Научная статья на тему 'Высокоинтенсивная энергосберегающая технология выемки тонких пологих пластов быстроходной выемочной машиной (БВМ)'

Высокоинтенсивная энергосберегающая технология выемки тонких пологих пластов быстроходной выемочной машиной (БВМ) Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
127
66
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Высокоинтенсивная энергосберегающая технология выемки тонких пологих пластов быстроходной выемочной машиной (БВМ)»

--------------------------------------- © А.В. Лиманский, 2006

УДК 622.272 А.В. Лиманский

ВЫСОКОИНТЕНСИВНАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЫЕМКИ ТОНКИХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ БЫСТРОХОДНОЙ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНОЙ (БВМ)

Семинар № 15

~П настоящее время на шахтах Рос-

X# сийской Федерации вскрыто более 40 пологих шахтопластов мощностью

0,9^1,4 м в т.ч. в Кузнецком бассейне -28 (из них отрабатывают 2-3); в Печорском -3, Российском Донбассе - 9. Промышленные запасы высококачественных углей (марок А, К, Ж, Г), сосредоточенные в данных пластах, составляют свыше 400 млн т. Только в Восточном Донбассе на долю шахт, отрабатывающих эти пласты приходится более 70 % от общего количества действующих шахт, а это около 250 млн т вскрытых запасов. В Кузбассе на балансе действующих шахт находится около 110 млн т угля в тонких пластах (около 12 % от общего числа запасов, отрабатываемых подземным способом). В Печорском бассейне - около 36 млн т угля.

В целом условия залегания пологих пластов рассматриваемой мощности являются благоприятными. Глубина горных работ изменяется от 200 до 1200 м. Природная газоносность изменяется от 0 до 25 м3/т - около 30 % шахтопластов имеют природную газоносность более 15 м3/т. Обрушаемость пород основной кровли - от легко до труднообрушаемой, в том числе легко и средней обрушаемо-сти составляют 85 %. Сопротивляемость угля резанию не превышает 300 кН/м, а в 88 % случаев она изменяется от 120 до 250 кН/м.

Незначительный объём добычи из данной группы пластов (5^6 млн т/год) объясняется отсутствием надежных и высокопроизводительных комплексов для их отработки. Выемка пластов с применением механизированных комплексов, предназначенных для работы в диапазоне мощностей 0,9^ 1,4 м, ведется с применением в основном комплексов типа: 2КД90Т (6 лавокомплектов),

1КМ88 (5), 1КД90 (3), ДФ (4), 1КМ103 (3). Причем ни один комплекс не работает в предназначенном диапазоне 1,0^ 1,4 м, при выемке пластов меньшей мощности осуществляются присечки боковых пород, что резко увеличивает зольность добываемого угля и ускоряет износ элементов комплекса. Применяемые крепи имеют в большинстве своем низкое сопротивление 40-87 т/м2. Несмотря на невысокое сопротивление, данные крепи имеют достаточно высокое удельное давление на почву пласта - 2,2^3,0 МПа.

Рассматриваемые пласты отрабатываются узкозахватными комбайнами Российского (Украинского) производства: 1К101У - 30 %; 1ГШ-68 - 25 %; К103М -15 %; РКУ10 - 15 %; КШ1КГУ, Кв8-245 (Польша) - 10 % и одной струговой установкой 1СН-99. При этом нагрузка на очистной забой, как при комбайновой, так и при струговой выемке является низкой и составляет - 500-1200 т/сут.

конвейер типа Кабелеукладчнк

"Анжсра"-26 Быстрохолная

со скалывающим лемехом выемочная машина (БВМ)

Рис. 1. Быстроходная выемочная машина (БВМ) в увязке с крепью МП 06/15 и конвейером типа «Анжера»-26

Практика отработки пологих угольных пластов мощностью 09^1,4 м шнековыми комбайнами показала ряд серьёзных недостатков, снижающих эффективность горных работ и ухудшающих условия труда в очистном забое: высокое пылеоб-разование и связанное с ним увеличение риска для здоровья горнорабочих и опасности взрывов пылеметановоздушных смесей; высокий удельный расход электроэнергии; излишнее переизмельчение угля шнеками, приводящее к более интенсивному пылеобразованию и снижающее экономический эффект от добычи угля.

