
- •1.2. Современное состояние и пути совершенствования технологии подземной разработки угля
- •1.3. Основные принципы совершенствования технологии производственных процессов в угольных шахтах
- •II.2. Основные технологические свойства массива пород
- •II.3. Структура и слоистость массива пород
- •II. 4, Трещиноватость горных пород
- •II.5. Устойчивость обнажений горных пород
- •II.6. Обрушаемость кровли угольных пластов
- •II.7. Свойства угольного пласта как объекта разрушения
- •II.8. Зона отжима угля и ее определение
- •II.9. Свойства угольного пласта в зоне отжима
- •11.10. Влияние основных горнотехнических факторов
- •III.2. Технологические параметры очистных комбайнов
- •III.3. Выемка угля комбайном
- •III.5. Определение производительности очистных комбайнов
- •111,6. Общие сведения о выемке угля , с помощью стругов
- •III.8. Процесс выемки угля стругами
- •III.9. Скрепероструги
- •III. 10. Процесс бурения при выемке угля буровзрывным способом
- •111.11. Методы взрывных работ
- •IV.2. Индивидуальные призабойные крепи
- •IV.3. Посадочные крепи
- •IV.4 Верхняки призабойной крепи
- •IV.5. Механизированные крепи
- •IV.6. Щитовые крепи
- •5 М). Каждая секция состоит из
- •IV.7. Крепи сопряжений
- •Iy.8. Процессы взаимодействия крепи с массивом пород
- •IV.9. Влияние производственных процессов на взаимодействие крепи с породами кровли
- •IV. 10. Выбор типоразмеров крепи и паспорта крепления
- •IV.11. Выбор типоразмеров механизированных крепей
- •IV.12. Процесс крепления очистного забоя
- •46 Тс/м2 уменьшает опускание кровли на 10%, а до 60 тс/м2—
- •V.2,2. Крутые пласты
- •V.2.3. Применение гибких перекрытий
- •V.2.4. Полное обрушение при щитовой выемке
- •V.3. Частичная закладка
- •V.4. Плавное опускание кровли
- •V.5. Удержание кровли на кострах
- •V.6.4. Пневматическая закладка
- •V.6.5. Гидравлическая закладка
- •V.6.6. Твердеющая закладка
- •V.6.8. Выбор способа закладки
- •VI.2. Передвижение комбайнов в подготовленную нишу
- •VII.2. Демонтаж комплексов
- •VII.3. Монтаж щитовых перекрытий
- •VIII. Взаимная увязка процессов очистных работ
- •VIII.2. Увязка процессов очистных работ на пологих пластах
- •VIII.3. Увязка процессов очистных работ на крутых пластах
- •IX. 1.2. Анализ технологической схемы
- •IX.2.2. Применение комплексов с крепями поддерживающего типа
- •IX.2.3. Применение комплексов с крепями оградительно-поддерживающего типа
- •IX.2.4. Применение комплексов с крепями поддерживающе-оградительного типа
- •IX.2.5. Применение комплексов с крепями оградительного типа
- •IX.3.2. Применение струговых установок в лавах, оборудованных индивидуальной крепью
- •IX.3.3. Применение струговых установок с механизированными крепями
- •X. Технологические схемы очистных работ на крутых и наклонных пластах
- •X.4. Основные направления развития комплексно-механизированной технологии очистных работ на мощных и средней мощности крутых пластах
- •XI.2. Технологические схемы очистных работ
- •XI.3. Область применения
- •XII.2. Технология бурошнековой выемки
- •XII.3. Технико-экономические показатели и область применения бурошнековой выемки
- •XIII.2. Гидравлическая выемка угля
- •XIII.3. Механогидравлическая выемка угля
- •XIII.4. Гидромеханическая выемка угля
- •XIII.5. Взрывогидравлическая выемка угля
- •XIII.6. Технология проведения подготовительных выработок на гидрошахтах
- •XIII.9. Технико-экономическая эффективность гидродобычи
- •XIV.2. Методы организации очистных работ
- •XV.2. Участковый транспорт
- •IHa рис. XV. 1 показана схема транспортирования конвейером 1лт100 при отработке этажа в бремсберговом поле одиночными лавами по падению с нагрузкой на забой до 2000 т/сут.
