VIII.2. Увязка процессов очистных работ на пологих пластах

Пологие пласты преимущественно разрабатываются длинными очист­ными забоями. Технологические схемы очистных работ в длинных забоях разделяются на две группы: схемы с применением механизи­рованных крепей и с индивидуальной крепью.

Технологические схемы очистных работ с применением механи­зированных крепей в зависимости от способа выемки разделяются на две группы: с узкозахватными комбайнами и стругами. Дальней­шее различие между ними определяется мощностью пласта.

Ограничениями для применения механизированных комплексов являются:

геологические нарушения в пределах выемочного поля, которые не могут быть преодолены механизированным комплексом;

газовыделение в забое, при котором современными способами дегазации и проветривания не может быть обеспечено снижение содержания метана в исходящей струе забоя до норм, допускаемых Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах;

опасность пласта по внезапным выбросам угля и газа, а также суфлярным выделениям метана;

наличие в кровле мощных слоев труднообрушающихся пород;

слабые почвы, сопротивление которых вдавливанию меньше предусмотренного технической характеристикой крепи;

высокая и не поддающаяся дренажу обводненность забоя при водопритоках более 15 м3/ч;

мощность пласта угля менее 0,65 м.

Кроме указанных ограничений важнейшим условием является экономическая эффективность применения механизированных комп­лексов, которая достигается не во всех горно-геологических условиях, на которые не накладываются приведенные выше ограничения.

При указанных технических и экономических ограничениях применяется узкозахватная выемка с индивидуальной крепью.

При этом, как и при механизированных крепях, выемка может произ­водиться узкозахватными комбайнами или стругами. В зависимости от мощности пласта могут применяться различные типы комбайнов и стругов.

Технологические схемы очистных работ с применением индиви­дуальной крепи могут различаться также способами управления горным давлением (полное обрушение, плавное опускание, закладка выработанного пространства).

Весь комплекс взаимосвязанных процессов в очистном забое должен выполняться набором машин и механизмов, удовлетворя­ющих горно-геологическим условиям и вместе с тем увязанных между собой.

Рассмотрим несколько примеров. Допустим, что разрабаты­вается пологий пласт мощностью 1,2м с сопротивляемостью угля резанию 250 кгс/см. Выемку угля целесообразно производить узко­захватным комбайном, работающим с рамы конвейера. Работа ком­байна должна быть увязана с крепью, которая в указанном примере может быть только поддерживающего типа. В таком случае комбайн должен иметь продольную нишу в корпусе для пропуска больших кусков угля. Выбранные способы выемки и крепления соответ­ствуют условиям работ и увязаны друг с другом.

Возьмем другой пример. Допустим, что пологий пласт мощностью 0,7 м имеет в кровле мощные песчаники, зависающие при большой площади обнажений. При сопротивляемости угля резанию 250 кгс/см выемка угля должна производиться узкозахватным комбайном. В связи с малой мощностью пласта корпус комбайна должен быть снят 6 конвейера. Наличие мощных прочных пород в непосредствен­ной кровле исключает применение механизированной крепи. В данных условиях необходимо использовать гидравлическую индиви­дуальную крепь и для управления кровлей — гидравлические поса­дочные стойки. Таким образом, каждый из процессов будет соответ­ствовать горно-геологическим условиям и все они будут увязаны между собой.

При разработке пласта мощностью 2,5 м, в кровле которого залегает легкообрушающийся глинистый сланец значительной мощ­ности, могут применяться механизированные крепи оградительно-поддерживающего типа. Выемка угля может производиться узко­захватным комбайном с двумя исполнительными органами.

Необходимо отметить, что в заданных условиях производствен­ные процессы могут выполняться с помощью разных технических средств (например, выемка может производиться стругом или узко­захватным комбайном). Поэтому возможны различные варианты технологических схем очистных работ, и выбор рационального ва­рианта должен производиться путем их экономического сравнения. Для пластов с углами падения до 35° Гипроуглемаш предложил группировку условий применения комплексов. Сущность ее сво­дится к следующему.

1. На пластах мощностью 0,6—0,9 м возможно применение как струговой выемки, так и выемки комбайнами, причем направ-

ление подвигания забоя по простиранию может применяться при углах падения до 35°, а работа по восстанию — при углах падения до 18°. В этих условиях узкозахватные комплексы не могут быть использованы, так как малые размеры по высоте не дают возмож­ности создавать надежные конструкции машин. Корпус комбайна должен размещаться за рамой конвейера или в уступе забоя, что вызывает особую схему компоновки комплекса. Комбайны должны иметь буровой исполнительный орган.

2. На пластах мощностью- 0,9—1,3м в зависимости от сопро­тивляемости угля резанию могут применяться струговый и комбай- , новый комплексы с направлением выемки по простиранию, восста­нию и падению. При этом работа с помощью комбайнов по падению может применяться при углах падения пласта до 6—12°. Это обус­ловлено тем, что на тонких пластах резко снижается погрузочная способность рабочих органов комбайнов. Для вписывания же обо­рудования в ограниченные размеры рабочего пространства по высоте конвейеры приходится устанавливать в поперечно-наклонном поло­жении. Показатели работы шнеков ухудшаются с увеличением угла падения и с уменьшением мощности пласта. По данным КНИУИ, при углах падения 10—12° погрузочная способность шнеков сни­жается на 30—35%, а выход штыба повышается до 45—50%.

Для работы на пластах мощностью 0,9—1,3 м могут применяться комбайны с буровыми и шнековыми исполнительными органами, а также комбайны с малым захватом. Рабочие органы комбайнов реко­мендуется располагать по концам машины, что обеспечивает возмож­ность работать без ниш (исключение составляют буровые органы).