В струговых установках эти недостатки отсутствуют, однако их отличает низкая надежность и ресурс; низкий коэффициент машинного времени, не превышающий в среднем 0,2; существенные ограничения по сопротивляемости угля резанию; значительные трудности при работе на пластах со сложной гипсометрией и мелкоамплитудной нарушенностью.

В настоящее время ИГД им. А. А. Ско-чинского совместно с ПНИУИ разработана принципиально новая отечественная технология ведения очистных работ с комплексом КМБМ, позволяющая во многом устранить перечисленные выше не-

достатки, присущие комбайновой и струговой технологиям выемки и вместе с тем совместить положительные качества этих технологий при отработке пологих пластов мощностью 0,9^ 1,4 м.

В состав комплекса КМБМ входят (рис. 1): механизированная крепь, быстроходная выемочная машина БВМ с малым захватом; лавный скребковый конвейер со скалывающе-погрузочным лемехом; электрооборудование; крепь сопряжения; насосная и магнитная станции [1].

Быстроходная выемочная машина (рис. 2) состоит из двух корпусов (центрального и электроблока), поворотного редуктора и фрезы.

В центральном корпусе размещается электродвигатель АКВ 250Ь4 мощностью 150 кВт и элементы систем гидравлики и оросительного устройства. Опорами центрального корпуса служат 4 колеса: две опоры с забойной стороны разнесены и имеют со стороны забоя упорный буртик; две опоры со стороны завала сближены и располагаются в одном блоке с упорными роликами, ограничивающими перемещение БВМ в сторону забоя. На этом же блоке имеются захваты для установки тяговой цепи. Система подачи БВМ - цепная с вы-

/

не более 3000 \

1—1П 1 rnJI 1 Г~1

, _ м

■ і ■ і — і і \ Г .

Рис. 2. Быстроходная выемочная машина (БВМ)

несенными за пределы лавы приводами подачи.

Поворотный редуктор служит для передачи крутящего момента от двигателя, размещения и управления положением фрезы и крепится к центральному корпусу БВМ двумя цапфами.

Фреза служит для разрушения горного массива и не является погрузоч-ным органом. На рис. 3 показаны два варианта конструкции фрезы. Вариант 1 - конструкция

ПНИУИ - снабжена поворотными резцами производства фирмы "PIGMA GRAND" с конструктивным вылетом 90 мм. Для фронтальной зарубки фреза имеет резцы и внутреннее заглубление. Фреза снабжена системой искровзрывобезопасного орошения с подачей воды на след резания каждого резца. Вариант 2 - конструкция ИГД им. А.А. Скочинского [2], отличительными особенностями которой от варианта ПНИУИ являются: более

6)

А-А

О

о

сг>

Рис. 3. Исполнительный орган БВМ (фреза): а) конструкция ПНИУИ; б) конструкция ИГД

прочная монолитная конструкция; рациональное соотношение кутковых и рядовых резцов (1:1,5 вместо 2:1), что ведет к меньшему удельному расходу электроэнергии, переизмельчению угля и образованию пыли; применение четырех линий резания вместо трех, что снижает скорость резания и число оборотов фрезы при одинаковой скорости подачи и ведет к улучшению сортности.

В комплексе КМБМ применен т.н. струговый конвейер - с дополнительным гидроцилиндром, позволяющим управлять конвейером в вертикальной плоскости с целью прижатия носка конвейера к почве и исключения его всплытия.

Предлагаемая компоновка БВМ обоснована анализом аналогичных конструкций, прежде всего конструкции комбайна "Колмил" фирмы "Лонг-Эрдокс" (США), а

Рис. 4. Схема подготовки и отработки выемочного столба с делением лавы на две независимо проветриваемые части

также конструкций комбайнов ККЛ для комплекса 2КМКЛ разработанного ИГД им. А.А. Скочинского и ОАО "ПНИУИ" ранее и по результатам приемочных испытаний рекомендованного к серийному производству.

Возможны две схемы очистных работ с применением комплекса КМБМ.

