60 % добычи, а в России - 64 % (с их увеличением в ближайшие 20 лет до 75 %).
Месторождения угля в США отличаются хорошей выдержанностью и преимущественно имеют пологое залегание пластов мощностью 1,7^4 м
и небольшую глубину залегания, исключительно благоприятные горно-геологичекие (ГГУ) и климатические условия. Газовыделение не лимитирует объема добычи угля (табл. 1) [1].
Под благоприятными ГГУ понимаются одиночные пласты, расположенные на сравнительно небольшой глубине (100^300м), с углом падения 0 -Н2, мощностью 1,7^4 м, выдержанными по мощности и гипсометрии, без геологических нарушений, влияющих на производительность лавы, с малой обводненностью и газоопасностью, устойчивой непосредственной кровлей и средней по нагрузочным свойствам основной кровлей, прочной почвой; пласты не склонны к газодинамическим явлениям. Такие условия характерны для большинства шахт США, Австралии, ЮАР.
В месторождениях РФ угольные пласты, залегающие в благоприятных условиях, встречаются крайне редко. Как правило, угольные месторождения представлены свитами сближенных пластов различной мощности, которые залегают в виде анти- и синклинальных складок, углы падения пластов в шахтном поле могут изменяться от пологих до наклонных и даже крутых, шахтные поля разбиты геологическими нарушениями различной амплитуды и видов, в том числе не проходимых мехкомплексами, что в значительной степени влияет на схемы раскройки выемочных полей и их параметры. Пласты в большинстве своем газонос-
Таблица 1
Характеристики разрабатываемых пластов США
Характеристики пластов Качество угля
Компания Шахта Глубина залегания, м Мощ- ность пласта, м Угол паде- ния, % Содер- жание серы, % Содер- жание золы, % Тепл. способность, кДж/кг
Восточные месторождения
Сайпрос Камеберленд 270-400 2,0/2,0 5 2,50 8 32600
Консол Дилмос 150-240 2,0/2,0 до 30 2,20 10 29800
Я&Р Коул Шахта №84 140-220 1,7/1,7 10-20 <1,6 6 30300
Западные месторождения
Энерджи Дир Крик 480-670 3,6/3,0 <5 <0,4 10 27700
Арко Вест Элк 180-430 7,0/4,0 5 0,50 8 27500
Сайпрос Твентимайл 180-300 2,7/2,7 5-10 0,36 8-10 27200
ные и часто обводненные, а также опасные по внезапным выбросам и горным ударам. Глубина залегания пластов меняется от 200 до 1000 м [10].
Так, например, в 1998 г. в РФ 20,4 % угля добыто из пластов опасных по внезапным выбросам угля и газа; 30,8 % из сверхкатегорийных шахт; 7,5 - III категории; 19,4 - II категории и только 15,1 % на негазовых шахтах, 44 шахты отрабатывали пласты опасные по горным ударам [11].
Вскрытие угольных месторождений в США производится наклонной выработкой по породе или по пласту, реже вертикальным стволом, который используется для проветривания и доставки людей. Одновременно отрабатывается, как правило, только один пласт. Разработка пластов производится двумя системами разработки (СР): длинностолбовой (ДС) - 30 % и камерно-столбовой (КС) -70 %.
При этом ДС-систему разработки применяют только на крупных шахтах с добычей более 1 млн. т в год. Большинство же шахт имеет производственную мощность от 90 до 600 тыс. т в год, на которых применяют КС СР.
На шахтах Австралии основную добычу (95 %) получают из пластов мощностью более 2 м в ГГУ, аналогичных условиям США, но с более высокой газообильностью. ДС-система разработки дает 70 % добычи, остальной уголь идет из КС СР и из коротких лав длиной 25^100 м. Сравнение показателей этих систем разработки приведены в табл. 2 [12]. На шахтах ЮАР в ГГУ, аналогичных условиям США, также применяются все три варианта технологий, их показатели работы приведены в табл. 3 [12], при этом 92,5 % добычи приходится на камерностолбовую систему разработки, что
связано с наличием в кровле пластов мощных слоев песчаников, затрудняющих работу механизированных комплексов в длинных забоях.
