CC BY
48
• % • « » . • • 9 • • • •
Н.Н. КРАСЮК Е. А. КО СЬМИНОВ В. Б. КАЗАКОВ К. В. САБ КО В
ТЕХНОЛОГИЙ
Технология отработки высокогазоносного угольного пласта «Бреевский» на поле шахты «Комсомолец» АООТ «Ленинскуголь» в инертной газовой среде
1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
Технология интенсивной отработки высокогазоносных пологих угольных пластов на шахтах с применением автоматизированных комплексов оборудования и инертных сред разрабатывается Московским государственным горным университетом и АООТ «Ленинскуголь» с участием специализированных научно-исследовательских, проектно-конструкторских, технологических и других научных учреждений в рамках Государственной научно-технической программы «Недра России».
Технология предусматривает ведение горных работ в изолированном от общешахтной атмосферы пространстве, заполненном взрыво-, пожаробезопасной инертной газовой средой, без постоянного присутствия людей в потенциально опасных зонах, с аккумулированием в этом пространстве сопуствующих добыче угля энергоносителей — газа метана, пыли и тепла с последующей их утилизацией. Технология является высокопроизводительной, ресурсосберегающей, экологически чистой для подземной отработки участков шахтных полей угольных месторождений, содержащих свиты пологих высокогазоносных пластов. При этом, технология направлена на ликвидацию сдерживающего влияния на рост интенсификации горных работ нормативных газового фактора и скорости воздушной струи в горных выработках шахт. Технология должна также радикально снижать выбросы в атмосферу земли вредных веществ.
Рост технико-экономической эффек-тивностии угольного производства с применением указанной технологии должен быть обеспечен за счет:
• увеличения нагрузки на очистнои забой в 1,7-1,9 раза по сравнению с достигнутой на шахтах России, что сопоставимо с зарубежными аналогами;
• роста производительности труда работчего по добыче угля до 120 тонн в месяц;
• снижения себестоимости добычи угля на 22-30%;
• утилизации аккумулированных в изолированном пространстве выемочного участка метана, пыли и тепла и производства до 75,0 млн.кВтч электроэнергии в год и до 10000 Мкал тепла в год по одной шахте;
• исключения нормативных ограничений и применения высокопроизводительного оборудования;
• снижения коррозийного износа оборудования и материалов;
• увеличения на 0,4-0,6% полноты извлечения запасов угля.
Социально-экологическая значимость технологии содержит возможность ее реализации без постоянного присутствия людей в потенциально опасных работчих зонах, что должно существенно повысить безопасность подземной угледобычи и комфортность рабочих мест на выемочном участке, а также значительно снизить выбросы в атмосферу земли вредных веществ.
Реализация разрабатываемой технологии возможна как в технолгической схеме шахты в целом, так и на отдельных шахто-пластах, уклонных или бремсберговых полях, панелях, выемочных блоках и участках.
Подготовка к ведению эксплуатационных работ на выемочном участке в инертной газовой среде осуществляется в два этапа.
Первый этап работ проводится в проветриваемых горных выработках с нормальной шахтной атмосферой и состоит из следующих работ:
• горно-подготовительные работы, включающие проведение горных выработок, нарезных работ, строительство герметизирующих устройств, камер и объектов транспортного назначения;
• монтажно-наладочные работы основного и вспомогательного оборудования (автоматизированный комплекс очистного оборудования, участковый комплекс транспортных средств, шлюзовые устройства, комплекс бокс-баз, система контроля состояния и управления технологическим процессом добычи угля и др.);
• опробывание под нагрузкой всей технологической цепи, ее доводка до нормативных требований и начало опытно-промышленной проверки с целью адаптации технологического комплекса оборудования и системы управления.
Второй этап работ заключается в следующем:
• герметизация выемочного участка (блока) путем включения в действие всех герметизирующих устройств (шлюзов, перемычек и др.), проверка их работоспособности с доводкой до нормы;
и
• проверка и наладка под нагрузкой системы автоматизированного и дистанционного управления участковой герметизацией;
• заполнение изолированного пространства инертной газовой средой (метан, азот) до требуемых концентраций;
• сдача выемочного участка в эксплуатацию и начало ведения работ по добыче угля и сопутстующих энергоноситлей без постоянного
присутствия людей в рабочих зонах.
В технологической схеме отработки пластов в инертной газовой среде используется следующее горно-шахтное оборудование, системы и установки.
