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

ные и средней мощности пласты, преимущественно поло­ гие. В этом бассейне также почти вся добыча угля ве­ дется на пластах мощностью более 1,2 м, в том числе около 40% угля добывается из мощных пластов.

ВПечорском бассейне выемка ведется главным об­ разом из пологих пластов средней мощности, при этом около 90% угля добывается из пластов мощностью бо­ лее 1,2 м.

Вбольшинстве угольных бассейнов в почве и кровле пластов залегают породы преимущественно средней кре­ пости и устойчивости.

Подмосковный и Челябинский бассейны, а также

отдельные месторождения Грузии и Средней Азии харак­ теризуются неустойчивыми боковыми породами. В До­ нецком, Кузнецком, Печорском и Карагандинском бас­ сейнах имеется значительное количество пластов с лож­ ной кровлей.

Анализ действующего и вновь вводимого шахтного фонда показал, что структура добычи угля по условиям залегания пластов будет ухудшаться. Удельная добыча из пластов с более благоприятными условиями залега­ ния (пологих средней мощности) сократится, а добыча угля из тонких пластов увеличится. К 1975 г. из тонких пологих пластов предполагается добыть 31% угля, а в дальнейшем — до 40%. Соответственно уровень добычи

из пологих пластов средней мощности снизится в 1975 г. до 43% и в дальнейшем — до 37%.

Удельная добыча из крутых пластов к 1975 г. оста­ нется примерно на уровне 1970 г., а в дальнейшем не­ сколько снизится, однако ее абсолютное значение оста­ нется довольно высоким. Все это потребует созданиями совершенствования техники и технологии для различ­ ных горногеологическнх условий. Особое значение при­ обретает создание высокопроизводительной техники для разработки тонких пологих пластов, что позволит суще­ ственно повлиять на общие темпы роста эффективности производства на угольных шахтах в целом.

Большую роль для повышения эффективности добы­ чи должно сыграть создание средств комплексной меха­ низации для разработки крутых пластов, так как объем добычи из этих пластов будет еще значителен.

Горные работы на угольных шахтах

Эффективная работа угольных шахт, улучшение ис­ пользования высокопроизводительной техники в боль­ шой степени определяются рациональным ведением гор­ ного хозяйства. В связи с этим изыскание новых и совершенствование существующих схем вскрытия и подго­ товки шахтных полей и систем разработки и их внедре­ ние на шахтах имеют важное практическое и научное значение. Ведение работ на шахтах должно отвечать горногеологическим условиям разрабатываемых шахт­ ных полей и современным средствам механизации, обе­ спечивать простоту схем планировки горных работ, минимальную протяженность и устойчивость поддержива­ емых выработок, ликвидацию многоступенчатости под­ земного транспорта, повышение безопасности работ и охрану здоровья шахтеров.

В с к р ы т и е и п о д г о т о в к а ш а х т н ы х п о л е й . В угольных бассейнах СССР преобладает вскрытие шахтных полей вертикальными стволами. За 1960— 1970 гг. удельный вес вскрытия вертикальными ствола­ ми вследствие закрытия мелких шахт, вскрытых наклон­ ными стволами, в целом по угольной промышленности

СССР увеличился с 47,6% до 54,8%, в Донецком бас­ сейне— с 48,7 до 52,3%, в Карагандинском бассейне--с 46,8 до 70%.

Через вертикальные стволы выдается 71,5% всей до­ бычи угля. При вертикальных стволах вскрытие пластов, как правило, производится капитальными или этажными квершлагами и в отдельных случаях — погоризонтными квершлагами.

Характерные размеры шахтного поля для действую­ щих шахт бассейнов: Донецкого — по простиранию 4,5— 5 км, по падению 1,5—2,5 км, Кузнецкого — по прости­ ранию 4—6 км, по падению 1,4—3 км, Карагандинско­ го— по простиранию 1,8—3,5 км, по падению 1,6—3,7 км.

наклонными стволами, обеспечивающими непрерывность транспорта угля и горной массы с полной конвейериза­ цией от забоя до поверхности или же обогатительной

тых пластов, а также пологих пластов при небольших

наличии в свитах наряду с тонкими и средней мощно­ сти пластами мощных пластов.

В последние годы на пологих пластах с углом па­ дения до 10—15° применяется весьма эффективный спо­ соб подготовки с выемкой пластов лавами по падению или восстанию в пределах бремсберговой или уклонной частей шахтного поля (магистральными штреками).

В соответствии с требованиями технического пере­

вооружения угольных шахт и в целях более эффектив­

ного использования средств комплексной механизации способ подготовки магистральными штреками должен

получить более широкое распространение. Этот способ подготовки имеет следующие преимущества: меньший, чем при других способах, объем горнокапитальных ра­ бот, необходимых для эксплуатации шахты; более про­ стые схемы транспорта грузов и вентиляции вследствие отсутствия наклонных выработок — бремсбергов и укло­ нов; лучшие условия для использования механизирован­ ных комплексов в очистных забоях благодаря возможно­ сти иметь постоянную длину забоя за время отработки выемочных столбов.

