книги из ГПНТБ / Байконуров О.А. Комплексная механизация очистных работ при подземной разработке рудных месторождений

данных человеком технических средств, применяемых видов энергии и используемого технологического способа произ­ водства.

К. Маркс подчеркивал разницу между производительной силой людей и производительной силой технических усовер­ шенствований [54, стр. 124—125]. Уклад техники опреде­ ляет производительную силу технических усовершенство­ ваний.

Под технологическим способом производства понимают совокупность трех факторов :

—организацию применения технических средств;

—технический способ соединения производителей с тех­ ническими средствами ;

—разделение труда [67, стр. 11].

Главной движущей силой развития технических средств, как известно, является потребность общества в материаль­ ных и культурных благах.

Гуманные изобретатели стремились облегчить труд чело­ века, помочь людям создать больше материальных благ, но результаты технического прогресса только тогда в полной мере могут использоваться в интересах трудящихся, когда изобретенные и созданные технические средства принадле­ жат им.

В. И. Ленин рассматривал технический прогресс как осо­ бую форму (новейшую, высшую, современную) развития тех­ ники, характеризуемую ее поступательным движением. Это соответствует диалектической концепции развития. Прогрес­ сивность техники всегда связывалась В. И. Лениным не толь­ ко с ее новизной и совершенством, но и ставилась в прямую зависимость с назначением техники, со степенью ее эффек­ тивности, т. е. с производительностью труда. «Коммунизм,— писал В. И. Ленин, — есть высшая, против капиталистиче­ ской, производительность труда добровольных, сознатель­ ных, объединенных, использующих передовую технику, рабочих» [44, стр. 22]. Замена человека техникой в выпол­ нении трудовых функций и операций, которую В. И. Ленин считал сущностью технического прогресса, является одно­ временно и основным законом технического прогресса.

К.Маркс называет технику, средства труда мерилом раз­ вития самого человека, показателем условий, общественных отношений на известных ступенях развития трудовой дея­ тельности [52, стр. 38]. Однако этот показатель не есть первопричина.

К.Маркс и В. И. Ленин видели первопричину обществен­ ного развития в движении производительных сил, которые помимо техники включают в себя человека. Именно челове­

ку принадлежит ведущая и решающая роль во всех социаль­ ных преобразованиях. Технические средства в своем разви­ тии, как известно, проходят эволюционные и революционные стадии. Вначале осуществляется постепенное усовершенство­ вание, модернизация имеющихся технических средств. Такое постепенное и непрерывное совершенствование технических средств, накопление усовершенствований называется эволю­ цией в развитии техники. Эволюция в конце концов приводит к коренным качественным изменениям, замене прежних тех­ нических средств принципиально новыми, работающими на совершенно иных принципах. Такой коренной переворот означает революционную стадию в развитии технических средств. Этот процесс можно проследить на истории механи­ ческой отбойки полезного ископаемого, рудничного водо­ отлива, транспорта, подъема и т. д. Путь, который прошла современная техника механо-машинной отбойки от обушка до отбойного молотка и затем до применения комбайна, включает эволюционную и революционную стадии развития этого вида горной техники. Технические средства рудничного транспорта прошли длинный путь от санок до конной откат­ ки, а затем гидравлических, паровых машин до современных электровозов и конвейеров с регулируемым тиристорным приводом. То же самое можно сказать о рудничном подъеме, получившем развитие от заплечных мешков до современных автоматизированных электрических подъемных установок. До XVI века рудничный водоотлив ограничивался ручными поршневыми насосами. Применение в качестве двигателя гидравлического колеса позволило повысить производитель­ ность труда.

