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.