книги из ГПНТБ / Охрименко В.А. Подземная гидродобыча угля учеб. пособие

проходят испытания полуавтоматические самоходные гидромони­ торы (ГДП-2М).

В соответствии с правилами техники безопасности разрешено гидромониторы с ручным управлением использовать на практике при давлении воды до 30 кгс/см2.

Опыт показывает, что гидромониторы с дистанционным управ­ лением без автоматического покачивания ствола применимы при давлении воды 50—120 кгс/см2.

Дальнейшее повышение рабочего давления струи воды гидро­ монитора технически целесообразно, так как это сопровожда­ ется снижением энергоемкости процесса гидроотбойки. Однако для использования сверхвысокого давления необходимо дальнейшее совершенствование конструкции и системы управления гидромони­ торами, а также решение вопросов высоконапорного водоснабже­ ния и техники безопасности.

Ниже приводится описание конструкций отечественных гидро­ мониторов, которые применяются при отбойке угля гидравличе­ ским способом.

Для условий разработки тонких пластов Донбасса создан ма­ логабаритный гидромонитор с ручным управлением ГМРЦ-2А. Гидромонитор состоит из салазок, к которым крепится подводящая труба с закрепленной на ней головкой-крестовиной, соединенной посредством обводных колен со стволом гидромонитора. Ствол в различных плоскостях поворачивается с помощью водила, уста­ новленного в специальные отверстия поворотных головок.

Конструкцией предусмотрен винтовой домкрат, посредством ко­ торого гидромонитор распирают между кровлей и почвой пласта.

Техническая характеристика гидромонитора ГМРЦ-2А

при разработке пологих, наклонных и крутых пластов мощ­ ностью свыше 0,5 м ВНИИГидроуглем разработан гидромонитор ГМДЦ-ЗМА (рис. 60) с дистанционным управлением.

Гидромонитор состоит из салазок 1, подводящей трубы 2 и вер­ тикальной трубы с крестовиной 3, поворотных головок 4, соеди­ ненных со стволом гидромонитора 5 посредством переходных колен.

Крестовина с двумя поворотными головками обеспечивает по­ ворот ствола гидромонитора в двух взаимно перпендикулярных плоскостях посредством гидродомкратов 6.

140

Особенностью конструкции гидромонитора является наличие

дистанционного управления, которое улучшает условия эксплуа­ тации. J

В качестве рабочей жидкости для привода гидродомкратов по­ ворота и подъема ствола применяется масло. Масло в рабочие по­ лости гидродомкратов по резиновым шлангам подается для пере­

ключения с пульта дистанционного управления, закрепленного на винтовой стойке.

Техническая характеристика гидромонитора ГМДЦ-ЗМА

141

В УкрНИИгидроугле для гидроотбойки угля в подготовитель­ ных и нарезных забоях на тонких пластах разработан гидромони­ тор ГП-1 (рис. 61) с ручным и дистанционным управлением.

Конструктивное отличие гидромонитора ГП-1 от ГМДЦ-2 со­ стоит в том, что подвижные соединения ствола в первом выпол­ нены из шарнирных узлов вместо разгруженных щелевых поворот­ ных соединений во втором.

Рис. 61. Прямоточный гидромонитор ГП-1

Для гидроотбойки угля на тонких пологих и крутых пластах мощностью свыше 0,6 м УкрНИИгидроуглем разработана конст­ рукция малогабаритного самопередвигающегося гидромонитора ГДП-2М.

Оригинальное конструктивное решение механизма передвижки гидромонитора позволяет отбивать уголь в забое ближним боем, что значительно повышает его производительность.

Гидромонитор состоит из исполнительного органа, привода мас­ ляного насоса — гидродвигателя в виде турбины Пельтона, масля­ ного насоса, гидроаппаратуры, гидродомкратов разворота ствола, механизма дистанционного управления и телескопических пере­ движников.

Гидромонитором управляют с помощью тросов в опорных обо­ лочках. Передвигают гидромонитор телескопическими передвиж­ никами.

Плавное регулирование скоростей поворота ствола гидромони­ тора в вертикальной и горизонтальной плоскостях осуществляется дросселями. При этом ствол повторяет движение рукояток, не­ сколько отставая по фазе. После поворота на угол, определенный положением рукоятки, ствол через механизм обратной связи пере­ крывает отверстия в кране и движение прекращается. Имеется также гидравлический механизм автоматического покачивания ствола в горизонтальной плоскости. К забою гидромонитор подви­

142

гают регулированием скорости выхода масла из демпфирующих полостей телескопических домкратов. При перемещении гидромо­ нитор распирается между почвой и кровлей.

Техническая характеристика гидромонитора ГДП-2М

Для проведения нарезных выработок на пологих пластах мощ­ ностью до 1 м под углом до 25° ДонУГИ разработал программнодистанционный гидромонитор ГД-2 с горизонтальной насадкой.