Поршневые насосы с гидравлическим колесом позволили откачивать воду с глубины 100—120 м при производитель­ ности до 20 м3/час, тогда как ручными поршневыми насоса­ ми можно поднимать только с глубины 8 м при дебите воды около 3 мг/час. Переход к разработке более глубоких место­ рождений полезных ископаемых, увеличение притока грун­ товых вод привели к тому, что и поршневые насосы с гид­ равлическим приводом уже не могли обеспечить необходи­ мые напор и производительность. Эта задача была решена внедрением сначала паро-атмосферных машин, а затем универсальных паровых машин. Паровые насосы позволяли откачивать воду с глубины 200—300 м, обеспечивая произво­ дительность 100—120 мъ/час (середина XIX века). Сущест­ венным недостатком этих машин является то, что большая часть энергии у них тратилась на приведение в движение штанг, противовесов, балансиров штанговых поршневых на­ сосов.

В начале XX века поршневые насосы стали постепенно вытесняться из горной промышленности более эффективны­ ми и производительными многоколесными центробежными насосами с электрическими приводами. Изобретение и широ­ кое применение центробежных насосов явилось революцион­ ным скачком в области рудничного водоотлива. Суть техни­ ческой революции здесь заключалась в том, что действие новых насосов основывалось на совершенно ином принципе, чем действие известных до тех пор средств водоотлива.

Если в поршневых насосах энергия воды изменялась только в результате изменения давления, то в центробежных изменяется кинетическая энергия воды, которая затем пере­ водится в энергию давления. Для создания новых способов производства раньше были достаточны коренные изменения' в технике, т. е. технические революции. Иначе обстоит дело теперь. Для перехода от машинно-фабричного к комплексно­ автоматизированному производству нужны совершенно но­ вые открытия не только в технике, но я в науке. Нужна не только техническая, но и научная революция. Эти револю­ ции теснейшим образом связаны между собой, имеют общую причину и результат. Они не могут протекать изолированно. Поэтому в современную эпоху происходит не просто техни­ ческая революция, а научно-техническая революция, кото­ рую впервые переживает человеческое общество.

Совокупность автоматических машин представляет собой комплекс двигателей, передаточных механизмов, рабочих органов, программных устройств, приборов переработки программ, контрольно-управляющих блоков, устройств, опре­ деляющих оптимальные условия работы автоматической системы. Такой комплекс позволяет осуществить замену не­ посредственных производственных функций человека, в том числе его логических и контрольно-управляющих функций устройствами автоматики. В этом и состоит сущность совре­ менной научно-технической революции, создающей техниче­ ские условия для перехода от машинно-фабричного произ­ водства к комплексно-автоматизированному. В ходе совре­ менной научно-технической революции происходит замена трехзвенной системы машин четырехзвенной системой, в которой добавляется новое (четвертое) звено ■—• автоматиче­ ское управляющее. Это один из главных признаков процесса превращения науки в непосредственную производительную силу. Этот процесс начался еще в период становления машин­ ного производства. Отличительная особенность его состоит в том, что нормальное функционирование и прогрессивное развитие производства практически невозможны без по­ стоянного и всестороннего использования научных знаний, в

то время как прежде применение науки в производстве но­ сило локальный и спорадический характер.

Идея о закономерном характере превращения науки в производительную силу общества была выдвинута К. Марк­ сом (см. подробно «Современная научно-техническая рево­ люция». М., «Наука», 1967).

В. И. Ленин поставил перед Академией наук, перед учеными ряд крупнейших задач, связанных с развитием производи­ тельных сил, реорганизацией промышленности и экономи­ ческим подъемом страны. По сути дела, в этой работе В. И. Ленин нацеливал именно на то, чтобы ускорить в ходе •социалистического строительства превращение науки в не­ посредственную производительную силу.

Марксизм учит, что производство расчленяется на три основных вещественных элемента — источники энергии, предметы (объекты) труда, средства и орудия труда. Естест­ венно, научно-техническая революция совершает переворот во всех трех элементах. Директивы XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. — документ, ставший символом эпохи науч- до-технической революции.