В России, как и в ряде ведущих в технологическом отношении угледобывающих стран, основное положение занимают различные варианты длинностолбовой системы разработки (ДССР).
Анализ применяемости систем разработки с учетом ГГУ и оценки технологичности запасов в основных угольных бассейнах страны показывают, что на перспективу до 2020 года - 85^90 % добычи будет производиться ДССР - это пологие пласты, мощные, тонкие и средней мощности с благоприятными ГГУ соответствующим критериям высокой интенсивности и экономичности отработки, принятым в развитых странах, остальные 10^15 % добычи отводится «периферийным» технологиям: короткими лавами; камерно-столбовой; различным технологическим схемам гидродобычи и разработки крутых мощных пластов. Эти технологии будут приняты на участках пластов с ценными марками угля, в осложненных ГГУ и ограниченных размеров.
Высокопроизводительная работа лав неглубоких шахт США, Австралии, ЮАР обеспечивается подготовкой выемочного столба: 3-х (51 %) и 4-х (46 %) штрековой. Разделяются штреки не извлекаемыми целиками (шириной до 30 м и более), несущая способность которых соответствует глубине разработки. Объем проведения подготовительных выработок при этом составляет 5^8 м на 1 м подвигания очистного забоя. Эта схема позволяет на проходке использовать высокопроизводительное оборудование (комбайны, самоходные вагонетки, системы установки анкеров). При этом
Таблица 2
Показатели при различных технологиях отработки пластов на шахтах Австралии
Показатели Длинная лава Короткая лава Камерно-столбовая система
Длина очистного забоя, м 220 35 6
Суточная нагрузка, т 6500 3800 1200
Численность людей в забое, чел/сут. 38 32 28
Производительность труда ГРОЗ, т/вых. 171 118 43
Годовая добыча, млн. т 1,5 0,85 0,30
Таблица 3
Показатели при различных технологиях отработки пластов на шахтах ЮАР
Показатели Длинная лава Короткая лава с мехкрепью и самоходным оборудованием Камерно-столбовая с самоходными секциями крепи
Длина очистного забоя, м 150 58 58
Нагрузка на очистной забой, т/смену 1200 500 700
Сменная бригада, чел. 11 10 11
Эксплутационные затраты, доллар/т Капитальные затраты на очистное оборудо- 5,93 8,62 5,48
вание, млн. долларов 6820 3130 1980
То же на 1 т, долларов 7,58 8,35 4,08
Эксплуатационные потери угля, % 15 25 10-15
обеспечивается улучшенный доступ в лавы и вентиляция.
Традиционная европейская практика, которая широко применялась в Великобритании, - это расположение лав рядом друг с другом.
Это связано с повторным использованием штрека предыдущей лавы или проходкой дополнительного штрека на расстоянии 0-5м. Такая схема требует применения металлической крепи и обусловливает значительный объем ремонтных работ. Сейчас в Англии отказались от таких схем и перешли на оставление межлавных целиков значительных размеров. Это решение позволяет осуществлять быструю проходку с применением анкерного крепления и обеспечивает производительную работу очистных забоев.
Такая схема подготовки и отработки, с оставлением целиков шириной 50-70 м и более, считается приемлемой для шахт Великобритании, но не соответствует условиям и обстоятельствам российских угольных шахт, прежде всего, по критериям пожароопасности углей, оставляемых в целиках.
В угольной промышленности ФРГ применяется бесцеликовая технология подготовки и отработки выемочных столбов с применением тяжелопрофильных рамных крепей и специальными дорогостоящими способами охраны. Попытки применения анкерного крепления при бесцеликовых схемах не увенчались успехом.
Многоштрековая подготовка не перспективна для российских шахт из-за сложности ГГУ: значительных углов падения, сближенного залегания пластов в свите, а также большой глубины горных работ, требующих оставления значительных меж-лавных целиков [5, 6 ] .