- •XV.3. Магистральный транспорт
- •XV.4. Обеспечение высокой надежности транспортных процессов
- •XVI.2. Определение объемов ремонтных работ
- •Xvuo) для почвы
- •XVI.3. Организация ремонтных работ
- •XVII. 1.2. Метаноносность угольных пластов
- •Xvi1.1.3. Рудничная пыль
- •XVII. 1.4. Температура воздуха
- •XVII.2. Процесс проветривания очистных выработок
- •XVII.2.1. Проветривание при обычных способах добычи угля и протяженных очистных забоях
- •XVII.2.2. Проветривание при гидравлической добыче угля
- •XVII.2.3. Схемы 'проветривания при высоких скоростях подвигания очистного забоя
- •XVII.3.2. Дегазация неразгруженных угольных пластов
- •XVII.3.3. Дегазация подрабатываемых в надрабатываемых угольных пластов
- •XVII.3.4. Дегазация выработанных пространств
- •XVII.4.3. Проветривание очистных забоев
- •XVIII.2.2. Погрузка угля в железнодорожные полувагоны
- •XVIII.2.3. Аккумуляция и складирование угля
- •XVIII.3. Породный комплекс
- •XVIII.4. Комплекс обмена и откатки вагонеток в надшахтных зданиях
- •XVIII.6. Склады лесных крепежных материалов
- •XIX.2. Комплексные критерии надежности
- •XIX.3. Моделирование процесса механизированного крепления аналитическим методом с учетом надежности
- •IXIX.43)
- •XIX.4. Комплексный расчет надежности технологического процесса выемки угля по техническим факторам *
- •XIX.5. Проектирование организации труда в очистных забоях
- •XXI.2. Определение экономической эффективности технологических схем
- •1) Как изменение годовой суммы амортизации основных фондов, начисляемой по потонным ставкам, если она не вошла в состав затрат, определяющих себестоимость угля:
- •2) В направлении изменения выручки от реализации угля при валовой выемке горной массы в подготовительных выработках со-смешанным забоем:
- •377 Закладка:
УДК 622.272.06 (075.8)
Бурчаков А. С., Гринько H. К., Черняк И. Л. Процессы подземных горных работ. Изд. 2, перераб. и доп. M., «Недра». 1976. 408 с*
В книге рассмотрен комплекс производственных процессов, выполняемых при подземной разработке пластовых месторождений: технологические схемы очистных работ в различных горно-геологических условиях, процессы подземного транспорта, поддержания выработок, проветривания, борьбы с газом и пылью. Приведены также данные по проектированию отдельных процессов на угольных шахтах и по рациональной организации работ. По сравнению'с первым изданием книга коренным образом переработана: в соответствии с новой программой изменена структура книги, отдельные технологические процессы рассмотрены в пределах выемочного поля, а затем по шахте в целом. Показана взаимосвязь процессов в общей технологической цепи шахты. Книга предназначена в качестве учебника для студентов горных вузов и факультетов, обучающихся по специальности «Технология и комплексная механизация подземной разработки месторождений полезных ископаемых». Табл. 47, ил. 166, список лит. — 72 назв.
Предисловие
В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы» намечено увеличение добычи угля в 1980 г. до 790—810 млн. т. Для ускорения темпов роста добычи и дальнейшего повышения эффективности работы угольной промышленности предусмотрены широкие масштабы совершенствования техники и технологии ведения работ. Решение этих задач в значительной степени зависит от качества подготовки кадров.
- В целях совершенствования программы обучения в горных вузах Министерством высшего и среднего специального образования СССР утвержден новый учебный план специальности 0202, в который, в частности, включен курс «Процессы подземных горных работ». Изучение этого курса должно вооружить студентов научно обоснованными методами ведения производственных процессов как в отдельных звеньях технологической схемы шахты, так и в их совокупности. Методы эти рассматриваются в зависимости от горно-геологических, горнотехнических и социально-экономических факторов.
