CC BY
3
ГЕОТЕХНОЛОГИЯ
УДК 622.831
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ МОНТАЖНОГО ХОДКА С МОНТАЖОМ СЕКЦИЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ
В.А. Волошин, А.Ю. Ермаков, С.В. Риб, С.А. Новосельцев
Обозначены проблемы монтажно-демонтажных работ при подземной разработке угольных пластов. Описана новая, безопасная, ресурсосберегающая технология монтажа механизированного комплекса в условиях мощного угольного пласта 21 на шахте «Ольжерасская» (Кузбасс). Отработка выемочного участка 21-1-11 производилась по нижнему слою мощного пласта с выпуском подкровельной пачки на завальный конвейер. Приведены результаты геофизических наблюдений по оценке напряжённого состояния пласта 21(подтверждена устойчивость угольной пачки в кровле и отсутствие разрушающих трещин в боках и кровле вокруг выработки). Предлагаемый вариант совмещения процесса проведения монтажного ходка (расширения монтажной камеры) с параллельной установкой секции крепи позволяет уменьшить трудоемкость работ по установке крепи и снизить сроки монтажных работ.
Ключевые слова: проведение монтажного ходка, монтаж секций механизированной крепи, мощный угольный пласт, крепление монтажной камеры, мониторинг.
Работа угольных шахт сопряжена с выполнением огромного перечня процессов и операций, требующих больших материальных затрат, трудовых ресурсов и слаженной работы многих подразделений. От сроков выполнения монтажных работ зависит своевременный запуск очистного забоя, выполнение плановых показателей всего предприятия по добыче угля [1 - 3]. Монтажно-демонтажные работы механизированного комплекса, без преувеличения можно назвать самым трудозатратным видом работ производственного процесса угледобычи на шахте [4 - 6].
В настоящее время к основным проблемам монтажно-демонтажных работ относятся [7]: безопасность персонала, высокие материальные затраты на использование качественных крепежных материалов; сохранение устойчивости широких горных выработок в период эксплуатации монтаж-
ной камеры; длительные сроки проведения работ по запуску нового очистного забоя в эксплуатацию; приобретение дорогостоящего горно-шахтного оборудования для эффективного выполнения работ.
Авторы статьи предлагают внедрение в производство безопасной, ресурсосберегающей технологии монтажа механизированного комплекса в условиях мощного угольного пласта 21 на шахте «Ольжерасская» (Кузбасс).
В работах авторов [8 - 13] представлены технологические схемы слоевой отработки мощных пологих угольных пластов Кузнецкого угольного бассейна. Отработка выемочного участка 21-1-11 на шахте «Ольже-расская» производилась по нижнему слою мощного пласта с выпуском подкровельной пачки на завальный конвейер. Согласно горногеологических условий залегания пласта 21, для отработки лавы 21-1-11 принят механизированный комплекс ZF8600/18/36. В состав комплекса входит: очистной комбайн 4LS-20 (1 шт.), забойный конвейер AFC 34/800 (1 шт.), завальный конвейер AFC 34/800 (1 шт.), перегружатель BSL 30/1024 (1 шт.), дробилка (2 шт.), линейная секция крепи ZF8600/18/36 (128шт.). Непосредственной кровлей служит выпускаемая подкровельная пачка мощностью 4,5 - 6,1 м. Кровля неустойчивая, легкообрушаемая, допустимая площадь обнажения - 8 м2, время обнажения - до 30 мин. Ложная кровля пласта представлена углистым аргиллитом и мелкозернистым алевролитом, мощностью до 0,20 - 0,80 м. Обрушается в выработанное пространство сразу же за выемкой угля. Непосредственная кровля пласта представлена переслаиванием алевролитов, крупно- и мелкозернистыми алевролитами мощностью 8,6 - 15,0 м. Алевролит имеет коэффициент крепости по шкале М.М. Протодьяконова f равным 4 - 6, средней абразивно-сти, неяснослоистый. Основная кровля пласта представлена переслаиванием алевролитов, крупно- и мелкозернистым алевролитами с коэффициентом крепости f, равным 4 - 6, а также алевропесчаником с коэффициентом крепости f равным 5 -7, мощностью от 6,1 до 27,5 м. Прогнозируемый шаг обрушения 8 - 10 м. Почва пласта представлена мелко- и крупнозернистым алевролитами с коэффициентом крепости f, равным 4 -6, несклонная к пучению, не размокает, но местами присутствует слабопу-чащая непосредственная почва пласта. Взрывоопасна по фрикционному искрению.