Вместе с тем неперспективна в настоящем виде и бесцеликовая технология. Для высокопроизводительных лав (2-3 млн. т в год) она неприемлема в связи с необходимостью систематически вести ремонтные работы, перекрепления сопряжений лав.
Однако альтернативы бесцеликовой технологии для российских шахт нет, поэтому необходимо ее коренное совершенствование.
Потенциально опасная и затратная бесцелико-вая технология применяется по следующим причинам: отказ от нее и переход на охрану выработок целиками приведет к дополнительным пожарам, взрывам, горным ударам, выбросам, проблемам надработки и подработки.
Сегодня по бесцеликовым технологиям (100 %) работает Печорский бассейн. В Кузбассе она составляет около 30-40 %. Одним из необходимых и определяющих условий достижения высокой производительности очистного забоя является применение прогрессивных планировочных решений раскройки шахтного поля, выемочного столба (длина столба, длина лавы).
Рекомендуются следующие минимальные
размеры выемочного столба: длина лав (Ь) для пластов мощностью от 2 до 3,5 м - от 350 до 200 м; от 3,5 до 5 м - от 300 м до 150 м и соответственно этим мощностям длины выемочных столбов (Н) от 3700 до 1400 и от 2700 до 1500 м. [5]. По другим источникам [3], предлагаются следующие параметры: для Кузбасса Ь=150-200 м,
Н=1300-2000 м; для Воркуты Ь = 180-250, Н = 1600-2600; для восточного Донбасса Ь = 130-200, Н =1300-2100.
Последние несколько десятилетий в мире не внедрено ни одной принципиально новой системы разработки, происходит эволюционное совершенствование существующей техники и технологий.
Узловыми проблемами современного этапа технического развития подземной угледобычи являются радикальное сокращение ручного труда и производство горных работ без присутствия людей в опасных зонах.
Анализ тенденций развития параметров основной системы разработки - длинные столбы по простиранию, технологии добычи, силовых и геометрических характеристик оборудования в странах с нарастающим уровнем угледобычи, показывает, что происходит увеличение длины и ширины выемочного столба, совершенствование технологии идет по пути нарастания ширины захвата комбайна, оборудование утяжеляется, его энергоемкость возрастает.
Движителем этого является стремление снизить удельные затраты на подготовительные работы, монтаж/ демонтаж мехкрепи, уровень ручного труда и опасности техногенного воздействия на горный массив за счет автоматизации и роботизации производственных операций т. е. вывода рабочих из зон повышенной опасности - отбойки угля, перемещения крепи, посадки кровли, повысить коэффициент машинного времени.
Нарастание ширины выемочного столба влечет за собой увеличение: мощности двигателей конвейеров, выемочных комбайнов; шага подви-гания крепи - ширины захвата выемочного комбайна, геометрических и силовых параметров конвейеров, крепи, комбайна. Все это требует увеличения полезного сечения очистной выработки: для размещения возросших габаритов оборудования, для увеличения количества подаваемого воздуха, в связи с ростом газовыделения.
Увеличивающая масса и размеры оборудования, все большая сложность гидравлических систем, компьютеризация ведут к быстрому и неадекватному росту капитальных затрат и издержек производства.
Анализ показывает, что современная техника и технология исчерпала резервы повышения производительности и интенсивности труда, снижения уровня ручного труда и безопасности.
