Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Диплом примерно готово.docx
Скачиваний:
11
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.17 Mб
Скачать

4.2.2. Вітчизняний досвід

В Україні і країнах СНД досвід залишення породи в шахті є, в основному, на шахтах Донбасу (табл. 4.2).

У Донецькому басейні питання зниження об'ємів видачі шахтних порід вирішуються по трьом напрямам:

- проведення вироблень з використанням порід для закладки бутових смут;

- використання порід як закладний матеріал при очисній виїмці вугілля;

Таблиця 4.2 - Об'єм залишення породи в шахтах

Вугледобувні

райони

Роки

1987

11990

11995

22000

2009

Росія і країни

СНД зокрема

6,7

77,7

77,7

225,5

335,5

Донбас

6,7

77,1

77,7

224,8

333,8

Перший напрям включає технологію проведення одинарних або спарених вироблень з використанням порід для викладення бутових смуг. Основне обладнання - установка «Титан», бурошнекові установки БШУ, закладні установки ЗУ. Створюється комплекс обладнання для викладення бутових смуг при проведенні спарених вироблень по пологих пластах потужністю від 0,6 до 2,0м.

Другий напрям передбачає застосування технології очисних робіт із закладкою виробленого простору шахтними породами базується на використанні дільничних дробильно-закладних комплексів (ДЗК), оснащених спеціальним пневмозакладним обладнанням. Залишення породи у виробленнях, що погашаються, намічається проводити за допомогою комплексів «Титан», установок типу ЗУ і спеціальних метальних машин.

Окрім цих напрямів розглядаються питання зведення охоронних бутових смуг з шахтних порід при веденні очисних робіт на шахтах «Комсомолець Донбасу» і ім. Стаханова.

Накопичено позитивний досвід відробітку запасів вугілля, розташованих під міськими спорудами, з повною пневматичною закладкою виробленого простору. Для закладки використовуються дробильно-закладні установки «Титан», призначені для комплексної механізації закладних робіт. У пересувний комплекс «Титан» при проведенні підготовчих вироблень пластів одночасно з очисною виїмкою входить забійне обладнання, в т. ч. вантажна машина ППН-5 або ПНБ, дробильно-закладна машина ДЗМ, повітродувка ВП- 70, зрошувальна насосна установка і распредпункт. Порода із забою поступає в бункер ДЗМ «Титан», з нього, пройшовши стадію дріблення, порода потрапляє в повітродувку і по трубопроводу транспортується у вироблений простір.

При використанні стаціонарних дробильно-закладних комплексів (ДЗК) порода доставляється вагонетками, через перекидач, бункер, живильник, по стрічковому конвеєру поступає в одну із спарених дробарок, звідки в пневмозакладну машину камерного типу і по трубопроводу у вироблений простір.

Знаходять застосування технологічні схеми використання шахтних порід для механічної закладки їх у вироблений простір або вироблення, що погашаються, що включають перекидач вагонеток з породою, конвеєр, метальні машини або скреперні установки. Розглянуті схеми дозволяють проводити закладку шахтними породами без попереднього їх дроблення. Проте, істотним недоліком при цьому є велика усадка закладного масиву

Програмою переведення шахт Донбасу на технології видобутку вугілля із залишенням породи в шахті на період до 2000 року передбачалося будівництво ДЗК на 37 шахтах, оснащення шахт комплексами «Титан» і КСВ (комплекс для проведення спарених вироблень), метальними закладними машинами і іншим обладнанням.

Відповідно до програми було намічено використовувати для закладки 40,4 млн. т або 50,6 % всієї породи в рік.

Роботи по використанню шахтних порід для гідрозакладки проводяться також і в Карагандинському басейні.

Результати лабораторних досліджень властивостей закладних масивів з роздрібнюваних шахтних порід показали придатність їх для гідрозакладки. Коефіцієнт усадки масиву з шахтних порід, що дрібняться, складає 0,25-0,27 при тиску 10 Мпа. Розроблені технологічні схеми використання шахтних порід для гідрозакладки з видачею і без видачі їх на поверхню. Ведуться науково- дослідні роботи по розробці технологічних схем пневматичної закладки з використанням як закладний матеріал шахтних порід. Передбачається використання камерних закладних машин продуктивністю 190-250 м3/ч, що забезпечують дальність транспортування до 1500 м.

У цьому ж басейні отриманий позитивний досвід відробітку пластів в охоронному целіку з гідравлічною закладкою. Як закладний матеріал використовувалися шахтні породи, заздалегідь роздроблені до розміру 0-50 мм. На комплексі були встановлені 2 дробарки КДМК-4 продуктивністю 20-28 мЗ/ч. Роздроблені породи змішувалися з водою і землесосом 8ГР-8 подавалися в забій у вигляді пульпи (Т:Р=1:5) . Також отримані добрі результати при використанні шахтних порід для закладки виробленого простору на шахті № 4 об'єднання «Карагандауголь». Роздроблені шахтні породи доставлялися у вироблений простір скребковими конвеєрами і ежекторною установкою.