Наименование Количество
1. Автоматизированный комплекс очистного оборудования
- выемочный комбайн, шт 1
- механизированная крепь в лаве, секций 180-200
- скребковый конвейпе в лаве, шт 1
2. Механизированная (автоматизированная)
крепь сопряжения, компл. 2
3. Насосная станция, шт. 2
4. Оросительная установка, уст. 1
5. Шлюзовае устройства:
- непрерывного действия, шт 1
- дискретного действия, шт 2
6. Бокс-базы, модуль 4
7. Средства доставки людей, оборудования и материалов:
- аккумуляторный электровоз, шт. 2
- монорельсовая канатная дорога, шт 2
- людские вагонетки, шт 4
- грузовые вагонетки (платформы), шт. 4
8. Средства доставки угля:
- скребный конвейер под лавой, шт. 1
- ленточный конвейер, шт 2
- перегружатель, шт. 3
9. Система автоматизированного и
дистанционного управления, компл. 1
Для целей механизации и автоматизации технологического процесса выемки угля в лаве используется автоматизированный комплекс очистного оборудования КМ 138ТПМ, создаваемый институтом «Гипроуглемаш» (в дальнейшем КМ-142, КМ-144). Комплекс представляет совокупность машин и механизмов, объединенных общей технологической схемой, обеспечивающей выполнение следующех процессов — выемку угля, транспортирование угля в очистном забое, крепление и поддержание в безопасном состоянии рабочего пространства в очистном забое вслед за выемкой угля, непрерывное перемещение крепей сопряжения за выемкой угля, перемещение крепей сопряжения за подвига-нием лавы.
Комплекс обеспечивает безлюдную выемку угля за счет автоматизированного и дистанционного управления комбайном и крепью с центрального пульта управления на основе микропроцессорной техники; программного управления передвижкой конвейера и секций крепи; диагностики состояния отдельных узлов и агрегатов комплекса; механизации концевых операций с возведением охранной полосы.
Для управления энергоснабжением всех машин и механизмов участка и дистанционного контроля их состояния используются специальные устройства автоматизации (СУОК-138). Этот комплекс
устройств автоматизации состоит из датчиков технолоической информации, электронных и микропроцессорных блоков контроля и управления, обработки и отображения информации, а также отдельных, функционально законченных аппаратов контроля и управления.
Комплекс автоматизаци служит для повышения производительности очистного комплекса и исключения участия людей в процессе ведения очестных работ.
Пульт системы автоматизированного и дистанционного управления и обслуживающий ее персонал размещаются в мобильном комплексе бокс-баз, изолированном от инертной газовой среды, с комфортными условиями.
Для создания безопасных и эффективных условий функционирования технологии в инертной газовой среде важными технологическими процессами являются следующие:
• герметизация изолированного пространства выемочного участка от возможного сообщения с общешахтной атмосферой;
• индивидуальное и коллективное автономное жизнеобеспечение людей работающих в загазированнолй зоне.
С целью обеспечения практически полной герметизации выемочного участка от атмосферы общешахтных выработок, предотвращения образования взрыво-, пожароопасных концентраций кислорода (более 12%) и метана (менее 43%) используются два типа шлюзовых устройств.
Шлюзовое устройство дискретного действия — предназначено для периодического прохода людей, провоза энергопоезда, оборудования, материалов. Состоит это устройство из двух перемычек, включающих дверные блоки — один блок для провоза крупногабаритных грузов и второй блок-тамбур — для прохода людей. Двери блоков управляются с местных пультов управления, предусмотрено также ручное управление положением двери с автоматической блокировкой.
Для создания избыточного давления инертного газа в межшлюзовом пространстве, а также образования в аварийных ситуациях воздухонепроницаемой пенной завесы, используется специальный комплекс на поверхности шахты, подающий инертный газ и генерированную пену по системам трубопроводов к шлюзовым устройствам.
Шлюзовое устройство непрерывного действия служит для пропуска добытого в очистном забое угля из изолированного пространства выемочного участка в горные выработки общешахтного назначения со свежей струей воздуха. Состоит устройство из двух перемычек с проемами для прохода людей в тамбур и с окнами для прокладки конвейерного става. Внутришлю-зовое пространство также заполняется инертным газом с избыточным давлением с целью образования надежной газовой пробки. В этом шлюзовом устройстве предусмотрены возможности управления дверьми с местных пультов или вручную, а также заполнения межшлюзового пространства инертной пеной при пожароопасной ситуации.