Открытие нового источника — атомной энергии — поло­ жило начало научно-технической революции в области про­ изводства энергии. В нашей стране предусматривается широ­ кое промышленное применение атомной энергии. Пуск крупных реакторов мощностью миллион киловатт и выше даст возможность переступить «экономический порог» атом­ ной энергии. В будущем предстоит использование энергии ядерного синтеза, проведение управляемых термоядерных реакций, что даст возможность получить энергию в десять раз большую, чем атомная.

Второй элемент научно-технической революции — это новые материалы. Особенностью современной эпохи является создание и применение искусственных материалов с задан­ ными свойствами, а также полупроводников. Партией по­ ставлена задача — создавать и внедрять принципиально новые орудия труда, материалы и технологические процессы, превосходящие по своим технико-экономическим показате­ лям лучшие отечественные и мировые достижения. Темпы продвижения вперед в этих областях непрерывно ускоряют­ ся. Будет освоено производство комбинированных материа­ лов на основе высокопрочных волокон и армирующих элементов. Армирование сверхпрочными волокнами и тканя­ ми алюминия, титана, меди, керамики, стекла значительно

повышает их ультрапрочность. Все это позволит снизить ме­ таллоемкость машин и конструкций.

Третий элемент научно-технической революции — это изменение характера рабочих машин, превращение их в са­ морегулирующиеся системы, т. е. автоматизация производ­ ства. При автоматизации за человеком сохраняются лишь функции наладки и общего наблюдения, что открывает новые возможности перед творческими силами человека.

В отчетном докладе ЦК XXIV съезду КПСС Л. И. Бреж­ нев указал, что перед советским народом стоит «задача исто­ рической важности: органически соединить достижения научно-технической революции с преимуществами социалис­ тической системы хозяйства...» [12, стр. 57].

Существует следующая технико-экономическая законо­ мерность современной научно-технической революции:

ПА>М >ПР,

где ПА — темпы роста производства автоматизированных машин и агрегатов ;

М— темпы роста машиностроения и металлообра­ ботки ;

ПР — темпы роста промышленного производства. Такая закономерность обусловлена тем, что комплексная

механизация и автоматизация требуют переоснащения про­ мышленных предприятий новыми орудиями труда, дальней­ шего роста машиностроительной промышленности, увеличе­ ния основных производственных фондов. Выпуск автомати­ ческого оборудования ныне обгоняет рост машиностроения и в еще большей степени — производство всей промышлен­ ной продукции. Так, если 1940 г. принять равным 1, то в 1967 г. валовая продукция промышленности нашей страны равна 9, валовая продукция машиностроения и металлообра­ ботки — 20, а приборы, средства автоматизации и запасные части к ним — 89 (Е. Ф. Борисов. Политико-экономические проблемы современной научно-технической революции. Изд. «Высшая школа», 1971). В 1971 —1975 гг. выпуск средств вы­ числительной техники увеличится в 2,4 раза. Уровень авто­ матизации производственных процессов на предприятиях горной промышленности, как и в других отраслях, значи­ тельно возрастет.

Таким образом, научно-техническая революция представ­ ляет собой коренной качественный сдвиг в развитии и произ­ водстве средств и предметов труда, источников энергии, тех­ нологии, организации и управлении производством в резуль­ тате использования выдающихся научных открытий, характеризует крупнейший этап покорения человеком сил

природы. Наряду с этим правомерно пользоваться термином «техническая революция», когда речь идет о преобразовании отдельных сторон материально-технической базы производ­ ства.

Научное направление «Механизация горных работ» в горной науке создано академиком А. М. Терпигоревым. Ему в этой области принадлежат особые заслуги. А. М. Терпигорев вместе с учениками создал классификацию горных машин, указал области их эффективного применения, пути технического прогресса горной промышленности с позиций комплексной механизации и автоматизации. Курс лекций по доставке угля, прочитанный им в 1925—1926 гг., и атлас к

А. М. Терпигорев в начале тридцатых годов организовал первую в истории горного образования кафедру горных ма­ шин и создал первый учебник по горным машинам [82].