Ствол гидромонитора крепится на опоре, которая является од­

по кливажу и исключается размыв вмещающих боковых пород. Подъем и опускание ствола производится двумя гидродомкратами подъема. Поворот ствола гидромонитора осуществляется гидродом­ кратом поворота.

143

раллельно почве забоя, что устраняет размыв почвы и кровли пла­ ста и повышает эффективность отбойки угля.

Два опытных образца прошли промышленные испытания. В на­ стоящее время ДонУГИ скорректировал рабочие чертежи. При корректировке гусеничный ход заменен телескопическим передвиж­ ником (от гидромонитора ГДП-2М). Новая модель получила на­ звание ГД-1Т. В 1966 г. Ирминский завод выпустил опытную пар­ тию, которая проходит промышленные испытания в Донбассе.

ВНИИгидроуголь разработал и провел испытания гидромони­ тора ГПС-1 с полуавтоматическим дистанционным управлением, предназначенного для производства работ по углю в очистных и подготовительных забоях на средних и мощных пластах с углом падения до 15°.

Самоходный гидромонитор ГПС-1 состоит из гидромонитора, гусеничной тележки, маслонасосной станции, пульта управления и высоконапорных шлангов. Гусеничная тележка приводится в дви­ жение посредством гидродомкрата, шток которого приводит во вра­ щение храповой механизм с реверсивным устройством.

Конструкцией гидромонитора ГПС-1 предусмотрено автомати­ ческое качание ствола и дистанционное управление изменения угла поворота ствола.

Управление гидромонитором ГПС-1 осуществляется с дистан­ ционного пульта, состоящего из маслобака, внутри которого смон­ тирован ручной маслонасос.

Питание напорной водой гидромонитора производится посред­ ством гибкого высоконапорного шланга диаметром 76 мм.

Техническая характеристика гидромонитора ГПС-1

Изготавливает гидромониторы ГПС-1 экспериментальный завод института ВНИИгидроуголь.

Для проведения узкой нарезной восстающей выработки без присутствия людей в забое и безлюдной выемки угля на тонких

144

пологих и наклонных пластах может быть успешно использован гидравлический агрегат ГВД-1. Особенностью конструкции его яв­ ляется то, что в качестве ствола гидромонитора применен высоко­ напорный резиновый рукав (рис. 62).

Техническая характеристика агрегата ГВД-1

Агрегатом управляют дистанционно с пульта управления, рас­ положенного в 10 м от устья проводимой выработки.

Прямолинейность узкой нарезной выработки обеспечивается жесткостью секции подачи и направляющими фонарями.

Для нарезки узкой восстающей выработки применяют гидромо­ ниторную головку с тремя насадками. Секции става подачи нара­ щивают двое рабочих при закрытой задвижке высоконапорного става. При этом движение цилиндра вперед-назад обеспечивают с пульта управления изменением напора воды в ставе.

Во время наращивания става подачи устье нарезаемой вос­ стающей выработки перекрывают специальным разборным щитом, предохраняющим рабочих от возможного падения кусков угля и породы.

С точки зрения безопасности работ условия проведения узкой выработки гидромониторным агрегатом ГВД-1 отличаются сле­ дующими особенностями: в узкой выработке отсутствуют люди; агрегат не имеет вращающихся узлов; в забое отсутствует элект­ роэнергия; в забой подается высоконапорная вода в количестве 2—3 м3/мин, благодаря чему все находящиеся в нем предметы обильно увлажняются, а воздух насыщается диспергированной во­ дой. Это позволяет применять агрегат для проведения опережаю­ щих выработок на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Опыт применения гидроотбойки показал, что производитель­ ность ее изменяется в широких пределах в зависимости от ско­ рости перемещения струи по забою, глубины вруба и порядка выемки. При применении же гидромониторов с дистанционным и особенно с ручным управлением производительность гидроотбойки во многом зависит от квалификации гидромониторщика. Поэтому в настоящее время разрабатывают и создают установки с про­ граммным управлением, позволяющие осуществить оптимальные режимы гидровыемки угля. Так, например, успешно испытан гид­ ромонитор ГМД-3 с приставкой программного управления АК конструкции ВНИИГидроугля, которая позволила увеличить про­ изводительность гидроотбойки в 1,5 раза.

Представляют интерес работы по созданию средств гидроот­ бойки, ведущиеся в зарубежных странах, где в последние годы подземной гидравлической добыче угля уделяется все большее вни­ мание. В ЧССР создано несколько типов гидромониторов с руч­ ным, дистанционным и программным управлением, а также шагаю­ щие и передвижные гидромониторы. В Японии применяют гидро­ мониторы с дистанционным управлением без обратной связи, позволяющие вести гидроотбойку, находясь на расстоянии 10 м от гидромонитора. Давление струи на выходе из насадки ПО— 120 кгс/см2, масса гидромонитора 750 кг. В качестве рабочей жид­ кости системы дистанционного управления используют высокона­ порную воду. У пульта управления гидромонитором установлен кран с проходным отверстием диаметром 100 мм, мгновенно пере­ крывающий подачу воды на 90—95%. Окончательное прекраще­ ние подачи воды достигается закрыванием клинкерной задвижки. В опытах по подземной гидроотбойке угля, проводившихся в США, применялись тонкоструйные высоконапорные гидромониторы «ра­ ботающие руки» и передвижные гидромониторы.