Т.е. эти проблемы, в рамках традиционной технологии добычи угля не решаются, данные тенденции ограничены в силу физических
Таблица 4
Сопоставительные технико-экономические показатели подземного способа добычи в России и ведущих угледобывающих странах
Показатели РФ ФРГ Вели- кобри- тания США Поль- ша
Восточ- ный Донбасс Печор- ский бассейн Куз- басс
Число действующих шахт 36 14 59 19 27 1700 65
Среднесуточная добыча на 1 шахту 123 14691 2176 11615 5050 1800 8985
Средняя мощность разрабатываемого пласта 1,31 2,62 2,89 1,88 1,75 2,18 2,28
Средняя глубина горных работ, м 630 485 341 940 555 150 539
Системы разработки, % очистной добычи:
столбовая 94,1 100 80,4 55 70-75 30 85-90
сплошная 2,7 - - 30 25 - 10-12
комбинированная 3,1 0,9 15 - - -
камерно-столбовая - - 3,5 - 2-3 70 2-3
Средняя длина лавы, м 183 172 115 275 227 233 175
Средняя длина выемочного столба, м 815 950 770 1216 2240 Более 50% -
Уровень КМЗ, % 97,0 100 88,9 100 100 Лавы- 100 88,5
Средняя нагрузка на лаву, т/сут 628 1441 934 2134 2200 7200 1470
Производительность труда ГРОЗ, т/ вых 8,0 29,2 13,3 32,1 35,0 210,0 22,0
Производительность труда рабочего по добыче, т/вых 1,8 5,5 3,1 5,6 13,2 30,0 2,3
Средняя энерговооруженность комбайна, кВт 230-250 50 - 662 335
Скорость подачи, м/мин 1,53 2,2 - 5,2
Энерговооруженность конвейера, кВт 200 - - 1300 -
Коэффициент маш. времени 0,25-0,3 0,44 - 0,56- 0,6
Энергоемкость процесса разрушения угля, кВт/т 0,5 - - 0,3 -
и технических причин.
Удельный вес механизированного труда при подземном способе добычи угля не превышает трети общих трудовых затрат.
Основным направлением уменьшения уровня ручного труда исследователи видят на путях автоматизации и роботизации операций. Однако традиционная технология, например, крепления очистного забоя мехкрепью, настолько многоэлементна (до 200 и более взаимосвязанных секций), что надежность системы не достигает необходимого уровня, т. е. этот путь развития не позволяет
вывести рабочего из зон повышенной опасности: обрушения кровли, выемки угля, перемещения крепи.
Одним из основных факторов, объясняющих это положение, является отсутствие существенных прогрессивных изменений в технологии подземной добычи угля.
Таким образом, анализ показывает, что дальнейшее повышение интенсивности добычи угля, безопасности, снижение трудоемкости и повышение эффективности лежит на путях поиска новых подходов к этой проблеме.
Таблица 5
Проектные технико-экономические показатели шахт нового технического уровня в Российской ________________________________________Федерации__________________________________________
Показатели Шахты
№7 Котинская Талдинская Южная Обуховская №1
Производственная мощность,тыс. т/г 2800 1500 1500 1800
Продолжительность строительства, лет 5 3 3,5 4
Среднедействующее число очистных забоев 1 1 1 2
Среднесуточная нагрузка на очистной забой, т/сут. 10000 5000 5000 3000
Производительность труда, т/чел. в мес. 791 498 496 232
Производственная себестоимость, доллар США 8 8 8 15
Срок окупаемости капиталовложений, лет 5 8 5,6 6,5
Таблица 6
Динамика энерговооруженности оборудования длинных очистных забоев на шахтах США
Годы Средняя годовая добыча из одного очистного забоя, тыс. т Энерговооруженность, кВт Производительность конвейера, т / ч
Комбайна Конвейера
1985 546 322 422 824
1990 1020 501 675 1151
1994 2160 545 749 1261
1998 3120-3500 771 1183 -
Анализируя патентные и литературные источники, можно заключить, что в ближайшее время революционных преобразований в технологии угледобычи не ожидается, т.е. совершенствование было и остается важной задачей.
Очевидно, выбор параметров выемочного столба (ВС) следует принимать максимально возможным в конкретных ГГУ и ГТУ и с учетом сложившейся схемы раскройки горизонта, шахтного поля, наличия переходимых и трудно переходимых нарушений.
Во избежание замены машин и механизмов в процессе отработки выемочного столба, его длина должна быть увязана с ресурсом добычного оборудования, а длина лавы с техническими возможностями конвейерных установок, надежностью гидросистемы комплекса [7].