Технология отработки лавы предусматривает сначала выемку нижнего слоя мощностью 3,3 м пласта 21 и далее выпуск подкровельной пачки угля. Выпуск угля из подкровельной толщи мощностью до 6,1 м производится на завальный конвейер AFC 34/800, расположенный под задним перекрытием секций крепи. Участок выпуска по длине лавы принимается 190 м.
Место заложения монтажной камеры определено с учетом сравнительных вариантов затрат на крепление и потери угля при выводе ком-
плекса на почву пласта. Очевидно, что проведение выработки по почве пласта с оставлением в кровле выработки угольной пачки сопряжено с высокими материальными затратами и повышенной трудоемкостью, что существенно увеличивает срок подготовки монтажной камеры. Выбор параметров монтажной камеры 21-1-11 длиной 200 м на глубине 180...253 м определяется из регламентированных зазоров и характеристики механизированного комплекса при монтаже. Длина секции механизированного комплекса с учетом выступающей части комбайна и завального конвейера составляет 7,8 м. С учетом минимально допустимых зазоров по ПБ [14] ширина монтажной камеры составляет 8,3 м. Кроме того, для монтажа очистного комбайна со стороны вентиляционного штрека на протяжении 20 м ширина выработки увеличивается на один метр и составляет 9,3 м.
Проведение и крепление монтажной камеры по почве пласта осуществляется в два этапа. Проведение разрезной печи шириной 5,0 м с последующим расширением (проведение монтажного ходка) до проектной ширины монтажной камеры 8,3 м. Паспорт крепления монтажной камеры 2-1-11 при проведении выработки по почве пласта представлен на рис. 1.
Канатные анкеры АК-01 Сталеполимерные
1-=5м
анкеры А20В, 1.=2,5м
Канатные анкеры АК-01
А-А
Сталеполимерные анкеры А20В, 1=2,5м
Рис. 1. Схема крепления монтажной камеры 21-1-11
По плану проведение монтажной камеры в два этапа составляет два месяца. После окончания проведения монтажной камеры и возведения крепи усиления, а также монтажа монорельсовой дороги должен начинаться монтаж механизированного комплекса.
В статье предложен вариант совмещения процесса проведения монтажного ходка (расширения монтажной камеры) с параллельной установкой секции крепи. При этом сократятся расходы на крепление монтажного ходка, исключается поддержание выработки шириной 8,3 м, что существенно повысит безопасность выполнения работ при монтаже комплекса.
Мощность пласта 21 в месте заложения монтажной камеры составляет в среднем 7,73 м. Угол на подъём по простиранию пласта 1.6°, по
падению 0... 13°. Пласт 21 сложного строения, содержит от 3 до 7 породных прослоев. В пределах монтажной камеры чётко прослеживается прослой мощностью 0,10 - 0,25 м на расстоянии 0,4 - 0,7 м от почвы пласта. Остальные прослои имеют линзовидный характер, невыдержанные, мощность колеблется от 0,05 до 0,15 м. Пласт опасен по самовозгоранию углей, инкубационный период составляет 61 сутки.