Для создания в изолированном пространстве выемочного участка локального пространства с нормальными атмосферными, температурными и другими комфортными условиями жизнеобеспечения применяется специальный комплекс «бокс-база». Служит «бокс-база» для размещения в ней обслуживающего выемочный участок технического надзора, персонала системы управления технологией и рабочих.
В зависимости от функционального назначения «бокс-база» состоит из индивидуального модуля или из комплекса агрегати-рованных модулей.
Индивидуальный модуль представляет собой мобильное помещение, изготовленное из ударо-, жаропрочного материала, с одного торца которого имеется тамбур-шлюз для прохода людей. Оборудуется индивидуальный модуль системой газовой защиты с автоматическим поддержанием температуры, влажности и содержания кислорода в пределах санитарных норм, а также системой регенерации воздуха с зарядными устройствами для индивидуальных респираторов, системами освещения и связи, местами размещения и отдыха обслуживающего персонала. Комплектуется модуль набором аварийных инструментов и приспособлений, необходимым запасом медицинских средств и продуктов питания. Размещается индивидуальный модуль на конвейерном штреке у погрузочного пункта угля из лавы и перемещается одновременно с крепью сопряжения по мере по-двигания очистного забоя.
Предназначается индивидуальный модуль «бокс-базы» только для размещения песонала, обслуживающего нижнюю часть очистного забоя, погрузочный пункт и крепь сопряжения, транспортные средства конвейерного штрека и шлюза со стороны изолированного пространства.
Комплекс «бокс-баз» состоит из трех агрегатированных модулей, конструктивно аналогичных индивидуальным модулям. Крайние модули имеют с одного торца тамбур-шлюз с двумя герметичными дверями и с другого торца — узел стыковки со средним модулем. Блокировка дверей тамбур-шлюза исключает их одновременное открытие, что обеспечивет защиту обитаемых помещений от попадания в них инертной газовой среды.
Средний (проходной) модуль с обоих торцов имеет узлы стыковки с крайними модулями. Конструкция модулей и узлов их стыковки обеспечивает герметичность «бокс-базы», а эластичные узлы стыковки позволяют транспортировать комплекс «бокс-баз» без нарушения герметичности в собранном виде.
В состав оборудования комплекса «бокс-баз» входят — пульт управления технологическим процессом, система регенерации воздуха, приборы газового контроля инертной среды нерперывного дейст-
вия с сигнализациеи о данных по содержанию кислорода, окиси и двуокиси углерода, метана, а также датчики перепада давлений, систем штатного и аварийного освещения и телефонной связи.
«Бокс-база» комплектуется инструментом и техническими средствами для производства текущего и аварийного ремонта, набором медикаментов, продуктами питания и др. Снабжение «бокс-базы» свежим воздухам осуществляется с помощью стационарной регенеративной установки, производится также перезарядка оперативных респираторов.
Размещается комплекс «бокс-баз» на вентиляционном штреке вблизи от очистного забоя и перемещается на салазках, не допуская большого отставания.
Обязательным условием пребывания людей в открытой инертной среде является применение индивидуальных средств жизнеобеспечения.
Технический надзор и горнорабочие должны пользоваться дыхательной аппаратурой и иметь специальную противотепловую кондиционированную одежду, оснащенную системами и устройствами регулирования температуры тела, влажнсти кожи и др. Дыхательная аппаратура индивидуального пользования представляет изолирующие регенеративные респираторы, работающие на сжатом кислороде со временен зацитного действия от 2-х до 4-х часов.
Обеспечение выемочного участка необходимым технологическим оборудованием, материалами, запасными частями и др., доставка людей к местам работы и обратно осуществляется техническими средствами вспомогатльного транспорта. Представлены эти средства рельсовым и монорельсовым типами транспорта, возможно применение напольных дорог.
В транспортный состав технических средств входят два аккумуляторных электровоза, людские вагонетки, грузовые вагонетки или специальные платформы для доставки оборудования и материалов.
Откатка вагонеток по рельсовым путям производится взрывобезопасным аккумуляторным электровозом, обладающим более высоким уровнем безопасности, чем другие типы электровозов.
