книги из ГПНТБ / Оценка технико-экономической эффективности работы очистных и подготовительных забоев шахт

О Н К Р Е Т Н А Я

Е Г Ч К О Н О М И К А ff Алля ГОРНЯКОВ

ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ

ЗАБОЕВ ШАХТ,

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А » М о с к в а "1973

ВВ Е Д Е Н ИЕ

Впериод научно-технической революции в нашей стране угольная промышленность, как и все отрасли на­ родного хозяйства СССР, характеризуется интенсивным развитием. В Директивах XXIV съезда КПСС по пяти­ летнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. предусмотрено довести добычу угля в

1975 г. до 685—695 млн. т и повысить производитель­ ность труда в угольной промышленности примерно в 1,4 раза.

Вэти годы должно быть в основном завершено тех­ ническое перевооружение угольных предприятий на ос­ нове комплексной механизации и автоматизации процес­ сов добычи угля и концентрации производства.

Воснове дальнейшего развития угольной промыш­ ленности лежит ускорение технического прогресса пу­ тем создания новой и совершенствования действующей техники и технологии производства, широкой модерниза­ ции и реконструкции шахтного фонда, улучшения труда шахтеров и повышения его производительности.

Важным условием обеспечения высокой эффектив­ ности производства является комплексное решение во­ просов технического прогресса и достижение высокого технического уровня на всех процессах производства, особенно на очистных и подготовительных работах, на долю которых приходится соответственно 30,7 и 14,6% общей трудоемкости работ на шахтах.

Повышение эффективности производства в очистных и подготовительных забоях прежде всего будет обеспе­ чено за счет осуществления комплексной механизации и автоматизации в самых разнообразных горногеологиче­ ских условиях, повышения уровня концентрации работ и резкого сокращения тяжелого ручного труда.

К. настоящему времени вопросы комплексной меха­ низации с наибольшей полнотой решены при добыче уг­ ля на пологих и наклонных пластах средней мощности, где требуется навалка угля.

В связи с ростом значения в обще.й структуре добы­ чи угля разработки тонких пластов возникает необхо­ димость решения проблемы создания эффективных средств комплексной механизации и технологии для этих условий, особенно для разработки весьма тонких пла­ стов, в которых сосредоточены значительные запасы цен­ ных коксующихся углей и антрацитов.

При разработке мощных пологих пластов получили развитие слоевые системы разработки с обрушением кров'ли с использованием модернизированных средств комплексной механизации, созданных для пластов сред­ ней мощности.

При разработке крутых пластов во всем диапазоне мощностей отсутствуют эффективные средства комплекс­ ной механизации. Хотя в дальнейшем не предполагается увеличение удельного веса добычи угля на крутых пла­ стах, однако объем ее будет значительным, и вопросы совершенствования техники и технологии на крутых пластах сохранят свое значение.

Из анализа геологических запасов угля следует, что около 45% их в Донецком бассейне сосредоточено в пла­ стах, залегающих иа глубине свыше 600 м. Рассмотре­ ние наиболее перспективных участков, на которых пред­ полагается строительство новых шахт, показывает, что около ZU этих участков имеют верхнюю границу запа­ сов на глубине 500—600 м.

С ростом глубины разработки возрастут трудности ведения горных работ, повысится опасность, обусловлен­ ная усилением проявления горного давления, газовыде­ ления, температуры горных пород, усилится пучение (выжимание) пород в горных выработках. Все это по­ требует более совершенных техники и технологии при подземной добыче угля.

Так, например, в области борьбы с проявлением гор­ ного давления возникает проблема перехода к приме­ нению более податливой крепи для выработок, повыше­ нию ее несущей способности. На глубоких горизонтах разгрузка угольных пластов и выработок должна дости­ гаться совершенствованием планировки горных работ и применением специальных способов охраны выработок.

Изменение физико-механических свойств углей и бо­ ковых пород должно быть учтено при выборе парамет­ ров исполнительных органов выемочных и проходческих машин для повышения их производительности, установ­ ления области эффективного применения средств меха­ низации в очистных и подготовительных забоях, а так­ же для выбора наилучших способов управления горным давлением.

Исследования, проведенные ИГД им. А. А. Скочинского и угольными институтами в бассейнах, показыва­ ют, что 2 / 3 разрабатываемых в настоящее время уголь­ ных пластов характеризуются углями слабыми, средней крепости и выше средней крепости (сопротивляемостью резанию до 240 кгс/см).

Увеличение глубины разработки сопровождается не­ которым снижением сопротивляемости угля резанию и увеличением крепости горных пород в связи с большой степенью их метаморфизма. В связи с этим при создании' выемочной техники для очистных работ в будущем сле­ дует считать конструирование машин для разработки пластов с сопротивляемостью резанию 180—240 кгс/см, а для подготовительных работ — создание проходческих

Высокая газообильность угольных шахт оказывает прежде всего отрицательное влияние на рост нагрузки на очистной забой.