Разработка технологии проведения монтажного ходка с параллельным монтажом секций крепи опирается на экспериментальные данные и при проведении оконтуривающих выработок лавы 21-1- 11 по почве пласта с оставлением угольной пачки мощностью до 4,5 м в кровле. Для поддержания выработки в работоспособном состоянии необходимо сформировать угольную «балку» мощностью 2,5 м сталеполимерными анкерами первого уровня и усилить ее канатными анкерами второго уровня к породам кровли мощного пласта, с заглублением канатных анкеров на величину не менее 1,0 м. Критерием устойчивости выработок, закрепленных двухуровневой крепью является отсутствие систем раскрытых трещин в кровле и боках выработки. Особое внимание следует обращать на крепление боков выработки. Длина анкеров должна превышать возможные зона трещино-образования. Основным признаком работоспособности системы, подвешенной заанкерованной «балки» угольной пачки к породам кровли в условиях двухуровневой крепи, является напряженность опорных шайб сталеполимерных анкеров первого уровня. Фактическое формирование «несущей балки» определяется при фиксации на замерных станциях примерно равных величин смещения контурного репера и репера на глубине заложения анкеров первого уровня.
Определение наличия сформированной «несущей балки» возможно при помощи анализа напряженных зон прибором Ангел-М с функцией АЭШ.
Геофизические измерения проводились в режиме электромагнитного зондирования (ЭМЗ) с последовательным разносом излучающей и регистрирующей антенн от створного направления профиля на расстояния до 10 метров.
На рис. 2 представлены результаты построения зон различного геомеханического состояния угольного пласта и пород кровли, и почвы, полученных в ходе проведённых геофизических наблюдений с использованием геофизического комплекса "ANGEL-M" с функцией АЭШ в выработках шахты.
В подавляющем большинстве в боках обследованных выработок на расстоянии от 1 до 3-4 метров от боков выработок, преобладает зона с трещиноватым углём ^>1,0). С увеличением глубины зондирования тре-щиноватость угля вблизи выработок закономерно снижается, и, начиная с расстояния от 3 - 6 метров от боков выработок, в массиве отсутствует. Однако, на некоторых участках отмечены локальные зоны трещиноватости,
находящиеся на расстоянии 7 - 8 метров от боков выработок. Наличие обширных зон с трещиноватым углём вблизи выработок на ширине защитной зоны п и 1,3 п [15] указывает на то, что эта краевая часть пласта находится в разгруженном состоянии.
12
5 11
3? 10 0,81 4,3 2,36 0,41 1,69 1,27
£ X га 9 0,39 3,66 1,53 0,29 0,64 0,9
ев О 8 1Д7 3,4 3 0,82 1,18 1,6
5 ч 7 0,73 5,22 1,82 0,53 2,19 2,63
X о № б 1,39 5,73 3,27 1,02 2,49 2,12
та X 5 3,27 4,13 1,73 2,03 2,95 1,16
X «о 4 5,35 4,54 1,75 2,3 3,59 1,55
1_ 3 5,11 4,52 2,41 3,17 3,73 2,09
2 1,09 1,51 1,8 1,1 1,57 1,48
1 1 1 1 1 1 1,01
0 10 20 30 10 20 30
"1 •2 •з •4 •5 •6
пк101 пк100 пк99 ПК101 пк100 пк99
Рис. 2. Результаты наблюдений аппаратурой "ANGEL-M" с функцией АЭШ вентиляционного штрека 21-1-11, с оценкой напряжённого
состояния его кровли и почвы
Зафиксированы зоны пригрузки по контуру выемочного столба 21 -1-11, однако они отмечены за шириной защитной зоны п на глубине от 7 метров в глубь массива.
В целом, геофизическими наблюдениями по оценке напряжённого (удароопасного) состояния пласта 21, выполненными комплексом «ANGEL-M» в лаве 21-1-11 установлено, что пласт находился преимущественно в умеренно напряжённом состоянии, характерном для данных горно-геологических условий. Опасных повышенных напряжений на ширине защитной зоны п, что составляет для данных условий 7 метров, не выявлено, признаков удароопасности пласта не отмечено.