Для перевозки людей по горизонтальным рельсовым путям с колеей 900 мм используются типовые людские вагонетки. Транспортирование оборудования и материалов осуществляется в грузовых вагонетках, рамы и скаты которых соответствуют типовым и могут быть оборудованы спе-чиальной платформой для крупногабаритных грузов.
2. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА НА ВЫЕМОЧНОМ
УЧАСТКЕ
В выемочном участке при реализации технологии с применением автоматизированных комплексов оборудования и инертных сред предусматривается шестидневная рабочая неделя с одним общем выходным днем в воскресенье и одним выходным днем по скользящему графику.
Первый этап (начальный) — одновременно с ведением работ по добыче угля в режиме испытаний технологии в нормати-ных атмосферных условиях ведутся необходимые ремонтно-наладочные работы по доводке и повышению надежности основного оборудования, а также системы автоматизированного и дистанционного управления технологическими процессами, системы диагностики состояния машин и механизмов и отключения их при угрозе аварийного режима, настройки средств пыле-подавления и охлаждения работающих агрегатов, упорядочения работы участкового транспорта угля в установленных режимах и другие пусконаладочные работы.
Суточный режим включает три шестичасовые добычные смены и одну шестичасовую ремонтно-подготовительную смену. Укомплектование и расстановка комплексной бригады очистного забоя в этот пери-дор работы практически соответствует традиционной технологии ведения очистных работ по наладке технологического оборудования и повышению надежности систем управления, диагностики и других объектов, обеспечивающих высоких уровень и наработку «на отказ» не менее 7-и суток.
При втором этапе работ суточный режим состоит из четырех шестичасовых добычных смен, усиленных техническим над-
зором, рабочим и ремонтной группы. Недельный режим рабты участка — шестидневная рабочая неделя.
Все процессы производственного цикла в очистном забое выполняет суточная комплексная бригада, состоящая из четырех добычных звеньев. В состав добычного звена входит два машиниста горных выемочных машин, четыре горнорабочих очистного забоя, два электрослесаря-наладчика. Управление технологическим процессом в автоматизированном и дистанционно-управляемом режимах осуществляет оператор блока управления, находящийся в «бокс-базе».
РАССТАНОВКА РАБОЧИХ ДОБЫЧНОГО ЗВЕНА И ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ФУНКЦИИ
Выполняемые функции Машинист горных выемочных машин Горнорабочий очистного забоя Электро- слесарь- наладчик
2 чел.
Подготовка очистного комбайна и мехкрепи к работе, контроль за ео- 2 чел.
стоянием и работой комбайна, секций крепи и лавного конвейера
Выполнение работ на сопряжении лавы по передвижке приводных головок конвейера, крепи сопряжения - на конвейерном штреке 2 чел. 2 чел.
- на вентилящионном штреке, а также функции дежурного эл, слесаря-наладчика 2 чел. 2 чел.
При ведении очистных работ в проектных условиях инертной среды одна половина добычного звена находится на местах работ в респираторах, выполняя функции непосредственного контроля за работой всей технологической цепи в течение первых трех часов работы. В этот период вторая половина звена находится в «бокс-базе». По истечение трех часов происходит пересмена на местах работ — отработавшие три часа члены звена уходят в «бокс-базу», а вновь заступившие на работу приступают к выполнению своих обязанностей.
В случае возникновения в процессе работы непредвиденных неполадок, сбоев или аварийных ситуаций работы по их ликвидации осуществляются всем составом звена, но при обязательном контроле времени устойчивой работы каждого персонального респиратора.
Планово-предупредительный и профилактический ремонт ГШО и системы управления технологией проводится еженедельно с производством предварительного разгазирования выемочного участка и создания нормальных атмосферных условий, соответствующих требованиям правил безопасности.
Крупномасштабные ремонты и ликвидации аварий с тяжелыми последствями проводятся по специальным планам-ме-роприятий и планам ликвидации аварий, утвержденных в установленном порядке. Ремонты выполняются с участием энергомеханической службы шахты, аварии ликвидируются с вызовом горно-спасательных частей.
Ежемесячные, ежесуточные и еженедельные осмотры и ремонты производятся в соответствии с Руководствами и Инструкциями.
Ремонтно-профилактические работы выполняются с обязательным опробыва-нием машин и механизмов и др. - под нагрузкой.