Анализ существующих схем подготовки шахтных по­ лей показывает, что способ подготовки маидстральными штреками обеспечивает в 1,8—2 раза более высокую на­ грузку на выемочное поле и на 30—40% снижение тру­ доемкости работ по сравнению с другими способами под­ готовки.

В связи с внедрением высокопроизводительных средств комплексной механизации в очистных забоях, увеличением длины лав, ростом скорости подвигания па­ нельная подготовка будет терять одно из своих сущест­ венных преимуществ — возможность интенсификации разработки на участке и крыле шахтного поля и в бу­ дущем получит преимущественное развитие лишь при большой длине шахтного поля и разработке одиночных пластов. Способы подготовки должны содействовать

му на пологих пластах наиболее эффективными яв­ ляются панельный и этажный способы подготовки и под­ готовка магистральными штреками.

Повышение темпов подвигания очистных забоев по­ требует существенного увеличения размеров крыльев панелей и выемочных столбов по простиранию не менее чем до 1,5—2 км и выемочных столбов, отрабатываемых по падению или восстанию до 2—2,5 км, чтобы обеспе­ чить работу механизированных комплексов без перемон^ тажа в течение межремонтного периода. Для больших шахтных полей их подготовку следует вести блоками (3—4 км по простиранию) с самостоятельным проветри­ ванием и групповой откаткой к центральному стволу.

При разработке наклонных и крутых пластов наибо­ лее преспективным останется этажный способ подготов-

ки. Развитие этого способа будет идти в направлении со­ вершенствования схем группирования пластов.

С и с т е м ы р а з р а б о т к и . В настоящее время на угольных шахтах СССР в зависимости от горногеологи­ ческих условий применяются различные системы разра­ ботки пластов: сплошная, длинными столбами, комби­ нированная, различные варианты слоевых систем, с гиб­ ким перекрытием, щитовая и др. Отработка лав ведется по простиранию, падению или восстанию пласта.

При разработке тонких и средней мощности пластов наибольшее распространение получили система разра­ ботки длинными столбами и комбинированная система разработки. В 1971 г. этими системами разработки рабо­ тало 61,5% очистных забоев, из которых было добыто 69,8% угля. Преимущества системы разработки длин­ ными столбами особенно ощутимо проявляются при вне­ дрении в очистных забоях средств комплексной механи­ зации, так как обеспечивается возможность разделить во времени производство очистных и подготовительных работ, упрощается работа подземного транспорта в вы­ емочном поле и производится предварительная развед­ ка пласта. Производительность труда рабочего по уча­ стку при системе разработки длинными столбами на 12—18% выше, чем при сплошной системе разработки.

кровлей, значительным газовыделением из смежных пла­ стов и пластов-спутников.

Разработка мощных пологих пластов, как правило, производится с разделением пласта на 2—3 слоя, раз­ рабатываемых длинными столбами.

Мощные крутые пласты вынимаются либо с разде­ лением на слои, либо без разделения на слои — щито­ вой системой. В этих условиях также применяется ком­ бинированная система разработки с гибким металли­ ческим перекрытием (КГП).

Анализ различных видов систем разработки показы­ вает, что их выбор следует рассматривать в зависимо­ сти от конкретных природных и технических условий разработки угольных пластов. Оценка эффективности систем разработки определяется с учетом таких факто­ ров, как мощность и угол падения -пластов, общая газо-

обильность участка, устойчивость боковых пород, глуби­ на разработки, нарушенность месторождения и др.

При разработке тонких и средней мощности пластов

ботки длинными столбами по восстанию или падению пласта. При газовыделении более 15 м3 /т в тех же усло­ виях наиболее высокие показатели достигаются при ком­ бинированной системе разработки или при системе раз­ работки длинными столбами по падению (восстанию) с подсвежением исходящей из лавы струи воздуха.

При разработке тонких пластов с углом падения 15— 35°, с небольшим газовыделением и при неустойчивых боковых породах наиболее экономичной является сплош­ ная система, а при устойчивых и средней устойчивости боковых породах — система длинными столбами по про­ стиранию. Для участков с газовыделением более 15 м3 /т наибольшую эффективность дает применение комбини­ рованной системы разработки по простиранию пласта или системы длинными столбами по простиранию с под­ свежением исходящей из лавы струи воздуха.

При разработке крутых тонких и средней мощности пластов наиболее рациональной является система раз­ работки длинными столбами по простиранию при газо­ обильности участка до 15 м3 /т и комбинированные си­ стемы разработки при большей газообильности.

На мощных пологих пластах наиболее эффективной является система разработки длинными столбами по простиранию или падению в зависимости от угла паде­ ния пласта без разделения на слои, при мощности пла­ ста 3,5—4 м.

Применяемые в настоящее время системы разработ­ ки на мощных крутых пластах являются малоэффектив­ ными, поскольку они основаны на применении главным образом буровзрывного способа выемки. Внедрение средств комплексной механизации на мощных крутых пластах будет сопровождаться совершенствованием си­ стем разработки. Новая технология разработки мощных наклонных и крутых пластов базируется на применении механизированных комплексов и систем разработки с закладкой выработанного пространства. Эта технология предусматривает выемку пластов слоями мощностью 2,5—3,5 м.