Для различных месторождений угля имеются свои закономерности изменения газоносности пластов, что необходимо учитывать при дальнейшем развитии техни­ ки и технологии.

мерная стабилизация газоносности. Вторая зона — дега­ зированные пласты, к которой относится 20—25% раз­ рабатываемых шахтных полей. Третья зона — переход­ ная, территориально находящаяся между первой и вто­ рой зонами, в которой с увеличением глубины разра­ ботки более 200—250 м природная газоносность пластов снижается. Эта зона составляет около 10% площади разрабатываемых шахтных полей.

В Кузнецком бассейне наиболее газоносные пласты характерны для Ленинско-Кузнецкого, Осинниковского

и Прокопьевско-Киселевского районов. С ростом глуби­ ны разработки газоносность будет увеличиваться.

Для Карагандинского бассейна характерна малая глубина зоны газового выветривания. Интенсивное по­ вышение газоносности (до 10—12 м3 /т на 100 м увели­ чения глубины) отмечается на глубине 250—350 м от поверхности. С увеличением глубины разработки ин­ тенсивность газоносности снижается. На глубине 500— 800 м она составляет "20—25 м3 /тт достигая на отдель­ ных участках 30—40 м3 /т.

ВПечорском бассейне наиболее газоносными яв­ ляются пласты Воркутинского месторождения, которые характеризуются малой глубиной зоны газового вывет­ ривания (30—150 м) и быстрым нарастанием газонос­ ности пластов примерно до глубины 250—350 м с по­ следующим снижением темпов роста.

Всвязи с изменением газоносности угольных место­ рождений следует оценивать возможность получения высоких нагрузок на очистной забой при создании и со­ вершенствовании техники и технологии очистных работ.

Наиболее трудные условия для достижения высоких нагрузок по условиям газового фактора создаются при разработке тонких пластов в забоях, оборудованных ме­ ханизированными комплексами, из-за ограниченного поперечного сечения очистного забоя. Исследования по­ казали, что для условий разработки тонких газоносных пластов рост нагрузки ограничивается при газообильно­ сти более 10—12 м3 /т.

При внедрении высокопроизводительной техники не­ обходимо осуществлять мероприятия по дегазации угольных пластов и выработанного пространства.

На угольных шахтах СССР в настоящее время при­ меняются почти все известные в мировой практике мето­ ды дегазации разрабатываемых пластов, смежных пла­ стов и пропластков, выработанного пространства.

В будущем газоносность разрабатываемых пластов будет увеличиваться, в связи с чем несколько возрастет (до 50—55%) число сверхкатегорных шахт. Для обес­ печения высоких нагрузок и роста производительности труда в очистных забоях необходимо снизить газовыде­ ление в среднем до 15—20 м3 /т. С этой целью необхо­ димо расширить область применения ныне существую­ щих способов дегазации и повысить их эффективность.

Эффективность дегазации в настоящее время не превы­ шает 40—50% по участку (при комплексном примене­ нии всех способов). Для снижения газообильности до 15—20 м3 /т эффективность дегазации по очистному уча­ стку должна быть не менее 60—70%.

С ростом глубины разработки во всех основных угольных бассейнах СССР увеличивается число шахт, разрабатывающих выбросоопасные пласты. Так, напри­ мер, с 1960 по 1970 г. число шахт, разрабатывающих вы­ бросоопасные пласты, увеличилось с 70 до 124. Особен­ но интенсивно росло число таких шахт в Донецком (с 59 до 92) и Кузнецком (с 4 до 13) бассейнах. Наиболее опасным по внезапным выбросам угля и газа является Донецкий бассейн.

Основными способами борьбы с внезапными выбро­ сами угля и газа в очистных и подготовительных забоях являются опережающая отработка защитных пластов, бурение опережающих скважин, увлажнение угольного массива; при проведении подготовительных выработок по тонким пластам — сотрясательное взрывание и комбай­ новая проходка.

В дальнейшем для повышения безопасности работ на угольных шахтах необходимо создать технические сред­ ства для эффективной разработки пропластков малой мощности (от 0,2 м) в качестве защитных.

Большое влияние на эффективность разработки угольных месторождений оказывают условия залегания угольных пластов (угол падения и мощность). Уголь­ ные месторождения СССР по условиям залегания пла­ стов весьма разнообразны. Разрабатываемые пласты имеют мощность от 0,5 до 20 м и углы падения от 0 до 90°.

В 1970 г было добыто 83,8% угля из пологих и на­ клонных пластов (где требуется навалка угля), в том числе из пластов средней мощности (1,2—3,5 м) 45,6% и из тонких пластов (до 1,2 м) 29,7%.

Данные о распределении добычи угля в 1970 т. по условиям залегания, пластов (% к общей добыче угля) приведены в табл. 3.