Технологические требования к проходческим комплексам нового уровня Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ний. В непосредственной кровле над серединой выработанного пространства наблюдаются растягивающие напряжения, а по периметру выработки - сжимающие, что свидетельствует об изгибе породной плиты и зависанию пород кровли до первичного ее обрушения при отходе очистного забоя от монтажной камеры. Такой характер распределения напряжений подобен аналитическим решениям, полученным на основе теории плит на упругом податливом основании.

Разработанный алгоритм пространственной дискретизации модели массива горных пород в декартовой системе коор-

1. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев. - М.: Недра, 1987. -221 с.

динат позволяет повышать точность вычислений за счет сгущения сетки в окрестности объекта исследования, учитывать блочную структуру естественного слоистого углепородного массива и минимизировать ширину полосы глобальной матрицы жесткости.

Алгоритм пространственной дискретизации модели массива горных пород используется автором для моделирования геомеханических процессов блочного обрушения горных пород, подрабатываемых высокопроизводительными очистными забоями на угольных шахтах, при сложной форме выработанного пространства.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Корн Г Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - м.: Наука, 1973. - 832 с.

— Коротко об авторах------------------------------------------------------------

Павлова Лариса Дмитриевна - кандидат технических наук, доцент, Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк.

-------------------------------------------- © А.Г. Скуров , 2004

УДК 622.232.72:622.26 АГ. Скуров

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОХОДЧЕСКИМ КОМПЛЕКСАМ НОВОГО УРОВНЯ

Семинар №10

■ Я рименение современных механи-Л л зированных комплексов для выемки пологих угольных пластов обеспечивает высокий уровень добычи и, как следствие, высокие скорости подвигания очистных забоев. Для своевременного воспроизводства очистного фронта требуется значительное увели-

чение темпов проведения подготовительных выработок, что может быть достигнуто в результате применения проходческих комплексов, позволяющих повысить производительность труда проходчиков за счет автоматизации и роботизации основных и вспомогательных процессов проходческого цикла.

Прибыльная работа угледобывающих предприятий достигается за счет разработки ненарушенных запасов угольных пластов выдержанной мощности и угла падения. При этом подготовительные работы должны обеспечивать ввод в действие выемочных столбов длиной по простиранию от 1,5 до 2,5 км и по падению 250-300 м.

Анализируя многообразие горногеологических условий залегания угольных пластов, можно объединить условия проведения подготовительных выработок следующим образом:

• по пластам средней мощности и мощным без присечки пород с формированием выработки прямоугольной формы поперечного сечения (в таких условиях проводятся вентиляционные и конвейерные штреки мощных пластов с любыми углами падения, слоевые выработки нижних слоев мощных пластов, наклонные выработки, проводимые по падению пласта, пластовые выработки на участках пластов пологого залегания);

• по пластам средней мощности и мощным без присечки или с присечкой боковых пород с формированием выработки прямоугольного, трапециевидного или арочного сечения (в таких условиях проводятся пластовые штреки и наклонные выработки на пластах с любыми углами падения, слоевые выработки верхних слоев мощных пластов и др.).

Следовательно, технологию проведения подготовительных выработок необходимо развивать по следующим основным направлениям:

• разработка проходческих комплексов оборудования для проведения подготовительных выработок прямоугольного сечения по углю;

• разработка проходческих комплексов для проведения подготовительных выработок с присечкой пород и формированием выработки любого сечения.

Для того, чтобы сформулировать технологические требования к проходческому комплексу, прежде всего, необходимо определить технологические требования к проводимым выработкам.

Своевременная подготовка запасов угольного пласта к очистной выемке решается за счет проходки с заданной скоростью системы подготовительных выработок. При этом площадь поперечного сечения проводимых выработок определяется по условиям

эффективного проветривания очистного участка и размещения высокопроизводительного оборудования.

В период проходки в подготовительных выработках необходимо выполнять комплекс мероприятий по обеспечению безопасности подземных горных работ (приведению призабойной части массива в неопасное состояние) путем применения способов снижения газовыделения из угольного пласта и способов предотвращения горных ударов и внезапных выбросов угля и газа.

Для обеспечения комфортных условий труда проходчиков в проводимой выработке необходимо также обеспечивать эффективное пылеподавление.

При подготовке к очистной выемке длинных комплексно-механизированных очистных забоев выработки должны проводиться шириной 5,0-6,5 м и высотой не менее 3,0 м. Такие размеры необходимы для свободного размещения призабойного и вспомогательного оборудования и выполнения монтажно-демонтажных работ с применением самоходных средств доставки. Почва выработки должна быть строго горизонтальной для передвижения самоходных видов транспорта и установки стационарного оборудования. Бока выработок вертикальные или слабонаклонные, кровля выработок при устойчивых породах - прямолинейная горизонтальная или наклонная, совпадающая с углом падения пласта. При проведении выработок по пластам с неустойчивыми породами кровле выработок придается горизонтальная или арочная форма.

Поскольку основным видом крепи подготовительных выработок в настоящее время является сталеполимерная анкерная крепь, то при создании автоматизированного проходческого оборудования, в первую очередь, основное внимание должно уделяться оптимальному расположению на проходческом комплексе средств бурения шпуров и установки анкерной крепи, а также механизмов удержания верхняков крепи у забоя.