В работе [8] приводятся зависимости производительности МК от длины ВС: для отечественных МК она снижается при длине ВС свыше 1200-1500 м, а для зарубежных свыше 2200-2500 м. По данным автора удельные затраты на «монтаж-демонтаж» и период эффективной работы
плавно выполаживаются при достижении длины столба 2800-3000 м.
Современная позиция российских ученых и производственников по этому вопросу, основывается на позитивном опыте угольной промышленности США [1,2,3], где применяются планировочно-технологические схемы «лава-шахта», «лава-пласт» (табл. 4) [3].
Перевод действующих и строительство новых предприятий России на работу по модели «лава-шахта», требует изменения подхода к планировке горных работ, инфраструктуры транспортных и вентиляционных выработок, сокращения протяженности поддерживаемых выработки обусловленное концентрацией горных работ. Это, по мнению специалистов, является главным условием кратного повышения технико-экономических показателей отрасли [3, 5].
В соответствии с этими требованиями в РФ производится строительство шахт «нового технического уровня» проектные показатели, которых приведены в табл. 5 [2], которые соответствуют показателям мирового уровня.
Таблица 7
Технические характеристики машин
Наименование машин и их характеристик Технические характеристики машин
Россия Германия США
Приме- няемых (лучшие образцы) Созда- ваемых (опытные образцы) Перспек- тивных Приме- няемых Пер- спек- тивных Применяе- мых Перспек- тивных (опытный образец)
Очистной комбайн:
скорость подачи, м/мин 4,0 5,0 15,0 7,42-10,8 15,0 15;20; 30 45,0
ширина захвата шнека, мм 0,63 0,63; 0,8 0,8;0,9 0,8;0,9 0,8;0,9 0,76; 0,92; 1,02 0,5
Ресурс до капитального ремонта, млн. т угля 0,8 2,0 5,0-10,0 более 3,0 до 10 до 10,0 до 10,0
напряжение в лаве, в 660 660;1140 1140; 3300 1000; 2300 3300 950; 2300; 4160 4160
Механизированная крепь:
несущая способность секции, мН 3,6-7,7 3,6-8,5 6,0-10,0 3,0-3,2 6,0-10,0 ,2; 7 ,8 ,0; 9, 5, 9,8
шаг установки секции, м 0,63 0,63;0,8 0,8;0,9 0,8;0,9 0,8;0,9 0,8; 0,92; 1,02 0,5;1,0
срок службы, лет 8 8 10-12 10-12 10-12 10-12 10-12
Лавный конвейе р:
ширина рештака, мм 732 910 1000- 1200 880 1000- 1200 1000-1132 1332
скорость цепи, м/сек 1,0-1,4 1,0-1,2 1,8 1,43 1,93 1,5; 1,7; 1,8 1,81
калибр цепи, мм 26 34 42;34 34;38 - 34; 38; 42 42
Поскольку в РФ нет шахт, аналогичных американским, по совокупности благоприятных условий сделан выбор шахтопластов действующих шахт с дифференцированно благоприятными ГГУ, которые также могут обеспечить высокую нагрузку на очистной забой [5].
С позиции общей теории развития техники угледобывающее производство довольно консервативно и характеризуется не высоким (относительно других отраслей) техническим уровнем. Оно многопроцессорно и реализуется посредством большой номенклатуры машин, механизмов. Это многофункциональная сложная система взаимодействия «человек -машина - горный массив». Прогнозирование поведения этой системы весьма сложно.
Попытки применить в горном деле достижения НТП из других отраслей к значительному эффекту не приводят. Уровень ручного труда в шахтах остается достаточно высоким более 50 %.
Основным направлением развития техники считается повышение ее надежности и энерговооруженности.
Эта идея технического развития была сформулирована в середине 80-х годов инженерами в США, дала поразительные результаты: производительность труда, которая в 1980 году составляла 1,9 т/чел. ч в 1994 г. достигла 5 т/чел. ч, при максимальной до 75 т/чел. смену.
Динамика роста энерговооруженности оборудования длинных очистных забоев приведена в табл. 6 [7].