Большое внимание проблемам механизации горных работ уделяли академики Л. Д. Шевяков, А. А. Скочинский и

А.П. Герман.

Бпоследующие годы у нас в стране выросла целая плея­ да советских ученых, внесших большой вклад в комплексную

механизацию горных работ. В области рудничного транспор­ та всему миру известны труды члена-корреспондента АН

СССР А. О. Спиваковского, члена-корреспондента АН УССР Н. С. Полякова, проф. Б. А. Кузнецова, проф. А. А. Ренгевича.

Большой вклад в развитие комплексной механизации очистных забоев угольных шахт внес проф. А. В. Топчиев. Он создал широкоизвестные учебники по горным машинам. Вопросы механизации горных работ также были освещены в известных трудах проф. И. Р. Ворошилина и проф. А. В. До­ кукина.

Созданием шахтных погрузочных машин и разработкой теории их расчета занимаются крупные ученые нашей стра­ ны Н. В. Тихонов, Г. В. Родионов, Я. Б. Кальницкий.

Советские ученые первыми выдвинули идею применения под землей самоходного оборудования. В начале пятидеся­ тых годов группа специалистов Главмеди Министерства цвет­ ной металлургии СССР и Джезказганского комбината высту­ пила в печати с обоснованием целесообразности использова­ ния самоходных горных машин в условиях Джезказганского месторождения. Были предложены рациональные горные схемы подземной разработки и типы самоходных машин.

Первые экспериментальные работы в горнорудной про­ мышленности в СССР по внедрению самоходных машин в подземных условиях начались на шахте № 31 Джезказган­

ского комбината в 1951 г. Испытанию были подвергнуты самоходная буровая каретка конструкции инж. Н. А. Федо­ рова, собранная на руднике на базе трактора, погружная буровая машина Ю-16 — прототип машины БМК-2 конструк­ ции инж. С. И. Юшко, экскаватор, самосвал, переоборудован­ ный на электрический привод. Были испытаны соответствую­ щие способы выемки : сплошной безуступный забой, высокий уступ с верхней подсечкой и почвоуступный забой.

Проведенные опыты подтвердили возможность примене­ ния самоходных буровых, доставочных машин и экскавато­ ров в условиях Джезказгана.

В1957 г. работы по внедрению самоходного оборудования были продолжены в более крупном масштабе на шахте № 51 того же комбината.

Впоследующие годы был взят курс на перевод шахт Джезказганского комбината и рудников комбината «Ачполиметалл» на работу с самоходным оборудованием. Большое количество институтов страны такие, как «Гипроникель» «Гипрорудмаш», «Гипроуглегормаш» (Караганда), «Гипроуглемаш» (Москва), «НИПИГормаш», «ЦНИИПодземшахтстрой» и отдельные машиностроительные заводы были при­ влечены к созданию отечественных самоходных машин.

Разработкой подземных экскаваторов занимались Ковровский и Костромской экскаваторные заводы, которые соз­ дали первые советские машины Э-7515 и ЭП-1. Институтом «Гипрорудмаш» были созданы отечественные погрузочные машины с нагребающими лапами ПНБ-ЗК, ПНБ-ЗД и ПНБ-4 для погрузки крупнокусковых руд в очистных забоях.

Разработкой буровой техники занимался институт «Гип­ роникель», создавший буровую каретку башенного типа ББК-4; особая заслуга в этом принадлежит институту «ЦНИИПодземмаш», который создал серию высокопроизво­ дительных буровых кареток СБУ-2М, СБУ-3, СБУ-2к и СБУ-4,

атакже буровые станки П-29, СБУ-70, 2СБУ-70.

Большой вклад в создание отечественной самоходной тех­ ники внес институт «Углегормаш» (Караганда), который раз­ работал несколько моделей самоходных вагонов.

