книги из ГПНТБ / Дубровский Е.М. Выемка угля комбайнами за рубежом

ны применяются в очистных и подготовительных забоях, пока­ зывают, что при небольшом выделении метана может быть принята такая же система проветривания, как при машинновзрывной выемке.

На шахте «Эноко», суточная производительность которой равна 3200 г, комбайны применяются при разработке пласта мощностью 1,4—2,4 м. В забой выемочного штрека шириной 5,5—6,1 м подается 300 м3 воздуха в минуту; при этом воздух направляется в забой благодаря наличию продольной перего­ родки и вентиляционного паруса, подвешиваемого то с одной, то с другой стороны забоя. В сбойках ставятся вентиляцион­ ные двери, закрываемые на время работы комбайна. При внедрении рабочего органа комбайна в массив на глубину 1,8—2,4 м парус подвесить трудно из-за загромождения при­ забойного пространства. В этом случае вместо паруса приме­ няется пластмассовая перегородка, на лыжах которой наращи­ вается продольная перегородка по мере подвигания угольного забоя.

ния, работающий на всасывание. Вентилятор предназначен для проветривания призабойного пространства и удаления из него пыли, оставшейся после орошения воздуха пятью водяными насадками, установленными на комбайне. Вода к насадкам подается под давлением 28 ат. Вентиляционный трубопровод проложен через сбойку и вдоль правой стенки камеры, в кото­ рой работает комбайн. В камеру поступает 224 мг воздуха, из них 120 м3 проходит у забоя камеры и поступает в вентиляци­ онный трубопровод. При такой схеме проветривания условия работы в забое значительно улучшаются. Скорость движения воздуха находится в пределах 40—61 м/мин. Отмечается улуч­ шение видимости в забое и снижается температура воздуха. По сравнению с работой без установки вентилятора содержание углекислого газа уменьшается с 0,14 до 0,10%, метана — с 0,21 до 0,12%, концентрация пыли снижается с 510 млн. до 380 млн. частиц на 1 м3 воздуха. Отработанный воздух нагнетается вен­ тилятором в зону действия оросительного устройства с двумя насадками. Поскольку воздух выходит из вентилятора с высо­ кой скоростью, в нем сохраняется некоторое количество пыли, несмотря на орошение. В будущем для снижения скорости дви­ жения струи воздуха и для увеличения эффекта действия водя­ ных насадков предполагается пропускать воздушный поток через ряд отражательных пластин.

Применение всасывающего вентилятора с вентиляционным трубопроводом в подготовительной выработке обладает важным преимуществом в отношении подавления пыли: взвешенная

106

в воздухе пыль, не осажденная струями воды, поступает в отра­ ботанную воздушную струю и удаляется из забоя.

Дальнейшим развитием этого способа проветривания яв­ ляется установка небольшого вспомогательного вентилятора непосредственно на комбайне. Вентилятор, работающий на нагнетание, приводится в действие гидравлической системой ком­ байна.

Испытания этого способа были проведены в эксперимен­ тальном забое. Из действующей шахты поступало 0,42 м%ме­ тана в минуту, вентиляционная продольная перегородка нахо­ дилась на расстоянии 5,5 м от груди забоя. Производитель­ ность вентилятора с пневматическим двигателем составляла 25 мг1мин, а скорость струи воздуха у рабочего органа ком­ байна— 60 м/мин. Концентрация метана в призабойном прост­ ранстве при работе вентилятора достигала 1,32% У камерного конвейера и 2,5% под рабочим органом комбайна. Через 3 мин. после выключения вентилятора концентрация метана возрастала до нижнего предела образования взрывчатой сме­ си. За счет большой скорости движения струи воздуха, выхо­ дящего из вентилятора, действительное количество воздуха, движущегося над комбайном, в четыре раза превышало произ­ водительность вентилятора и составляло ПО m z / m u h . Э тот воз­ дух, содержащий некоторое количество метана, захватывался быстро движущейся воздушной струей. Если в забой поступало достаточное количество свежего воздуха, можно было не опа­ саться возрастания концентрации газа.

Наибольшую опасность предста!вляла рециркуляция воз­ душной струи, особенно заметная при применении вентилятора в сочетании с продольной перегородкой, работающей на всасы­ вание. По мере подвигания комбайна перегородка обычно от­ стает от вентилятора и в призабойное пространство поступает недостаточное количество свежего воздуха. В этом случае вен­ тилятор засасывает отработанный воздух и концентрация ме­ тана значительно увеличивается.

В экспериментальной шахте проверялась также возможность применения вентилятора частичного проветривания, работаю­ щего на нагнетание, с продольной перегородкой. В забой по­ ступало примерно 70 мг воздуха в минуту, выделение метана составляло 0,27—0,66 м3/мин. Эффективность проветривания доказывается тем, что при включении вентилятора концентра­ ция метана оставалась в допускаемых пределах, а при оста­ новке его на 2 мин. она быстро повышалась до взрыво­ опасной величины.