Установка глубинных реперных станций для контроля состояния кровли выработки производится через 50 - 100 м по выработке. Станции оборудуются после установки секции механизированной крепи по монтажной камере на расстоянии до двух метров от забойного бока выработки. Контроль за смещением угля в кровле осуществляется постоянно в непрерывном режиме.
При проведении вентиляционного и конвейерного штреков лавы 21-11 в выработках были установлены реперные станции для контроля смещения угольной пачки в выработку. Замерная станция устанавливается в шпур диаметром 30 мм при отставании от забоя не более 5 м.
По зафиксированным результатам замера установлено, что в период нескольких дней отсутствуют смещения как на глубине анкерования, так и на контуре выработки. Данные анализа мониторинга за смещением угольной пачки в подготовительных выработках позволяют сделать вывод об устойчивости подкровельной пачки на период монтажа секций крепи в монтажной камере при совмещении операций по расширению камеры (проведение монтажного ходка) и монтажу механизированной секции крепи в интервале до одного часта работы.
Продолжительность визуальных наблюдений за состоянием угольной пачки в кровле выработок выемочного участка 21-1-11 осуществлялось на протяжении более 1,5 лет. С установленных реперных станций периодически снимались замеры представителями службы крепи выработок шахты. Средние значения смещений на контуре выработки по кровле не превысили 26 мм, при максимальных значениях 37 мм. Динамика расслоения угольной пачки по штрекам на уровне глубины закрепления анкеров первого уровня произошла через 5-7 месяцев после проведения выработки. Величина расслоений составила в среднем 19 мм.
Анализ результатов мониторинга состояния кровли выработки штреков выемочного участка 21-1-11 по результатам реперных замерных станций показал сохранение устойчивости угольной пачки в кровле и отсутствия разрушающих трещин в боках и кровле вокруг выработки.
Полученные результаты мониторинга позволяют утверждать об устойчивости угольной пачки и подтверждают теоретические предположения о возможности применения технологии проведения монтажного ходка с одновременным монтажом секций механизированной крепи в монтажной камере.
Проведение разрезной печи 21-1-11 шириной 5,0 м осуществляется проходческими комбайном КП-21. Выработка закреплена по кровле 6 основными и 3 промежуточными сталеполимерными анкерами длиной 2,5 м. Анкеры устанавливаются на полимерные ампулы длиной 1,0 м. Для усиления крепи выработки в промежутках рядов анкеров под металлические шайбы установлены канатные анкеры АК-01 длиной 5,5 м.
Следующим этапом осуществляется расширение разрезной печи путем проведения монтажного ходка 21-1-11 шириной 3,3 м. Перед проведением монтажного ходка принято решение оставить в забое прежнее оборудование:
- проходческий комбайн КП-21 без расширителей на питателе с навесным перегружателем ЛП-80 длиной 8 м;
- ленточный конвейер ЛТ-100.
Ширина монтажной камеры 2-1-11 паспортного сечения составит
8,3 м.
Крепление монтажного ходка осуществляется сталеполимерной анкерной крепью первого уровня с установкой анкеров канатных повышенной несущей способностью АК-01.
Предложено расширенную часть монтажного ходка не крепить анкерной крепью, а установить стоечную поддерживающую крепь на момент монтажа секций крепи. После расширения выработки до плановых показателей на длину не более двух метров под плаху или однорезку вдоль выработки со стороны лавного бока монтажной камеры устанавливается подхват под нарощенные стойки ВК-7. Шаг установки стоек 0,7 м.
В ходе расчета установлено, что исходя из условиях устойчивости угля в кровле по данным геологического прогноза на площади до 5 м2 в течение 1 часа 30 минут допустимо производить монтаж секций сразу за расширением выработки.
Порядок выполнения горно-подготовительных работ по расширению разрезной печи путем проведения монтажного ходка и монтажа секций крепи описан ниже.