Первые отечественные автотягачи с прицепами для под­ земных работ изготовил Могилевский автомобильный завод им. С. М. Кирова.

Шахтные погрузочно-доставочные машины разработаны институтом «НИПИГормаш» (Свердловск).

'Впервые в мировой практике Казахским политехниче­ ским институтом имени В. И. Ленина совместно с Джезказ­ ганским горно-металлургическим комбинатом им. К. И. Сатпаева был спроектирован и изготовлен пластинчатый кон­

ПРИМЕРЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ В СВЯЗИ С КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Глава 1

РАЗРАБОТКА СПЛОШНЫМИ СИСТЕМАМИ

Современное направление в разработке рудных месторож­ дений характеризуется все возрастающим масштабом при­ менения механического оборудования для выполнения различных технологических операций. При этом большое внимание уделяется конструированию, совершенствованию и использованию самоходных машин. Однако горно-геологи­ ческие условия месторождений и горно-технические условия их эксплуатации вносят определенные ограничения на применение самоходного оборудования, его конструкцию и габариты. Поэтому как создание новых машин, так и выбор необходимого их типа для действующих рудников произво­ дится с учетом упомянутых выше условий. В настоящей части описан опыт очистных работ на некоторых месторож­ дениях Советского Союза, стран народной демократии и зарубежных капиталистических стран, представляющих интерес с точки зрения использования оборудования в кон­ кретных условиях.

На горно-металлургическом предприятии «Ожел Вялы»

(Польша) [4] разрабатываются сульфидные и окисленные свинцово-цинковые руды. Месторождение представлено плас­ тообразной залежью с углом падения 8—10°. Мощность залежи колеблется от 0,5 до 14 м. Вмещающие породы — доломиты и известняки. Коэффициент крепости руд и вме­ щающих пород 6—8*. Основными системами разработки являются сплошная выемка короткими заходками с обру­ шением налегающих пород (Аі-ѴІ-ПСт-1) (около 70% объе­ ма общей добычи) и выемка длинными заходками с заклад­ кой выработанного пространства (Аі-ІІІ-ПоКр-1-4).

*Здесь и далее коэффициент крепости пород указан по шкале проф.

М.М. П р о т о д ь я к о н о в а.

При разработке первым способом панели подготавливают­ ся разрезными штреками шириной 3,4 м, высотой 2,7 м, пройденными через 30 м один от другого (рис. 1). Высота кон­ цевых участков штреков на протяжении 12 м равна мощ­ ности залежи 5,5 м; при проходке применяется уси­ ленное крепление.

Заходки крепятся деревянными рамами вразоежку через 0,9 м. Бурение шпуров производится ручными перфо­ раторами ВУП-22 с пневмоподдержками. Одновременно в забое работают два бурильщика (перфоратора). Погрузка ру­ ды в вагонетки осуществляется погрузочными машинами ЛЭК-Іп и ЛЭК-Зп. Уровень механизации этих работ дости­ гает 95%. Груженые вагонетки по заходке доставляют вруч­ ную до разрезного штрека. Кровлю обрушают путем извле­ чения крепи.

Одна бригада из трех человек в смену работает в двух противоположных заходках. Она выполняет все процессы — бурение, крепление, ручную доставку руды. В смену выпол­ няется один цикл с продвиганием забоя на 1 м. При этом производительность забоя составляет 58 т/сутки, а средняя длина откатки вручную — 15 ж и длина штрека на 1000 т годовой добычи — 8 м.

Рудник «Канъка-Кутна-Гора» горного предприятия «Пршибрам» (Чехословакия) [4] разрабатывает месторожде­ ние полиметаллических руд, представленных крутопадающи­ ми (60—90°) залежами жильного типа и импрегнационных зон. Вмещающие породы характеризуются тектонической нарушенностью сбросового характера. Жилы имеют мощ­ ность от десятков сантиметров до нескольких метров. Кон-