Можно заменить перегородку всасывающим вентиляцион­ ным трубопроводом, который не соединен с вентилятором, уста­ новленным на комбайне, а расположен у забоя. Испытание такого способа проведено в забое, выделение метана в кото­ ром составляет 0,27—0,66 мг/мин, а поступление свежего воз­

107

духа — 71 мъ!мин. Конец всасывающего трубопровода нахо­ дится на расстоянии 4,6 м от груди забоя. Эффективное про­ ветривание вентилятором, работающим на нагнетание, объяс­

пределах, а при остановке вентилятора очень быстро достигает опасной величины (образование взрывчатой, смеси). Рецирку­ ляция имеет место, если конец всасывающего трубопровода

бы с пылью. Проведенные исследования позволили сделать вывод о том, что наиболее перспективным способом проветри­ вания комбайнового забоя является использование небольшого нагнетательного вентилятора, установленного непосредственно на комбайне, при наличии всасывающего вентиляционного тру­ бопровода. Такая система проветривания может быть реко­ мендована для большинства угольных забоев, при условии поступления . в них такого количества воздуха, которое до­ статочно для снижения концентрации метана до допустимых пределов. Следует отметить, что эта схема проветривания является также наиболее эффективной с точки зрения борьбы с пылью.

Основным средством подавления пыли в комбайновых за­ боях является орошение. В связи е этим на комбайнах, пре­ имущественно на рабочем органе, устанавливаются ороситель­ ные устройства, снабженные насадками. При выемке угля насадки на режущей головке комбайна «Джой» JCM-3 авто­ матически разбрызгивают воду, используемую для охлаждения обоих двигателей рабочего органа. Вода подается под давле­ нием 20 ати. Расход ее на комбайне составляет 30 л/мин. При отсутствии достаточного напора в шахтной водопроводной сети он обеспечивается специальным насосом, входящим в комплект оборудования комбайна. На комбайнах «Колмол» расход воды достигает 150 л/мин при напоре 9 ати. Расход воды ороситель­ ными насадками комбайна «Гудмен» 500 равен 30 л/мин. На рабочем органе комбайна «Ли-Норс» имеется 14 оросительных насадков, подача воды к которым производится двумя насо­ сами, установленными на комбайне. Минимальный напор воды составляет 3,5 ати, однако рабочим считается напор в 14 ати. При этом расход воды составляет 61 л/мин. На комбайне «Вилькокс» установлено 6 насадков для орошения с расходом воды в каждом насадке 11— 15 л/мин.

Орошение снижает общую концентрацию пыли в забое и способствует осаждению более крупных частиц ее из воздуш­ ного потока, но почти не осаждает частицы размером менее 10 мк, которые причиняют наибольший вред здоровью чело­ века. Лучшим средством борьбы с наиболее мелкой угольной пылью является предупреждение перехода ее во взвешенное

108

состояние, а для этого орошение должно производиться в ме­ сте образования пыли.

Орошение является распространенным, но не единственным средством подавления пыли при комбайновой выемке угля в США. Фирмой «Джой» выпущен пылесборник «Джой Микродайн». Запыленный воздух поступает в смеситель с водяной струей, где каждая частица пыли смачивается водой. Воздух после орошения проходит через вращающееся лопастное коле­ со, закручивающее воздушный поток. При поступлении во второе отделение — пылеотделитель — вода с частицами пыли центробежной силой отбрасывается на стенки цилиндра, где имеются пазы, по которым она стекает в отстойник. Чистый воздух выходит из пылесборника через направляющее лопаст­ ное колесо, использующее энергию вращения воздушного по­ тока.

Пылесборник «Джой Микродайн» успешно применяется в комбайновых забоях. Хотя через пылесборник проходит всего 20% общего количества воздуха, поступающего в забой, кон­ центрация пыли в воздухе у комбайна снижается с 2500 млн. до 350 млн. частиц на 1 ж3 воздуха, а концентрация пыли в отработанной струе — с 5500 млн. до 500 млн. частиц на 1 ж3 воздуха. Если отказаться от применения в забое продольной перегородки и направить всю вентиляционную струю в пыле­ сборник, можно снизить содержание пыли в воздухе у комбайна до 880 млн., а в отработанной струе до 220 млн. частиц на 1 ж3 воздуха. При комбайновой выемке к. п. д. пылесборника этого типа составляет 90% по числу частиц и 99% по их весу. Пыле­ сборник улавливает частицы размером более 5 мк.

Применение комбайновой выемки затрудняет осланцевание забоя, так как комбайн работает непрерывно в одном забое и для проведения осланцевания требуется остановить машину. Кроме того, сухая пыль ухудшает видимость в забое. На одной из шахт было проведено испытание устройства для распыления инертной пыли в смеси с водой под давлением 14 •ати. Ослан­ цевание проводилось во время выемки угля. Для уменьшения влажности почва дополнительно покрывалась сухой инертной пылью. Лучшие результаты показала смесь из 25 л воды и 45 кг сухой пыли. Такая смесь наносилась на кровлю и стенки забоя.