Способы повышения эффективности гидроотбойки

Гидроотбойка угля при применяемых в настоящее время давле­ ниях струи оказывается достаточно эффективной лишь на моно­ литных углях (крепостью 1,2—1,3) или сильнотрещиноватых (кре­ постью 1,2—1,8).

Выемка крепких и вязких углей требует применения гидромони­ торных струй с давлением у насадки 150—200 кгс/см2, что, в свою очередь, связано с созданием нового оборудования (насосов, гид­ ромониторов, запорной арматуры и т. п.). Поэтому эффективным средством интенсификации гидравлической выемки может служить предварительное ослабление угольного массива перед гидроотбой­ кой нагнетанием воды в пласт. Достоинством данного способа яв­ ляется то, что он, наряду с улучшением технико-экономических по­ казателей и повышением безопасности работ, обеспечивает поточ­ ность процесса выемки угля.

Технология ослабления угольного массива при гидродобыче на­ гнетанием воды в пласт принята следующая. Перпендикулярно плоскости основной прирожденной трещиноватости угольного мас­ сива бурят скважины. В скважины вводят герметизирующие уст­ ройства — гидрозатворы, подсоединенные к напорной водоподводя­ щей магистрали, и насосом подают воду под максимально возмож­ ным давлением. Процесс нагнетания продолжают до тех пор, пока вода не появится на поверхности забоя, а давление в нагнетатель­ ной системе не спадет (см. рис. 28).

С аккумулирующего штрека по восстанию пласта на расстоя­ нии 14—18 м друг от друга проводят разрезные печи. Работы по ослаблению массива ведут сверху вниз по падению пласта.

Расстояние между нагнетательными скважинами, их длину и рас­ положение по мощности пласта устанавливают в каждом конкрет­ ном случае отдельно. Параметры нагнетания воды в пласт опреде­ ляют по методике, разработанной в ИГД им. А. А. Скочинского [3].

Способ ослабления угольного массива нагнетанием воды в пласт наиболее эффективен при использовании высокопроизводи­ тельных установок, способных развивать давление 150—200 кгс/см2 и более при расходе воды не менее 20—30 л/мин.

Этим требованиям отвечает целый ряд насосных установок. Технические данные некоторых из них приведены в табл. 6.

Для бурения скважин по углю диаметром 40—50 мм можно применять как ручные, так и колонковые сверла с электро-, пнев­ моили гидродвигателем.

Герметизацию скважин целесообразно производить автомати­ ческими гидрозатворами.

Гидрозатвор ГАР-2 конструкции ИГД имени А. А. Скочинского (рис. 63) с автоматическим распором предназначен для гермети­ зации нагнетательной скважины на любом расстоянии от устья при статическом нагнетании воды в пласт под давлением до 200 кгс/см2 (без пульсирующих нагрузок на систему).

Гидрозатвор с помощью составных полых штанг можно досы­ лать на любую глубину.

При необходимых для нагнетания давлениях свыше 200 кгс/см2, динамическом нагнетании, опасностях прорыва угля и газа через скважину ее следует герметизировать автоматическим гидрозатво­ ром ГАМУ-1 с механическим упором.

Конструктивно гидрозатвор ГАМУ-1 отличается от гидроза­ твора ГАР-2 наличием дополнительного узла — распорного устрой­ ства, которое предохраняет гидрозатвор от смещения по оси сква­ жины при ее герметизации.

148

В последние годы широко применяются гидрозатворы из упру­ горасширяющихся рукавов (ГАС-45, ГАС-60, ГАС-100), отличаю­ щиеся простотой конструкции и надежностью в работе. Принцип их действия заключается в том, что при проходе сквозь негонапор-

Рис. 63. Гидрозатвор ГАР-2:

ной воды упругорасширяющийся рукав увеличивается в диаметре и плотно прижимается к стенкам скважины.

Одним из путей повышения эффективности гидроотбойки угля является увеличение давления гидромониторных струй с помощью повысителей давления, работающих на принципе мультипликато­ ров. Они позволяют повы­ сить подводимое к гидромо­ нитору давление в четырепять раз.

На основе принципа дей­ ствия повысителя давления разработана самоходная гидравличе­

ская установка для выемки угля в очистных и подготовительных забоях [21]. Установка состоит из трех агрегатов: двухсекционного повысителя давления, гидромонитора с пультом управления и гусеничной тележки с механизмом передвижения.

Принцип работы установки заключается в следующем. Вода из сети (под давлением 80—90 кгс/см2) через распределители золотникового типа подводится к повысителю давления, в котором

149