Проходческий комбайн со стороны конвейерного штрека находясь в монтажной ходке производит выемку угля на высоту до 3,3 м на расстояние не более 2,0 м. Время выемки угля комбайном КП-21 при подвигании до двух метров с объемом горной массы до 18 м3 составляет не более 25 минут из расчета производительности комбайна 0,7 м3/мин. В расчетное значение производительности комбайна включены подготовительные операции, время зачистки выработки и маневрирование.
После выемки угля на паспортную величину комбайн КП-21 отгоняется от забоя на расстояние 5 м (допустимый технологический отход) из-под защиты ранее установленной механизированной секции крепи устанавливается деревянный подхват вдоль выработки на расстоянии от лавно-го бока 1,0 м под нарощенные стойки временной крепи ВК-7.
Площадь незакрепленной части по кровле составляет не более 4 м2. Максимальное время обнажения не более 30 минут. Требования правил безопасности по поддержанию выработки сохраняются. В местах повышенной трещиноватости угля и вероятного риска обрушения кровли принято решение по установке анкерной крепи длиной 2,5 м, трех анкеров в ряду с шагом установки 0,7 м (два ряда на ширину секций механизированной крепи). В местах возможного кливажа угля с забойной части монтажной камеры под защитой раскрепленных секций механизированной крепи устанавливается полимерная решетчатая затяжка и боковые деревянные анкеры АД длиной 2,0 м в шпур диаметром 40 мм под деревянный распил. Предварительно в подготовленном деревянном распиле длиной 2,0 м просверлены 3 отверстия диаметром 40 мм. Анкеры АД закрепляются методом расклинивания анкеров при установке. Деревянные анкеры и полимерная решетка не препятствуют работе очистного комбайна по выемке
угля и не составляют проблем при транспортировке по ленточным конвейерам, как бывает с металлическими анкерами.
В технической документации по проведению и креплению монтажной камеры (монтажного ходка) предусмотрены дополнительные мероприятия в части безопасности работ по усилению крепи в случае длительного простоя выработки сроком более 8 часов. Предусмотрено крепление выработки анкерной крепью с установкой трех анкеров АСП20В длиной 2,5 м под металлический штрипс. Промежуточные анкеры в соответствии с требованием расчета паспортом крепления не предусмотрены.
Монтаж секций механизированной крепи ZF8600/18/36 производится в следующей последовательности.
Параллельно с началом цикла работы комбайна КП-21 по выемке заходки на величину до 2,0 м с вентиляционного штрека транспортируется секция крепи ZF8600/18/36 на специальном поддоне шахтным тягачом «Petitto Mule» козырьком вперед для исключения «забуривания» секции в почву выработки (этап I на рис. 3). Шахтный тягач «Petitto Mule» зарекомендовал свою надежность на шахтах мира и Кузбасса [16, 17]. При подходе к месту монтажа тягач осуществляет разминовку и производится установка секции в ряду (этап II на рис. 3) с сохранением расстояния между соседними секциями при помощи специального макета (стандарта лав-ного рештака). Производится подключение к гидросистеме и осуществляется гидравлическая раздвижка секция механизированной крепи ZF8600/18/36 (этап III на рис. 3).
рштомиъзо5е(риэо50)
Секции ZF3600ie/3e
Мэнтвжный ходок
II
Рис. 3. Схема монтажа секции крепи
III
Расчетное время монтажа секций крепи, подключение к гидросистеме и ее раздвижка составляет не более 1 часа 45 минут. Далее цикл от-
бойки угля по монтажному ходку, его креплению и монтажу секций механизированной крепи повторяется.
Экономическая эффективность представленной технологии проведения монтажного ходка с одновременным монтажом секций механизированной крепи в монтажной камере определялась по условиям трудоемкости крепления выработки традиционным способом и предложенному варианту, а также по экономии времени монтажных работ.
Затраты на доставку материалов и возведение крепи по базовому варианту превышают предлагаемый на 129 человеко-смен. Экономия времени на монтаж комплекса при совмещении операций по проходке монтажного ходка и монтажу секций крепи составляет более 12 суток.