1. Выемка угля в лаве ведется только с применением БВМ, вначале вынимается полоса угля шириной 0,3-0,4 м и высотой 0,9 м, а затем обратным ходом вынимается земник. Секции крепи перемещаются к новому забою после выемки двух стружек (0,6-0,8 м) одновременно в двух-трех точках. При электрогидравли-ческом управлении секциями скорость крепления может достигнуть 25 м/мин. Но для этого в лаве необходимо иметь три трубопровода: два напорных, один сливной и две рабочие маслостанции. Такая технология возможна при породах кровли средней устойчивости. При наличии трещиноватых неустойчивых пород кровли следует применять выдвижные верхняки. При выдвижении верхня-

ков в двух-трех точках скорость крепления может достигнуть 35-40 м/мин.

2. Быстроходной выемочной машиной вынимается верхняя часть пласта на величину диаметра фрезы. Оставшийся у почвы уступ высотой до 0,5 м скалывается вслед за проходом БВМ скалывающе-погрузочным лемехом, установленным с забойной стороны лавного скребкового конвейера, находящегося в состоянии постоянного подпора на забой. Погрузка отбитого фрезой угля и образующегося в результате скалывания осуществляется скребковым конвейером.

Основной системой разработки при применении комплекса оборудования КМБМ являются длинные столбы по простиранию с отработкой их лавами длиной от 50 до 250 м. Длина выемочных столбов может составлять от 500 до 4000 м. Комплекс КМБМ можно применять в лавах действующих технологических схем длиной 200 м, а также системе разработки длинными столбами по восстанию. Для газоносных пластов предлагается технологическая схема выемки с

промежуточным штреком, проводимым в пределах выемочного столба и погашаемого одновременно с его отработкой лавой (рис. 4). Свежий воздух подается по двум крайним штрекам, что позволяет в два раза повысить количество воздуха в лаве. Если протяженность частей лавы примерно одинакова, то удвоение количества воздуха позволит в два раза повысить допустимую нагрузку на лаву по метану, выделяющемуся из пласта и отбитого угля. Условия применения данной схемы: мощность пласта 1,0-2,5 м; угол падения - 0-18°; газоносность пласта - более 15 м3/т.

Выполненные расчеты показали, что применение комплекса КМБМ с относительно небольшой установленной мощностью входящего в него оборудования может обеспечить нагрузку на забой в пределах 3-ь7 тыс.т/сут в зависимости от мощности пласта и числа БВМ в лаве.

Значительный эффект в результате применения предлагаемой технологии

1. Измалков А.В., Лаврухина Л.Я., Попов С. Ф., Лиманский А.В. Перспективы развития высокопроизводительных энергосберегающих технологий выемки пологих пластов на шахтах России // Техника и технология открытой и подземной разработки месторождений: Науч. сообщ. / ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского. - М., 2004. -Вып.328. - С.65-73.

может быть получен благодаря применению БВМ с малым захватом за счет снижения энергоемкости разрушения угля, почти приближающейся к показателям при струговой выемке, а также снижения энергоемкости при перемещении БВМ по ставу конвейера за счет принципа качения, применяемого при перемещении БВМ, вместо применяющегося в узкозахватных комбайнах и стругах способа перемещения трением по скребковому конвейеру.

В заключении необходимо отметить, что применение БВМ в составе очистных комплексов позволит более эффективно переходить очистными забоями мелкоамплитудную внутристолбовую нару-шенность, особенно в случае создания исполнительного органа типа "фреза" со сменным режущим инструментом, предназначенным для выемки относительно крепких боковых пород в зоне выявленной нарушенности в процессе ведения очистных работ.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Брайцев А.В., Лиманский А.В. Фрезерный очистной комбайн типа КСМ с захватом 0,3-0,4 м для длинных очистных забоев// Техника и технология открытой и подземной разработки месторождений: Науч. сообщ. / ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского. - М., 2005. - Вып.329. - С.71-77.

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

Лиманский А.В. -аспирант, младший научный сотрудник лаборатории «Технология и механизация горных работ» ННЦ ГП - ИГД им А.А. Скочинского.

'S'-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.