В результате быстрого развития техники и в связи с разнообразием горно-геологических условий залегания угольных пластов разработано большое число способов и схем выполнения как етдель-ных процессов, так и их совокупности, причем технологические схемы все время совершенствуются, менее эффективные заменяются более эффективными. В связи с этим авторы стремились изложить в учебнике основы, которые являются относительно стабильными и изменяются >в меньшей степени, чем техника выполнения отдельных процессов и операций.
При работе над курсом авторы считали, что основной особенностью процессов подземных горных работ является их неразрывная связь со свойствами объекта (угольного пласта), а также окружающих его пород. Поэтому технологические процессы рассматриваются в связи и во взаимодействии с окружающими породами.
В отличие от учебника «Технология, механизация и автоматизация производственных процессов подземных разработок», изданного в 1968 г., в данном учебнике излагаются лишь основные технологические характеристики горных машин, так как изучение конструкций машин и приемов их обслуживания и управления ими предусмотрено специальными дисциплинами.
При рассмотрении отдельных процесов и технологических схем сделана попытка систематизировать их и показать их взаимосвязь. Авторы стремились изложить научные и методические принципы выполнения процессов и иллюстрировать их конкретными примерами работы, дать способы расчета рациональных параметров для конкретных горно-геологических условий с учетом надежности процессов, а также осветить способы проектирования процессов и определения их экономической эффективности.
В подготовке рукописи и подборе материалов большую помощь авторам оказали кандидаты техн. наук Б. Д. Терентьев, М. Г. Котов, А. И. Шарков, Е. В. Шибаев.
Авторы искренне признательны рецензентам профессорам докторам технических наук С. С. Квону и В. А. Мичкову и всем специалистам, высказавшим свои замечания, при просмотре рукописи.
I. Современное состояние и пути совершенствования технологии подземной добычи угля
1.1. Общие положения
Под технологией добычи угля понимается совокупность производственных процессов, осуществляемых в определенной последовательности в пространстве и времени с целью получения готовой продукции.
Процесс труда, имеющий определенное технологическое и организационное содержание, направленный на создание конкретных материальных благ и характеризующийся постоянством главного предмета труда, называется производственным п р о -ц е ссо м.
Производственный процесс представляет собой совокупность рабочих процессов.
Рабочий процесс — четко очерченная и отличающаяся по своей организационной структуре и технологическому содержанию часть работы (например, возведение призабойной крепи). Рабочие процессы, в свою очередь, делятся на операции.
Операция — совокупность рабочих действий (приемов), характеризующаяся однородностью технологического содержания, единством и неизменностью исполнителей, рабочего места, оборудования и рабочих приспособлений. Операции делятся на основные, вспомогательные и подготовительно-заключительные.
Основные операции вносят изменения в форму, положение или состояние объекта работы (предмета труда). Они определяют содержание и конечную цель процесса.
Вспомогательные операции сопутствуют основным, но не вносят изменений в форму, положение или состояние предмета труда (замена зубков на исполнительном органе комбайна, зачистка лавы и др.).
Подготовительн о-з аключительные операции связаны с подготовкой и уборкой рабочего места и оборудования в начале и конце смены или с завершением работы в течение смены (прием и сдача смены, осмотр и приведение в безопасное состояние рабочего места и др.).
Добыча угля в шахте складывается из большого числа взаимосвязанных процессов, последовательность выполнения которых представляет собой технологическую схему производственных процессов шахты.
Эти процессы, различающиеся по назначению, средствам механизации и условиям выполнения, подразделяются на главные и вспомогательные. К главным относятся процессы очистных работ, транспортирование в пределах выемочного поля и по магистральным
выработкам, а также подъем. Вспомогательными производственными процессами являются: проведение и поддержание подготовительных выработок, проветривание, водоотлив, осушение, кондиционирование воздуха и дегазация.