УПРАВЛЕНИЕ КРОВЛЕЙ И КРЕПЛЕНИЕ

Основным способом управления кровлей на шахтах. США является полное обрушение; частичная закладка применяется редко. В комбайновых забоях наибольшее применение находит

109

комбайновой выемке угля значительно меньше, чем при дру­ гих способах добычи, так как состояние боковых пород улуч­ шается в результате отказа от взрывных работ и увеличения скорости подвигания забоев, а устойчивость выработок повы­ шается за счет придания им сводчатой или эллиптической формы.

При применении комбайнов отмечено значительно меньшее число несчастных случаев, чем при других способах выемки. Если при машинно-взрывной выемке и ручной погрузке, на долю которой в 1956 г. приходилось 14,5% подземной добычи угля, или 46 млн. т, имело место 33% общего количества несчастных случаев, то при применении комбайнов, с помощью которых в шахтах было добыто около 85% угля, или 286 млн. т угля, произошло только 11% несчастных случаев.

Установка анкерных болтов осуществляется обычно с по­ мощью самоходных гидравлических станков на пневматиках, которые имеют сверла для бурения шпуров в кровле и при­ способления для установки анкерных болтов и затяжки гаек. Наиболее распространены станки RBD-10 и RBD-15 фирмы «Джой». Так как при одновременном использовании комбайна и станка загромождается призабойное пространство и вызы­ ваются перерывы в работе комбайна, современные комбайны стали выпускаться с встроенными сверлами для бурения шпу­ ров под анкерную крепь и для установки болтов. Так, на ком­ байне «Джой» I-CM-2B установлено два сверла RDV-2, с по­ мощью которых бурят по два шпура глубиной 1,5 м и ставят два болта чаще всего с расширяющейся головкой, а также де­ ревянные верхняки. Обычно на установку двух анкерных бол­ тов, включая время на бурение шпуров, требуется 4 мин., т. е. 2 мин. на болт, в том числе 1,5 мин. на бурение и 0,5 мин. на установку болта.

На комбайне «Гудмен» 300, предназначенном для мало­ мощных пластов, установлено одно сверло для анкерования кровли. Сверло приводится в действие специальным гидравли­ ческим насосом от главного двигателя комбайна. Анкерование производится без остановки комбайна. Одно гидравлическое сверло установлено также на комбайне «Мариэтта». Отличи­ тельной особенностью сверл, установленных на комбайнах, яв­ ляется высокая скорость бурения, так .как они должны обеспе­ чить установку болта до передвижки комбайна.

Для поддержания кровли в призабойном пространстве ком­ байн оснащается гидравлическими домкратами для поддержа­ ния верхняка до установки стоек и специальной лебедкой для доставки крепежного леса. На комбайне «Джой» 4—JCM установлены два гидравлических домкрата. Домкраты подни­ мают к кровле верхняк, под который крепильщики подводят две металлические стойки.

На установку рамы крепи затрачивается 2—3 мин. Расстоя-

по

Рис. 33. Наиболее распространенные схемы крепления при комбайновой выемке угля:

а — схема крепления анкерными болтами, устанавливаемыми на расстоянии 1,2 -« друг от друга, при системе разработки

ме разработки и породах средней устой­

расположение небольших целиков угля при извлечении межкамерных целиков в пла­ стах, опасных по горным ударам

112

расстоянии 1,2 м один от другого. На рис. 33, б показана схема крепления кровли в очистных и подготовительных забоях, при камерно-столбовой системе разработки, применяемая при на­ личии боковых пород средней устойчивости и неустойчивых. Схема размещения деревянных стоек и расположения остав­ ленных небольших целиков угля, при применении которой зна­ чительно упрощается управление кровлей во время извлече­ ния целиков в пластах, опасных по горным ударам, показана на рис. 33, в.

ПОТОЧНО-НЕПРЕРЫВНАЯ ТРАНСПОРТИРОВКА УГЛЯ

Применение высокопроизводительных комбайнов на шахтах США потребовало внедрения мощных транспортных средств. Для обслуживания комбайновых участков понадобилось уве­ личить скорость движения и ширину лент магистральных и штрековых конвейеров. Были созданы канатно-ленточные кон­ вейеры, получившие распространение при проведении штреков, извлечении угля в камерах и погашении целиков. Однако до настоящего времени основным средством доставки угля от комбайна до погрузочного пункта остаются самоходные ваго­ нетки.

Комбайн обслуживается, как правило, двумя самоходными вагонетками. В период, когда самоходная вагонетка перевозит уголь от комбайна, непрерывность его работы обеспечивается установкой бункера, служащего промежуточным звеном меж­ ду комбайном и самоходными вагонетками. Чаще всего для этой цели используется специальная самоходная вагонетка. Бункерная вагонетка прикрепляется к комбайну, и машинисткомбайна с помощью выключателя дистанционного управле­ ния руководит ее загрузкой. Однако применение бункерных вагонеток ограниченной грузоподъемности не устраняет про­ стоев комбайна. В редких случаях бункерные вагонетки заме­ няют обычными самоходными вагонетками, загружаемыми не­ посредственно комбайном.

портировки: комбайн выгружает уголь на почву пласта, а сле­ дующая за ним погрузочная машина грузит уголь в самоход­ ные вагонетки или на раздвижной конвейер. Повышенные рас­ ходы на дополнительную рабочую силу-—машиниста погру­