Сегодня полностью сложилось представление о современной технологии добычи угля в длинных очистных забоях, обеспечивающей устойчивую,
Динамика показателей забоев,
высокопроизводительную работу, которая определяется следующими факторами:
- высокой энерговооруженностью комбайнов и резервом мощности, гарантирующим значительную часовую производительность;
- высокой несущей способностью секций крепи, снижающей вероятность остановок в работе лавы из-за повреждений секций, обрушения и вывалов кровли;
- надежностью забойного конвейера и пропускной способностью, превышающей производительность комбайна.
Энерговооруженность и эксплуатационная надежность применяемых отечественных комбайнов, конвейеров и мехкрепей остается существенно ниже, чем на шахтах США, Германии, Австралии (табл.7) [5].
Новая техническая политика в угольной отрасли в России, направленная на сокращение действующих шахт и концентрацию горных работ в 1-2 забоях, переоснащение отрасли оборудованием «нового» технического уровня, повышения нагрузки на очистной забой характерна и для Запада.
Их возрастающая активность на российском рынке вызвана сокращением угледобычи в странах Западной Европы и желанием сохранить производственные мощности на предприятиях, занятых изготовлением и поставками оборудования, а также избежать массового увольнения.
Например, в ФРГ с 1990 по 1997 г. количество шахт сократилось с 27 до 17, а число комплексно-механизированных забоев с 147 до 64. Эта тенденция будет сохраняться и далее: в 2005 году останется 10-11 шахт при добыче 30 млн. т в год.
Таблица 8
оборудованных комплексами
Тип комплекса Год Число забоев на конец года Средняя длина очистного забоя, м Средняя мощность пласта, м Добыча очистная, млн. т Удельное участие в общем объеме очистной добычи, % Средняя нагрузка на забой, т/сут Средняя произв. труда рабочего на очистных работах, т/см
ОКП 70 1990 114 126 2,90 39,2 28,0 1151 17,7
1995 71 124 2,86 27,9 31,8 1018 18,3
КМ130 1990 24 133 3,68 8,1 5,8 1367 18,3
1995 24 128 3,32 9,2 10,5 1094 12,9
2УКП 1990 10 127 4,18 4,9 3,0 1643 24,9
1995 8 128 4,21 3,6 4,1 1637 21,1
Глиник 1990 18 173 2,07 6,7 4,8 1278 16,4
1995 13 185 2,07 5,0 5,7 1084 13,6
Пиома 1990 10 150 4,19 5,2 3,7 1539 18,9
1995 5 145 4,30 2,2 2,5 1036 13,7
Фазос 1990 2 191 2,41 1,2 0,9 2020 14,9
1995 5 136 2,46 1,6 1,8 1838 12,4
КМ138 1990 1 150 1,69 0,4 0,3 1412 12,7
1995 9 159 1,91 3,3 3,7 1473 14,8
КМ144 1990 1 205 2,70 0,09 0,06 1551 14,3
1995 2 172 2,58 0,4 0,4 1585 18,4
КМ142 1990 - 121 4,01 0,9 0,6 2831 31,1
1995 1 158 4,17 0,6 0,6 2515 21,1
В целях завоевания рынков РФ западные бизнесмены используют различные методы воздействия, занижение цен при первоначальных продажах (и завышения цен в последующем на запчасти), предоставление «связанных» кредитов и т. д. [13].
Российские потребители не всегда оказываются достаточно подготовленными к такому сотрудничеству. Кроме того, надо помнить, что добыча каждого миллиона тонн угля импортным комплексом ведет к потере 120-150 квалифицированных рабочих мест в России.
Рассматривая опыт применения современного зарубежного горно-шахтного оборудования на отечественных угольных шахтах: Распадская и Кирова (мехкомпл. «Джой») и др., можно сказать, что результаты работы были достигнуты не значительно выше, чем на отечественном оборудовании: ш. Кирова (КМ-700/800), Распадская (КМ-142), Полысаевская (КМ-144) и т. д. Это связано с тем, что при выборе современного оборудования следует согласовать его характеристики с горногеологическими и производственно-техническими условиями применения. Показатели работы за 10 лет отечественных и зарубежных комплексов приведены в табл. 8 [14].