Согласно Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России [1], при ширине проводимых выработок более 4,5 м длина устанавливаемых анкеров в кровле должна быть не менее 2,0 м. Поэтому оборудование, смонтированное на проходческом комплексе, должно обеспечивать бурение шпуров и установку анкеров расчетной длины.

Современные паспорта крепления подготовительных выработок анкерной крепью предусматривают рядную установку 4-6 сталеполимерных анкеров длиной 2,0-2,5 м в кровлю выработки и от 1 до 3 анкеров в каждый бок выработки. Таким образом, проведение подготовительной выработки характеризуется необходимостью цикличной установки от 6 до 12 анкеров по контуру поперечного сечения выработки. При этом сталеполимерное крепление кровли выработки является процессом, который можно осуществлять в две стадии.

Первоочередное анкерование (или установка анкеров первой очереди) заключается в установке минимально допустимого по условиям безопасности количества сталеполимерных анкеров в призабойном пространстве выработки.

Результаты проведенного математического моделирования показали, что для первоочередного анкерования достаточно установки двух вертикальных анкеров в кровле выработки и двух наклонных анкеров в верхнюю часть боковых стенок. Все четыре анкера должны иметь полимерное закрепление по всей длине. Такой паспорт крепления формирует требование к проходческому комплексу - иметь четыре навесных бурильных установки для одновременного возведения в призабойном пространстве анкеров первой очереди. Кроме того, проходческий комплекс должен иметь в своей передней части горизонтальную рабочую площадку, с которой операторы проводят работы по ориентированию бурильных установок к точкам забуривания и установке сталеполимерных анкеров.

Вторичное анкерование (установка анкеров второй очереди) заключается в установке дополнительных анкеров по контуру поперечного сечения выработки. Вторичное анкерование может производиться следующими способами:

• при помощи самоходных анкеровальных установок;

• при помощи навесного бурильного оборудования на манипуляторах, смонтированного в задней части проходческого комплекса;

• при помощи подключенных к проходческому комплексу переносных гидравлических или пневматических бурильных установок.

Использование самоходных анкеровальных установок позволяет часть вспомогательных процессов и операций проходческого цикла осуществлять без использования ресурсов проходческого комплекса. В этом случае проходческий комплекс, после прохождения участка выработки заданной длины (которая определяется по условиям устойчивости кровли и боков) с первоочередным анкерованием пород кровли, перемещается в соседний забой, а его место занимает самоходная анкеровальная установка, основными функциями которой являются:

• бурение шпуров и установка анкеров второй очереди по контуру

поперечного сечения выработки;

• бурение шпуров глубокого заложения для установки канатных анкеров на сопряжениях;

• бурение разгрузочно-дегазационных скважин из призабойного пространства в угольный массив в направлении подвига-ния выработки.

Область применения самоходных анкеровальных установок ограничена проведением подготовительных выработок одиночным забоем. В этом случае функции установки анкеров первой и второй очереди и бурения разгрузочно-дегазационных скважин должны осуществляться при помощи оборудования, смонтированного на проходческом комплексе.

Таким образом, технологические требования к проходческому комплексу состоят в следующем. Комплекс должен обеспечивать:

• проведение выработок шириной 5,0-6,5 м и высотой не менее 3,0 м;

• бурение шпуров и возведение первоочередной анкерной крепи в призабойном пространстве при помощи навесного бурильного оборудования;

• бурение дегазационно-разгрузочных скважин в массиве по направлению подвигания подготовительной выработки;

• эффективное пылеподавление в призабойной зоне;

• бурение шпуров позади комплекса и установку вторичной анкерной крепи по контуру выработки.

Структурная схема проходческого комплекса, обусловленная технологическими требованиями к нему, должна включать следующие основные элементы:

• исполнительный орган для разрушения призабойной части массива;

• механизм перемещения проходческого комплекса;

• систему погрузки горной массы из призабойного пространства в транспортные средства;

• навесное бурильное оборудование для возведения анкерной крепи в призабойном пространстве;

• устройства пылеподавления;

• системы автоматизированного управления и диагностики.

При использовании проходческого комплекса в одиночных забоях к его структуре прибавляются дополнительные элементы:

• оборудование для бурения разгрузочно-дегазационных скважин;

• дополнительное бурильное оборудование, смонтированное в задней части (навесное или переносное) для возведения вторичной анкерной крепи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. - СПб: ВНИМИ, 2000. - 70с.

— Коротко об авторах---------------------------------------------------

Скуров Анатолий Георгиевич - кандидат технических наук, ЗАО «Сибуглемет», г. Москва.

---------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

МОСКАЛЕНКО Татьяна Владимировна Разработка технологических способов и технических решений дтя повышения качества добываемого угля 25.00.22 25.00.20 к.т.н.

НАВОИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

АТАХАНОВ Анвар Сабирханович Разработка и исследование технологии получения железосодержащих сплавов восстановлением из техногенных отходов медного производства после термогравитационного обеднения 05.15.08 к.т.н.

УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

ЕРМОЛАЕВ Александр Иванович Управление обратным выбросом горной массы и надежностью массовых взрывов на карьерах 25.00.20 д.т.н.