Рис. 1.1. Схема процессов, выполняемых в шахте
Число вспомогательных процессов в технологической схеме шахты и их характер не изменяют основы технологической схемы. Будет ли система водоотлива централизованной, привязанной к околоствольному двору, или участковой, с выдачей воды по скважинам, будут ли вестись подготовительные работы машинным или буровзрывным способом — основа технологической схемы сохранится прежней. Однако отдельные звенья оказывают существенное влияние на функциональную характеристику технологической .схемы. Так, система проветривания горных выработок непосредственно
влияет на ведение очистных работ, зачастую ограничивая интенсивность выемки угля, изменяя транспортную систему на участке, допуская или отвергая какой-либо способ выемки. Примерно то же можно сказать о проведении горных выработок, поддержании в рабочем состоянии капитальных и подготовительных выработок и др. Отдельные процессы группируются по месту их выполнения. По этому признаку можно выделить три уровня производственных процессов шахты (рис. 1.1).
Первым уровнем является выемочное поле, главными процессами
в котором являются работы, выполняемые в очистном забое, и транспортирование в выемочном поле. Вспомогательными процессами являются проведение и поддержание выработок, а также их провет-
'ривание и осушение.
Вторым уровнем являются магистральные выработки, около-
ствольные дворы и стволы. Здесь главными являются процессы транспортирования по наклонным и горизонтальным выработкам и в околоствольном дворе и подъем. Вспомогательными процессами являются водоотлив, проветривание и ремонт выработок.
Третьим уровнем является поверхность шахты, главными про-
цессами на которой являются транспортирование породы и процессы на складах.
Технологические схемы производственных процессов могут изменяться как при изменении горно-геологических условий, так и средств
. механизации.
В зависимости от комбинации способов выемки и крепления технологическая схема производственных процессов в очистном забое будет различна. Еще более разнообразны возможные сочетания процессов, если рассматривать их применительно к выемочному полю или по шахте в целом.
В зависимости от горно-геологических условий изменяются способы и средства выполнения как главных, так и вспомогательных процессов. При этом изменяется и трудоемкость их выполнения. Если принять трудоемкость работ по добыче за 100%, то затраты труда на отдельные процессы составляют (средние данные по шахтам СССР на 1/I 1975 г.):
|
Трудоемкость, % |
|
Добыча угля |
100 |
|
Подземные работы . ............ |
795 |
|
В том числе: ...................... |
|
|
очистные работы .................. |
301 |
|
подготовительные работы ......... |
167 |
|
подземный транспорт ..... .......... |
114 |
|
содержание и ремонт выработок и откаточных путей вентиляция и борьба с угольной пылью |
8,4 12 |
|
водоотлив . ................ |
1 1 |
|
обслуживание и ремонт общешахтных механизмов н установок ................... |
0,7 |
|
подъем (подземная часть) ............. |
2,7 |
|
обогащение и контроль качества угля в шахте . . . прочие ....................... |
0,2 7.0 ' |
|
Трудоемкость, % |
||
Работы на поверхности ................ |
20,5 |
|
В том числе: |
|
|
подъем (на поверхности) .............. |
2,1 |
|
откатка .............. - ....... . |
1,6 |
|
обогащение и контроль качества угля на поверхно- |
|
|
сти ....................... |
2,5 |
|
вентиляция и освещение .............. |
2,1 |
|
ремонт шахтных машин, механизмов и оборудования |
1,8 |
|
обслуживание оборудования и стационарных уста- |
|
|
новок на поверхности .............. |
2,9 |
|
хранение, доставка и обработка крепежных и про- |
|
|
чих материалов ................. |
1,2 |
|
производственно-хозяйственное обслуживание шахты |
4,5 |
|
работы на угольных складах и погрузка ..... |
1,4 |
|
прочие ..... . ...... ........... |
0,4 |
1.2. Современное состояние и пути совершенствования технологии подземной разработки угля
Угольные месторождения и бассейны СССР характеризуются большим разнообразием горно-геологических условий. Расяределение подземной добычи угля по пластам различных мощности и углов падения (за 1975 г.) приведено в табл. 1.1.
Технология добычи угля постоянно совершенствуется во всех горно-геологических условиях. Внедряются прогрессивные способы подготовки шахтных полей, рациональные системы разработки и их параметры, эффективные способы управления горным давлением и средства механизации очистных и подготовительных работ.