Аналогичная ситуация сложилась и с проходческими комбайнами. Например, в Кузбассе комбайны зарубежного производства представлены: австрийскими АМ-50; 65; 75-8 шт.^аУ -
20 раз ниже импортных, а ремонтопригодность выше.
Применение импортного высокопроизводительного и надежного оборудования на передовых российских шахтах необходимо рассматривать как временную меру.
На современном этапе технического перевооружения подземной добычи угля в России следует ориентироваться на прогрессивное отечественное оборудование [7].
На смену применяемых сегодня мехкрепей М138, М144, М142, КМ 700/800, КБП, МК 85 и других - предлагаются крепи нового технического уровня с параметрами, отвечающими мировым стандартам: М147, М144Б, М174[15].
Базовым принципом создания высокоэффективного горно-шахтного оборудования является переход от массового изготовления техники к индивидуальному, ориентированному на конкретные горнотехнические условия ее эксплуатации [15].
На заводах горно-шахтного оборудования сегодня начато освоение образцов с повышенным ресурсом (на 30-70%) и достижением показателей мирового уровня, за счет создания новых более совершенных конструкций, применение новых конструкционных материалов (высокопрочных сталей, полимерных материалов) и технологий изготовления.
Начато производство 45 наименований обору-
Таблица 9
Среднегодовой объем наработки на комбайн, м (данные в числителе) и среднемесячные темпы, м (данные в знаменателе)
Угольная компания Комбайны 1ГПКС Зарубежные комбайны
За время эксплуатации В 1999 г. За время эксплуатации В 1999 г.
«Кузнецкуголь» 1002 / 85 1510 / 132 1026 / 85 890 / 75
«Кузбассуголь» 988 / 82 1520 /128 1680 / 140 1740 / 142
Междуреченскуголь» 880 / 74 1130 / 95 1126 / 94 1070 / 90
ЗАО «Шахта Распадская» 1020 / 85 1440 /124 1236 /103 1140 / 95
130/160 - 1 шт.; американскими фирмы «Джой» (12 СМ 15, 12 СМ 18) - 5 шт. В среднем, в году, в Кузбассе находится в работе около 150 проходческих комбайнов 1ГПКС и от 10 до 12 комбайнов зарубежного производства.
Среднемесячные темпы проходки зарубежных комбайнов незначительно отличаются от показателей отечественных (табл. 9) [17].
При этом ни один импортный комбайн не окупил себя при эксплуатации, по мере старения для их поддержания в рабочем состоянии требуются значительные средства. Таким образом, зарубежные комбайны теряют преимущества, причем стоимость отечественных комбайнов от 10 до
дования: включая комплексы [15], струговых агрегатов КМД-90 СО, КМД-90 СН, очистных комбайнов «Кузбасс» [15], скребковых конвейеров СПЦ 271 длиной до 300 м. (Малаховский завод), А308Л с тяговым органом 2Х 30 шириной 840 мм, электродвигателями 200 кВт (Анжерский завод) и другое оборудование.
Заводы в сотрудничестве с конструкторскими и технологическими институтами имеют все возможности для создания конкурентоспособного отечественного горно-шахтного оборудования, соответствующего лучшим мировым аналогам [16].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Угольная промышленность США глазами немецких специалистов.- Уголь №3, 1997.- С. 69-74.
2. Современные подходы к рентабельному освоению.- Уголь, №3, 2000.-С. 38-40.
3. Рубан А.Д. Направления совершенствования технологической базы угольной промышленности.-Уголь, №2, 2001.-С. 35-39 .
4. Лиминг Ж., Холидей Р., Алтуньян П. Скоростная подготовка штреков для высокопроизводительных лав глубоких шахт.- Уголь, №1, 1998.-С. 56-60.
5. Гринько Н. К., Гапанович Л. Н., Батурин О. Б. Обеспечение нагрузки на очистной забой 2-3 млн. т угля в год на шахтах России.- Уголь, №5, 1998.-С.15-18.
