3. Выемка угля в очистных забоях

3.I. Общие сведения

Выемка угля может осуществляться механическими способами (исполнительными органами горных машин), при помощи взрывных работ, гидравлическим, механогидравлическим и механовзрывным способами. Выбор способа выемки прежде всего зависит от свойств и состояния пласта полезного ископаемого и окружающих пород, наличия технических средств, требований, предъявляемых к каче­ству полезного ископаемого, а также затрат на выемку. Большое влияние на выбор способов выемки оказывает устойчивость пород кровли и почвы. Если усилия, развиваемые выемочными машинами, недостаточны для разрушения угля, производится подготовка пласта к выемке, которая заключается в их предварительном рыхлении с помощью взрывных работ. Однако часто по условиям пылегазового режима взрывные работы не могут применяться.

Процесс выемки включает в себя не только разрушение пласта, но и погрузку полезного ископаемого. Эти процессы могут выпол­няться либо одной, либо разными машинами, одновременно или последовательно в зависимости от горно-геологических условий и технологии очистных работ. На крутых пластах отсутствует необ­ходимость в погрузочных работах и выемка заключается лишь в раз­рушении угля. То же можно сказать о гидравлическом способе до­бычи, где погрузка заменяется гидросмывом угля.

Наиболее широкое распространение получила выемка угля меха­ническим способом. Она осуществляется с помощью комбайнов, стру­гов, бурошнековых установок, отбойных молотков и угольных пил.

Выемка полезного ископаемого осуществляется или в длинных очистных забоях, или в коротких забоях — камерах, заходках. В отечественной практике наибольшее распространение получили длинные очистные забои. В зависимости от способа выемки очистные забои могут иметь прямолинейную или уступную форму.

Различают широкозахватную и узкозахватную выемку. Широко­захватной называют выемку, при которой разрушение угольного массива осуществляется полосами шириной более 1 м. Выемка, при которой разрушение угля производится полосами шириной менее 1 м, называется узкозахватной. В некоторых случаях выделяют выемку с шириной захвата 0,2—0,5 м и называют ее малозахватной.

В связи с тем что отжим угля наиболее интенсивно проявляется у кромки забоя, большое значение имеет не только разделение выемки на широкозахватную и узкозахватную, но также и ширина захвата в пределах узкозахватной выемки.

Разновидность узкозахватной выемки, при которой разрушение угля производится стругом, движущимся вдоль забоя и срезающим стружку шириной 0,1—0,2м, называют струговой выемкой.

Разрушение полосы угольного пласта в очистном забое может осуществляться одновременно по всей длине забоя или же в одной точке, перемещающейся вдоль линии очистного забоя.

Выемка, при которой исполнительный орган обрабатывает всю поверхность забоя, а направление выемки угля совпадает с направле­нием подвигания забоя, называется фронтальной. Эта схема позво­ляет осуществить поточную организацию работ с минимальным числом операций по лаве и высокой степенью механизации.

Выемка, при которой разрушение полосы угля производится маши­ной, передвигающейся вдоль забоя перпендикулярно к его подвиганию, называется фланговой. Фланговая схема характеризуется малооперационностью, позволяет совмещать основные процессы в лаве, способствует применению высокопроизводительных пере­движных механизированных крепей. В отличие от фронтальной схемы работ в этом случае не обеспечивается поточная выемка, однако при наличии самозарубающихся комбайнов время на концевые опе­рации сводится к минимуму. Поэтому в настоящее время фланговая выемка нашла более широкое применение.

Возможна комбинированная выемка, при которой самозарубка производится в направлении подвигания забоя, а непосредственно, выемка — в перпендикулярном направлении.

Узкозахватные выемочные машины, работающие по фланговой схеме, могут быть разделены на два типа: одностороннего действия с холостым перегоном после выемки полосы угля и челноковые, производящие выемку угля в обоих направлениях.

Возможны различные схемы расположения выемочной машины и забойного конвейера относительно друг друга и забоя:

1) комбайн располагается на первой (машинной) дороге, а кон­вейер на второй;

2) комбайн и конвейер располагаются на первой дороге;

3) конвейер располагается на первой дороге, а комбайн осу­ществляет выемку угля в лоб уступа (комбайны БКТ и 2УК);

4) комбайн работает с рамы забойного конвейера, располага­емого у забоя (комбайны БК-52, 2К-52, 1К-101 и МК-67).

Первая схема является обычной при применении шитюкозахватных комбайнов и разборных конвейеров. Она не обеспечивает более рациональную узкозахватную выемку, и поэтому в настоящее время область ее применения сокращается.

Вторая схема представляет собой улучшенный вариант первой благодаря отсутствию ряда крепи между корпусом комбайна и за­бойным конвейером. Однако исключение первого ряда крепи свя­зано с резким увеличением площади обнажения кровли и, следовательно, ограничивает область применения комбайнов по фактору устойчивости боковых пород.

При третьей схеме в значительной степени улучшаются условия погрузки отбитого угля на конвейер, что обусловливает уменьшение объема ручных работ, при этом создаются благоприятные условия для обеспечения постоянства захвата комбайна. Основные недостатки этой схемы: значительное обнажение кровли в месте работы комбайна, что снижает область ее применения по фактору устойчивости боковых пород: значительные трудности с управлением комбайном в условиях пластов с неспокойным залеганием.

Четвертая схема в настоящее время нашла наиболее широкое применение. При этой схеме обеспечивается направленное перемеще­ние комбайна, улучшаются условия погрузки разрушенного и само-обрушающегося угля. Благодаря этому возможна выемка угля при больших скоростях подачи. Кроме того, совмещение комбайновой и конвейерной дороги позволяет уменьшить необходимую ширину призабойного пространства и улучшить условия применения пере­движных механизированных крепей. Существенным недостатком этой схемы является сложность размещения на пластах мощностью менее 0,8 м комбайна на конвейере с оставлением между ними за­зора, достаточного для прохода крупных кусков угля.