С внедрением механизированных комплексов возрастает удельный вес наименее трудоемкого способа управления кровлей — полного обрушения (в 1970г. — 92%, в 1975г. — 95%) и снижается применение частичной закладки (соответственно 7 и 4%) при примерно постоянном уровне других способов управления кровлей (полная закладка 0,7%).
Таблица 1.1
|
Добыча угля из действующих пав (%) |
|
||
|
на пластах |
|
||
Пласты |
|
|
|
Итого из действую- |
|
тонких (до 1,2 м) |
средней мощности (1,2—3,5 м) |
мощных (более 3,5 м) |
щих лав, % |
Пологие и наклонные |
26,8 |
50,5 |
10,0 |
87,3 |
(0-^35°) |
|
|
|
|
Наклонные и крутые |
5,3 |
3,9 |
3,5 |
12,7 |
(35—90°) |
|
|
|
|
Всего |
32,1 |
54,4 |
13,5 |
100,0 |
Значительно повысился уровень механизации навалки в очистных забоях — с 88,1% общей добычи угля, требующей навалки, в 1971 г. до 94,5% в 1975г.
Внедрение современных средств высокоэффективной комплексной механизации очистных и подготовительных работ и прогрессивных методов организации труда обеспечило неуклонное повышение всех технико-экономических показателей очистных работ: среднесуточного подвигания лав, среднесуточной нагрузки на лаву, производительности труда рабочего и др. В комплексно-механизированных очистных забоях в сутки занято примерно на 22% меньше рабочих, чем в среднем по всем очистным забоям. Нагрузка на комплексно-механизированный забой составила в 1975 г. 865 т в сутки, что в 2 раза превышает среднюю нагрузку на очистной забой.
На ближайшие годы намечается расширение применения очистных комплексов с механизированными крепями на пологих и наклонных пластах при относительно сложных горно-геологических условиях: при разработке тонких пластов мощностью 0,7—1,2 м, пластов с углами падения от 18 до 35°, пологих пластов с неустойчивыми и труднообрушаемыми кровлями. К 1980 г. уровень комплексной механизации на пологих и наклонных пластах должен возрасти до 80% с увеличением средней нагрузки на комплекс в 1,5 раза.
Предусматриваются ускоренные темпы комплексной механизации выемки крутых пластов в первую очередь в Центральном районе Донбасса.
Намечается расширение струговой выемки крепких углей (с сопротивлением резанию до 300 кгс/см) и пластов мощностью до 2 м при любых углах падения на основе создания струговых комплексов с механизированными крепями.
Комплексная механизация и совершенствование технологии горных работ позволят значительно повысить степень концентрации производства на шахтах: увеличить нагрузку на лаву, выемочное поле, пласт.
В десятой пятилетке будет продолжено техническое перевооружение подземного транспорта угольных шахт.
Как правило, лучшие показатели по производительности труда, трудоемкости, затратам на транспортирование грузов, надежности в эксплуатации и т. д. достигаются при конвейерных транспортных системах. К 1975 г. протяженность конвейеризированных выработок в СССР приблизилась к 3000 км. В настоящее время конвейеризировано 16,7% протяженности горизонтальных выработок, наклонные выработки конвейеризированы на 44,2%. Сплошная конвейеризация осуществлена более чем на 30 шахтах.
В дальнейшем намечается дальнейшее расширение применения конвейерного транспорта в главных выработках, в том числе в выработках с углом наклона до 25—35°, увеличение числа шахт со сплошной конвейеризацией. За счет широкого применения конвейеров, совершенствования их качества, обслуживания и систем управления, а также за счет внедрения современных средств вспомогательного
транспорта должна быть снижена трудоемкость транспортных операций. Для уменьшения простоев транспорта намечается широкое применение аккумулирующих и усредняющих емкостей (в виде механизированных бункеров-конвейеров) на стыке участкового и магистрального транспорта. Должны быть повышены полезная масса и скорости движения поездов.