6. Коровкин Ю. А., Бураков В. А. Дешевый уголь и повышенная безопасность в системе технологической и структурной перестройки шахт.- Уголь, №5, 1999.-С. 22-27.
7. Стариков А. В., Дарыкин И. Н. Очистным забоям - высокопроизводительное и надежное оборудование.- Уголь, №8, 2000.-С. 25-29.
8. Козовой Г. И. Информационно-технологическое обеспечение инновационной деятельности угледобывающего предприятия: Автореф. дис .... док. техн. наук : Санкт-Петербург, 1993.- С. 36-39.
9. Яновский А. Б., Волков В. Г.,Шумков С. И., Скрыль А. И. Задачи научного обеспечения реструктуризации угольной промышленности.- Уголь, №1, 1998.- С. 13-18.
10. Ардашев К. А., Розенбаум М. А. Основные положения оценки технологичности запасов шахтных полей и разработка регламента высокопроизводительной работы лав с мехкомплексами .-Уголь, №10, 1999.- С. 20-23.
11. Балашов И. Б., Худин Ю. Л., Козловчунас Е. Ф. Перспективы развития подземной угледобычи на шахтах Российской Федерации.- Уголь, №11, 2000.- С. 13-19.
12. Крашкин И. С., Брайцев А. В., Шатиров С. В. Оценка целесообразности внедрения камерностолбовой системы разработки на шахтах Российской Федерации.- Уголь, №3, 1998.- С. 21-25.
13. Козлов С. В. Создание и освоение производства современного оборудования для угольной промышленности России.-Уголь, №11, 1999.- С. 50-54 .
14. Козловчунас Е. Ф., Носенко В. Д., Мышляев Б. К. Перспективы технического переоснащения очистных работ.-Уголь, 1998.- С. 34-38.
15. Разумняк Н. Л., Мышляев Б. К. Основные направления развития технологий и средств комплексной механизации очистных работ для отработки пологих угольных пластов.-Уголь, №1, 2001 .- С. 34-40.
16. Кроль Е. Т., Батраков Н. П. Опыт и задачи научного обеспечения заводов угольного машиностроения России.- Уголь, №9, 1999.- С. 56-58.
17. Франкевич Г. С., Григоренко Ю. Д., Винокуров Г. Ф. Анализ использования и состояния горнопроходческих машин на шахтах Кузбасса.-Уголь, №10, 2000.- С.45-48.
П Авторы статьи:
Рыжков Юрий Александрович -докт. техн. наук, проф. каф. разработки месторождений полезных ископаемых
Игнатов Евгений Владимирович
- канд.техн.наук, доц. каф. разработки месторождений полезных ископаемых
УДК 622.271:55.002.2
А.С.Ташкинов, А.А.Таюрский, Е.В.Гончаров, А.Т. Карманский
УПРОЧНЕНИЕ НЕУСТОЙЧИВЫХ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВЕ ТЕРМИЧЕСКОГО И ГАЗОТЕРМОХИМИЧЕСКОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ
При проведении горных выработок, пересекающих обводненные, неустойчивые глинистые и суглинистые породы, возникают аварийные ситуации, вызванные оползневыми явлениями в бортах карьеров, отвалов и при проходке наклонных стволов. Эффективные средства управления физико-механическими свойствами неустойчивых, обводненных массивов
отсутствуют.
Известно, что при воздействии высоких температур (7000 С и выше) в карбонатных и глинистых породах образуются новые минералы, обладающие водоустойчивыми свойствами. Лессовые грунты после обжига приобретают повышенную прочность и водоустойчивость.
Практика обжига, прогрева глинистых и суглинистых пород
включает бурение скважин в упрочняемом массиве, закачку углеводородных материалов (керосин, дизельное топливо и т.д.) и кислородсодержащих газов (воздуха), что требует больших материальных и временных затрат. В связи с этим заслуживают внимания термические и газотермохимические способы воздействия.
Лабораторные исследова-