График монтажа по оптимистическому сценарию составляет 4 секции в смену или 9 - 10 секций в сутки. При общем количестве секций 170 штук время монтажа механизированного комплекса по монорельсовой дороге составит 24 суток, при монтаже шахтным тягачом 19 суток.
Кроме того, преимуществом предлагаемой технологии по сравнению с последовательным графиком монтажа (строительство монтажной камеры в два этапа, с креплением выработки двух уровневой анкерной крепью и последующий монтаж механизированного комплекса) является существенное сокращении трудоемкости работ в части крепления выработки двухуровневой анкерной крепью (сокращение трудоемкости на 29 человек смены). Применение в работе монтажа механизированного комплекса шахтного тягача с исключением двух веток монорельсовой дороги по монтажной камере сокращает трудоемкость в работе на 86 человеко-смен.
Таким образом, применение технологии проведения монтажного ходка с одновременным монтажом секций механизированной крепи в монтажной камере обеспечивает безопасность работ, уменьшает сроки монтажа механизированного комплекса, существенно сокращает трудоемкость крепления монтажной камеры и может быть рекомендован к внедрению в условиях угонных шахт Кузбасса.
Список литературы
1. Анализ состояния работ по проведению и креплению монтажных камер / А.В. Борисов, Ю.Н. Долоткин, А.И. Вовк // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. №2. С. 130-132.
2. Определение сечения монтажной камеры 21-1-5, определение места её заложения, технология проведения и крепления / В.О. Торро, С.И. Калинин, Н.Г. Сердобинцев // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2008. №4. С. 17-22.
3. Микунов В. В., Волошин В. А., Риб С. В. Сравнительный анализ технологий подготовки выемочного столба при отработке мощного угольного пласта // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2015. № 1(11). С. 27-31.
4. Торро В.О., Калинин С.И., Сердобинцев Н.Г. Результаты наблюдения за проявлением горного давления в монтажной камере 21-1-5 // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2008. №5. С. 13-17.
5. Reproduction of the longwall panels: Modern requirements for the technology and organization of the development operations at coal mines / O.I. Kazanin, A.A. Sidorenko, A.A. Meshkov, S.A. Sidorenko // Eurasian Mining. 2020. № 2. P. 19-23.
6. Peng S.S. Longwall mining. CRC Press, 2019. 562 p.
7. Мешков А.А., Казанин О.И., Сидоренко А.А. Повышение эффективности технологии и организации монтажно-демонтажных работ при интенсивной разработке пологих угольных пластов на шахтах Кузбасса // Записки Горного института. 2021. Т. 249. С. 342-350.
8. Отработка мощного угольного пласта механизированным комплексом с выпуском подкровельной пачки / С.И.Калинин [и др.] // Кемерово, 2011. 224 с.
9. Перов А. А., Никитина А. М., Риб С. В. Технология выпуска угля из подкровельной пачки на завальный конвейер // Сб. науч. тр. «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения»: всерос. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Новокузнецк, 14-16 мая 2019 года / под общ. ред. М.В. Темлянцева. Новокузнецк: Сибирский государственный индустриальный университет. 2019. Вып. 23. Ч. VII. С. 257-262.
10. Фрянов В.Н., Чубриков А.В. Обоснование параметров технологии подготовки и отработки мощных пологих пластов. Новокузнецк: Сиб-ГИУ, 2002. 216 с.
11. Сенкус В.В., Ермаков А.Ю. Разработка технологических схем отработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля подкровель-ной толщи // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. №5. С. 319-327.
12. Ермаков А.Ю. Обоснование аэрологически безопасной одностадийной технологии отработки мощных пологих пластов с управляемым выпуском угля из межслоевых и подкровельных пачек: дис. ... д-ра техн. наук. 2019. 131 с.
13. Схемы взаимодействия подкровельной пачки угля с породами активной кровли и с секциями механизированной крепи / А. Ю. Ермаков, С. А. Новосельцев, И. С. Биктимиров, С. И. Калинин // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2009. № 1. С. 97-103.
14. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 08.12.2020 г. № 507; зарегистрирован 18.12.2020 г. № 61587).
15. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 10.12.2020 г. № 515; зарегистрирован 30.12.2020 г. № 61949.
16. Демченко А.Г. Перемонтажи лавных комплексов в России стали быстрее и безопаснее // Уголь. 2022. №7 (1156). С. 34-37.
17. Руководство по эксплуатации кран-тягача «Petitto Mule 1550». М., 2010. 31 с.
Волошин Владимир Анатольевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Новокузнецк, Сибирский государственный индустриальный университет,
Ермаков Анатолий Юрьевич, д-р техн. наук, проф., [email protected],
Россия, Новокузнецк, Сибирский государственный индустриальный университет,
Риб Сергей Валерьевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Новокузнецк, Сибирский государственный индустриальный университет,
Новосельцев Сергей Александрович, канд. техн. наук, директор, [email protected], Россия, Междуреченск, ПАО «Южный Кузбасс»
TECHNOLOGY AND EQUIPMENT FOR ASSEMBLY TRAVEL WITH INSTALLATION OF MECHANIZED SHORING SECTIONS
V.A. Voloshin, A. Yu. Ermakov, S.V. Rib, S.A. Novoseltsev
The article outlines the problems of installation and dismantling operations in the underground development of coal seams. The article describes a new, safe, resource-saving technology of installation of mechanized complex in conditions of thick coal seam 21 at the mine "Olzherasskaya" (Kuzbass). Mining of the mining area 21-1-11 was carried out along the lower layer of the thick seam with the release of the underlying layer on the dump conveyor. The results of geophysical observations to assess the stressed condition of seam 21 (the stability of the coal stack in the roof and the absence of destructive cracks in the sides and roof around the excavation were confirmed) are given. The proposed variant of combining the process of installation walk (expansion of the installation chamber) with parallel installation of a section of the support allows to reduce the labor intensity of works on the installation of the support and reduce the time of installation works.
Key words: installation walk, installation of mechanized fastener sections, thick coal seam, fastening of the installation chamber, monitoring.
Voloshin Vladimir Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Novokuznetsk, Siberian State Industrial University,
Ermakov Anatoly Yurievich, doctor of engineering sciences, professor, [email protected], Russia, Novokuznetsk, Siberian State Industrial University,
Rib Sergey Valerievich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Novokuznetsk, Siberian State Industrial University,
Novoseltsev Sergey Alexandrovich, candidate of technical sciences, director of operations, [email protected], Russia, Mezhdurechensk, PPC «Southern Kuzbass»
Reference
1. Analysis of the state of work on the installation and fastening of mounting chambers / A.V. Borisov, Yu.N. Dolotkin, A.I. Vovk // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2015. No.2. pp. 130-132.
2. Determination of the section of the mounting chamber 21-1-5, determination of its location, technology of conducting and fastening / V.O. Torro, S.I. Kalinin, N.G. Serdo-bintsev // Bulletin of the Kuzbass State Technical University. 2008. No.4. pp. 17-22.
3. Mikunov V. V., Voloshin V. A., Rib S. V. Comparative analysis of technologies for preparing a dredging column during mining of a powerful coal seam // Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2015. No. 1(11). pp. 27-31.
4. Torro V.O., Kalinin S.I., Serdobintsev N.G. Results of observation of the manifestation of mountain pressure in the mounting chamber 21-1-5 // Bulletin of the Kuzbass State Technical University. 2008. No.5. pp. 13-17.
5. Reproduction of the longwall panels: Modern requirements for the technology and organization of the development operations at coal mines / O.I. Kazanin, A.A. Sidorenko, A.A. Meshkov, S.A. Sidorenko // Eurasian Mining. 2020. № 2. P. 19-23.