В результате совершенствования горного хозяйства, которое выражается в повышении производственной мощности шахт, применении рациональных способов подготовки шахтных полей и систем разработки, прои­ зойдет улучшение горнотехнических параметров. Тех­ ническое перевооружение угольной промышленности пре­ дусматривает значительное повышение нагрузки на очи­ стной забой, увеличение длины и подвигания очистных забоев, ликвидацию разбросанности горных выработок, повышение нагрузки на наклонные и горизонтальные выработки. В связи с этим возникает необходимость пе­ репланировки горных работ, которая наиболее полно должна быть решена применительно к пологим пластам, где Комплексная механизация в ближайшие годы достиг­ нет высокого уровня.

В 1971 г. в целом по угольной промышленности СССР

Исследованиями установлено, что для тонких и сред­ ней мощности пологих пластов (до 1,8 м) оптимальной является длина лавы 130—200 м и суточное подвигание линии очистных-забоев, оборудованных комплексами, со­ ставляющее 3—5 м. На более мощных пластах (1,8— 3,5 м) длина лавы должна быть 120—150 м. Совершен­ ствование горных работ на шахтах предусматривает улучшение управлением кровлей в очистных забоях.

Распределение добычи угля из действующих очист­ ных забоев по способам управления кровлей (%) за 1971 г. приведены в табл. 4.

Из данных, приведенных в табл. 4, видно, что в До­ нецком бассейне 10,9% добычи угля производилось из очистных забоев с частичной закладкой, осуществляемой вручную. Основные направления дальнейшего раз­ вития горных работ предусматривают полную ликвида­ цию способа управления кровлей с частичной заклад­ кой, требующей больших затрат ручных работ на вы­ кладку бутовых полос, а также увеличение доли добычи угля из очистных забоев на мощных крутых пластах с полной закладкой.

Производительность труда на угольных шахтах

За последние годы технико-экономические показатели работы угольных шахт существенно улучшились, что было обусловлено интенсивным внедрением комплексной механизации в очистных забоях, расширением области применения комбайнов для проведения подготовитель­ ных выработок, конвейеризацией и внедрением более эффективной техники на подземном транспорте, совер­ шенствованием горного хозяйства и технологических схем на поверхности шахт.

Показатели работы шахт за .1965 и 1970 гг. приве­ дены в табл. 5. Увеличение нагрузки на очистной забой на 30,8%, происшедшее главным образом из-за внедре­ ния узкозахватных выемочных машин и механизирован­ ных комплексов, привело к росту производительности труда в очистных забоях на 23,1% (среднегодовой темп прироста 4,25%).

Несмотря на значительный рост производительности труда; в очистных забоях доля механизированного тру­ да составляет 18%.

На подземном транспорте и на поверхности шахты уровень механизированного труда составляет соответст­ венно 40 и 28%. Очевидно, и в перспективе темпы роста производительности труда на очистных работах будут опережать темпы роста по остальным видам работ.

В настоящее время на угольных шахтах осуществ­ ляется техническое перевооружение, которое предусмат-

е И Б Л И О Т Е К А ' С С С Р

ривает дальнейшее повышение уровня применяемой тех­ ники. Работа механизированных комплексов в очистных забоях обеспечивает механизацию основных процессов и операций: выемки, погрузки и доставки угля, крепле­

стных забоях следует понимать работу' механизирован­ ных комплексов или агрегатов с узкозахватным комбай­ ном или стругом, гидрофицированной передвижной крепью, изгибающимся конвейером и крепями сопряже­

погрузки и доставки угля, зачистки лавы, крепления и управления кровлей в лаве и на сопряжениях лавы со штреками и ряд других вспомогательных операций. При работе комплекса (агрегата) будет осуществляться авто­ матизированное групповое управление отдельными опе­ рациями.

Предполагается, что будут созданы механизирован­ ные комплексы, способные эффективно работать в разно-

Предполагается, что механизированными комплекса­ ми при этих условиях возможно оборудовать на поло­

60—65% угля. В дальнейшем уровень добычи механизи­ рованными комплексами увеличится до 75—80%. На кру­ том падении комплексами в 1975 г. предполагается до­ бывать около 17—19% угля. В остальных забоях с не­ большими выемочными полями, геологическими наруше­ ниями, с невыдержанными по условиям залегания вы­ сокогазоносными пластами, имеющими слабые или пу­

ные машины. Крепление и управление кровлей в этих забоях будет осуществляться с помощью комплектных гидравлических крепей с внешним питанием, а доставка

труда рабочего очистного забоя. Для определения этих показателей на перспективу наиболее целесообразным является метод проектных расчетов.

Чтобы рассчитать нагрузку на очистной забой А в условиях, где не действуют особо ограничивающие фак­ торы, берутся следующие технические параметры:

техническая производительность выемочной машины <7, т/мин;

коэффициент использования технической производи­ тельности выемочной машины £[ = 0,55;

коэффициент машинного времени: для механнзиро-