3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ УЧАСТКОВОГО
ТРАНСПОРТА
Для транспортирования добытого угля из лавы до бункер-шлюза непрерывного действия предусматривается использование ленточных конвейеров, при этом бункер-шлюз выравнивает поток угля из лавы. Сокращение ленточного конвейера осуществляется периодически — один раз в неделю при проведении ремонтно-подготовительных работ.
Доставка материалов и оборудования до участковых приемных площадок осуществляется в шахтных вагонетках. Приемные площадки выемочного участка располагаются у шлюзов дискретного действия на вентилящионном и конвейерном штреках.
По вентиляционному штреку доставка материалов и перевозка людей осуществ-
ляется в специальных людских вагонетках и на платформах. В транспортный состав входят два аккумуляторыных электровоза, вагонетки для перевозки людей и грузовые вагонетки. Потребность в двух электровозах объясняется необходимостью при людской доставке нахождения электровоза только «в голове» состава и технической нецелесообразностью периодического строительства разминовок на протяжении всего штрека.
Наиболее приемлемым является применение Челноковой схемы движения транспортного состава от шлюзового устройства к месту установки комплекса «бокс-баз». У шлюза оборудуется стационарный тупиковый заезд, обеспечивающий выполнение маневровых операций, а также производство замены аккумуляторной батареи электровоза, который приспособлен к таким условиям.
Обслуживание дискретного шлюзового устройства на вентиляционном штреке осуществляется одним горнорабочим, контролирующим работу устройств по пропуску людей и грузов машинистом электровоза, управляющим составом по доставке людей или груза через шлюз к очистному забою.
Перевозка людей в вагонетках в зоне изолированного пространства осуществляется с использованием дыхательной аппаратуры (респираторов), в которые люди включаются на свежей струе воздуха до прохода через шлюзовое устройство. По прибытии к комплексу «бокс-баз» люди, не снимая респираторов, входят через тамбур-проход внутрь комплекса, где и снимают свои респираторы.
Транспортирование грузов и доставка людей на конвейерном штреке осуществляется в таком же порядке только с использованием монорельсовой канатной дороги.
4. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
Реализация Научно-технического проекта по разработке технологии интенсивной отработки высокогазоносных пластов угля в инертных средах осуществляется Московским государственным горным шниверситетом по заказу АООТ «Ленинску голь».
Одним из результатов выполненных работ явился выбор опытно-промышленного участка на шахте «Комсомолец» АООТ «Ленинскуголь».
Участок расположен в границах южной прирезки шахтного поля по пласту «Бреев-ский». Мощность пласта составляет 3,1 -3,2 м, глубина разработки 320-400 м, предполагаемый срок проведения испытаний технологии намечается на 1997 год.
Применительно к условиям опытнопромышленного участка разработана технологическая схема эксплуатационного выемочного участка (рис 1), отработка ко-торолго намечается в два этапа. Первоначально в пределах 500 метров подвигания лавы отработка пласта будет вестись с применением всех предусмотреных проектом технологических решений, в том числе и систем автоматизированного управления
технологическим процессом в полностью нормальных атмосферных общешахтных условиях и с использованием традиционной формы организации труда в выемочном участке. После освоения технологического комплекса и системы управления будет обуществлена работа по созданию газового режима в замкнутом пространстве выемочного участка с обязательной проверкой работы всех изолирующих устройств и систем контроля состояния инертной среды.
Проведение опытно-промышленных испытаний технологии будут осуществлено по специально разработанной и утвержденной в установленном порядке программе испытаний.
© Авторов
В. В. Ржевский
|р шит, шяжц№ш$ тшт&іьсштм московском росуїмрстя smow $ото$о ушмрсяш&ям
Цена в USD (оплата в рублях по курсу ММВБ на день оплаты)
Проблемы горной промышленности и комплекса горных наук. - 244 с.
Дегазация углепородного массива направленными скважинами, пробуренными с поверхности. -111 с.
Кадровый менеджмент. -191 с.
V6
Проблемы жилья: разнообразие подходов и решений. - 143 с.
В.В.Пудак
Д.Г.Даянц
Л.Х.Гитис
М.И.Щадов и др.
В.В.Некрасов и др.
А .Г. Соломатин
Методология инженерного творчества в
минерально- сырьевом
комплексе. - т. 1- 238 с., т. 2 - 225 с.
Идентификация подземного пожара. - 53 с.
Проблемы использования освоенных запасов в условиях структурной перестройки шахтного фонда. - 144 с.
2,0
1,0
2,5
2,5
6,0
1,0
2,5