3. Для пластов мощностью 1,3—2 м преимущественной является комбайновая выемка с расположением комбайна на корпусе кон­вейера. Струговая выемка может применяться при полном самообру­шении верхней пачки угля. В связи с тем что при мощности пластов свыше 1,5 м может интенсивно проявляться отжим, работа по восста­нию рациональна при углах падения пласта до 18е. Наиболее эф­фективными исполнительными органами комбайнов являются шне-ковые, причем число их в зависимости от мощности пласта может быть различным. Исполнительные органы должны располагаться по концам корпуса комбайна для обеспечения самозарубки и умень­шения времени на концевые операции.

Для пластов мощностью от 0,6 до 2м наиболее эффективной является поддерживающая крепь.

4. Пласты мощностью 2—3,5 м (иногда до 5 м) могут отрабаты­ваться комбайнами с выемкой по простиранию и падению. Работа по восстанию при такой мощности пласта невозможна в связи с вы­соким отжимом угля и повышением опасности травмирования рабо­чих. В связи с большой мощностью пласта комбайны должны иметь до четырех рабочих органов шнекового типа.

В зависимости от состава пород кровли могут применяться крепи поддерживающего и оградительно-поддерживающего типа. Последние должны применяться при легкообрушающихся породах кровли.

5. В диапазоне мощности пластов от 3,5 (иногда от 5) до 20 м выемка угля производится слоями с настилкой гибкого перекрытия при работе по простиранию и падению или выпуском промежуточ­ной толщи. Комбайны должны иметь шнековые исполнительные органы. Механизированные крепи в зависимости от свойств пород кровли могут быть поддерживающего или оградительно-поддержи­вающего типа. При выборе производственных процессов в технологи­ческой схеме очистной выемки следует учитывать, что комбайновая и струговая выемка часто могут применяться в одинаковых условиях. Поэтому в определенных условиях предпочтение отдается либо одной, либо другой технологии выемки. Следует иметь в виду, что механи­зированные комплексы со струговыми установками позволяют осуществить поточную выемку угля, значительно улучшить санитар­ные условия труда в лавах, повысить безопасность и эффективность выемки пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, улучшить сортность добываемых углей и антрацитов.

Существенным преимуществом применения струговых установок, особенно на тонких пластах, является простота их конструкции, размещение приводов в конце забоя или в штреках, что улучшает и облегчает обслуживание механизмов. При струговой выемке обеспечиваются высокий уровень механизации всех процес­сов в очистном забое и значительный объем добычи в короткие про­межутки времени.

Основной областью применения стругов являются весьма тонкие (до 0,7 м) и тонкие (0,7—1,2 м) пласты угля. Применение струговых установок при разработке таких пластов позволяет достичь значи­тельно большего суточного подвигания очистного забоя, чем при разработке их узкозахватными комбайнами. Кроме того, благодаря фронтальному размещению рабочих в струговом забое обеспечи­вается минимальное передвижение людей вдоль забоя, что имеет важное значение в стесненных условиях тонких и особенно весьма тонких пластов.

Наиболее высокие показатели при работе струговых установок достигаются при выемке антрацитовых пластов или пластов коксу­ющихся углей, которые эффективнее, чем угли других марок, рав-рушаются исполнительными органами стругов. Целесообразность преимущественного применения струговых комплексов и установок на антрацитовых пластах мощностью до 1,2 м неоспорима. В этих условиях узкозахватные комбайны не могут обеспечить высоких нагрузок на очистной забой, так как передвижение секций механизи­рованной крепи и тем более возведение индивидуальной крепи при высоких скоростях подачи комбайнов практически, неосущест­вимы. Ограничивается область применения струговых установок в комплексе с механизированными крепями по условиям устойчи­вости вмещающих пород. Кровля и почва забоя должны быть не ниже средней устойчивости (прочность на сжатие не менее 250 кгс/см2, на растяжение не менее 15 кгс/см2), сопротивляемость почвы вдавли­ванию не менее 40 кгс/см2. Для успешного применения стругов необходим ослабленный контакт пласта с вмещающими породами

(сцепление не должно превышать 3 кгс/см2). Непригодны для стру­говой выемки пласты, имеющие геологические нарушения и утоне­ния до мощности, которая меньше высоты исполнительного органа установки, а также пласты, в которых слабо проявляется отжим. Наличие ложной кровли мощностью более 0,3 м или крепких пород­ных прослойков' мощностью более 0,2 м, включения кварцитов, из­вестняков, волнистая почва также являются факторами, затрудня­ющими производительную работу струговых установок.

Применение технологических схем очистных работ с индивидуаль­ной крепью увеличивает число производственных процессов, необхо­димых для получения продукции (дополнительным процессом яв­ляется управление кровлей) и снижает уровень механизации других процессов.

Наиболее сложной при этом является взаимная увязка производ­ственных процессов при выемке весьма тонких пластов мощностью до 0,7—0,8 м. Увязка процессов может быть достигнута путем размещения комбайна на конвейере при совмещении комбайновой и конвейерной дорог или размещения конвейера на отдельной дороге при работе комбайна в лоб уступа. В первом случае обеспечивается направленное движение комбайна, что дает возможность увеличить скорость его подачи. Кроме того, совмещение комбайновой и кон­вейерной дорог позволяет уменьшить ширину призабойного про­странства. Основной недостаток схемы — это сложность размещения комбайна на конвейере с оставлением необходимого зазора для про­хода угля. Для этого необходимо создание комбайнов с высотой корпуса 250—300 мм.

Во втором случае улучшаются условия погрузки угля на кон­вейер, однако в связи с тем, что конвейер передвигается вслед за подвиганием комбайна на участке длиной 10—15 м, создается значи­тельное обнажение пород, что создает опасность в работе.