6. Peng S.S. Longwall mining. CRC Press, 2019. 562 p.
7. Meshkov A.A., Kazanin O.I., Sidorenko A.A. Improving the efficiency of technology and organization of installation and dismantling works during intensive development of shallow coal seams at the mines of Kuz-bassa // Notes of the Mining Institute. 2021. Vol. 249. pp. 342-350.
8. Mining of a powerful coal seam by a mechanized complex with the release of a roofing bundle / S.I.Kalinin [et al.] // Kemerovo, 2011. 224 p.
9. Perov A. A., Nikitina A.M., Rib S. V. Technology of coal release from the under-roof pack to the blockage conveyor // Collection of scientific tr. Science and youth: problems, searches, solutions: all-Russian scientific conference of students, graduate students and young scientists, Novokuznetsk, May 14-16, 2019 year / under the general editorship of M.V. Tem-lyantsev. Novokuznetsk: Siberian State Industrial University. 2019. Issue. 23. Part VII. pp. 257-262.
10. Fryanov V.N., Chubrikov A.V. Substantiation of the parameters of the technology of preparation and mining of powerful shallow formations. Novokuznetsk: SibGIU, 2002. 216 p.
11. Senkus V.V., Ermakov A.Yu. Development of technological schemes for mining reserves of powerful shallow formations with the release of coal of the underlying strata // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2016. No.5. pp. 319-327.
12. Ermakov A. Yu. Substantiation of an aerologically safe single-stage technology for mining powerful shallow formations with controlled release of coal from interlayer and underlay packs: dis. ... Doctor of Technical Sciences. 2019. 131 p.
13. Schemes of interaction of a roofing bundle of coal with rocks of an active roof and with sections of mechanized support / A. Y. Ermakov, S. A. Novoseltsev, I. S. Biktimi-rov, S. I. Kalinin // Bulletin of the scientific center for safety of work in the coal industry. 2009. No. 1. pp. 97-103.
14. Federal norms and rules in the field of industrial safety "Safety rules in coal mines" (approved by Order of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision dated 08.12.2020 No. 507; registered on 12/18/2020 No. 61587).
15. Federal norms and rules in the field of industrial safety "Instructions for the prediction of dynamic phenomena and monitoring of rock mass during mining of coal deposits" (approved by Order of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision dated 12/10/2020 No. 515; registered 12/30/2020 No. 61949.
16. Demchenko A.G. Remounting of avalanche complexes in Russia has become faster and safer // Coal. 2022. No.7 (1156). pp. 34-37.
17. Operating manual of the tractor crane "Petitto Mule 1550". Moscow. 2010. 31 p.
УДК 556.3: 622.831.6
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВАЛОВ НАД ГОРНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ ЗАКРЫТЫХ АНТРАЦИТОВЫХ ШАХТ
Н. В. Пронская
На основании многочисленных натурных исследований провальных деформаций поверхности над выработками закрытых антрацитовых шахт установлены факторы и условия активизации сдвижения породного массива. Доказано, что зона влияния горной выработки при обводнении увеличивается в 3-4 раза и достигает 50-60 м, деформирование породного массива активизируется влиянием обводненных зон тектонических нарушений. Породная толща активного выветривания карбона и расположения старых горных выработок антрацитовых шахт на глубине до 50-100 м представляют собой потенциально провалоопасные зоны. Разработана геомеханическая модель формирования провала над старой горной выработкой неглубокого заложения, учитывающая структуру, обводненность массива и включающая три главных этапа. Предложена методика прогнозирования активных деформаций земной поверхности над горной выработкой, основанная на анализе и расчете параметров исходных, сопутствующих и провоцирующих факторов влияния.
Ключевые слова: закрытые шахты, антрацитовый массив, натурные исследования, обводненность, трансформация свойств, зона влияния, дизъюнктивы, мульда, провал.
Введение
Технология подземной разработки пластовых месторождений угля предусматривает сооружение вскрывающих, подготовительных и очистных выработок. Создание такой подземной пустотной системы вызывает