Накопичений позитивний досвід використання шахтних порід як закладний матеріал для заповнення порожнин горизонтальних вироблень в Підмосковному басейні, у зв'язку з ліквідацією вугільних шахт. Використовується як механічний спосіб закладки за допомогою метальних машин, так і гідравлічний.

У басейні Коваля питання залишення породи в шахті і використання їх як закладний матеріал не вирішені до теперішнього часу, хоча окремі спроби приймалися. Так, на шахті «Коксівна», при відробітку пласта щитовою системою, породи від проведення підготовчих вироблень доставлялися стрічковими конвеєрами до похилих сбоєк між польовим і відрізним штреками, звідки самопливно поступали у вироблений простір.

На шахті ним Ворошилова в 1964-65 pp. було відпрацьовано виймальне поле завдовжки 250 м щитовою системою із закладкою виробленого простору шахтними породами.

В умовах шахт НВО «Прокопьевськгидроуголь», які розробляють потужні круті вугільні пласти, були окремі спроби використання шахтних порід як закладний матеріал. Так, в 1988 р. був розроблений проект підземного дробильно-закладного комплексу для шахти «Коксівна» потужністю до 250 тис. т на рік. Проте, через відсутність фінансування будівництво його не почате.

Закладку шахтної породи і інших відходів вугільного виробництва у вироблений простір здійснюють на шахтах ним. Горького і ним. Калініна ПО Донецьквугілля, «Червоний Жовтень» ПО Орджоникідзеуголь і ін. З позицій комплексного підходу якнайповнішій і об'єктивнішій оцінці вже зараз можна надати досвід роботи шахти «Червоний Жовтень». Гидрозакладне господарство на цій шахті експлуатується з 1965 р.

Дробильно-сортувальний комплекс і станція змішування розташовані на поверхні шахти. Для підготовки закладного матеріалу використовують шахтну породу відвалів, що свіжоздобувається та перегоріла, відходи вуглезбагачувальної фабрики Єнакіївського коксохімічного заводу. Технологія її підготовки полягає в наступному. Породу з шахти, що видається скипом по вертикальному стволу, вивантажують в бункер місткістю 50 м3, звідки пластинчастим живильником ПП-1000 і стрічковим конвеєром KCJI-1000 подають на гуркіт ГИТ-51. Підрешітний продукт (порода розміром менше 60 мм) потрапляє на конвеєр KCJI-800, з якого пересувним конвеєром завантажують в акумулюючі бункери. Надрешетний продукт (шматки розміром більше 60 мм) за допомогою конвеєра подають в дробарки ОЦД-ІОО для дроблення. З їх піддону матеріал конвеєрами КСЛ-700 і КСЛ-1000 знову подають на гуркіт.

Аналогічним чином готують закладний матеріал з породи териконів, що перегоріла. Для цього в поглиблений бункер місткістю 7 м3 породу з відвала подають бульдозером. З бункера стрічковими конвеєрами КСЛ-700 і КСЛ-900 . вона подається на конвеєр КСЛ-1000, а потім по описаній схемі поступає на дроблення.

Розглянутий спосіб утилізації породи, що свіжоздобувається та що перегоріла, гірничої маси відвалів і збагачувальної фабрики Єнакіївського коксохімічного заводу, дозволяє щорічно розміщувати під землею від 300 до 500 тис. т твердих відходів. Завдяки цьому з надр витягують в середньому близько 400 тис. т вугілля на рік, законсервованого в охоронних целиках під групою єнакіївських заводів. Унаслідок утилізації породи, що здобувається, відпала необхідність в створенні на території промплощадки шахти нового відвала, хоча початок відсипання його був неминучим через те, що старі терикони перевищили проектну висоту. Таким чином, були виключені витрати по оформленню земельного відведення під новий відвал, перебудові порідного комплексу на поверхні і так далі. Були розібрані і використані для закладки дрібні порідні відвали шахт «Червоний Жовтень» і «Юнком». Породу розміром менше 40 мм на ОФ Єнакіївського коксохімічного заводу більше 10 років у великих об'ємах (до 700 т/доб) використовують як закладний матеріал.

В результаті застосування закладки і в самій шахті відбулися істотні якісні зміни. Значно покращала гірничо-технічна обстановка в очисних забоях, припинилися завали лав, раптові обвалення крівлі і сповзання грунту. Зникли різкі скачки напруженого стану вугільного масиву, що практично рівносильно перекладу пластів в категорію безпечних по викидах вугілля і газу. У зв'язку з цим скоротилися об'єми і вартість противикидних заходів. Середньорічна економія від зниження витрат на проведення цих заходів склала 5,1грн. на 1 т вугілля.

Дослідження деформацій земної поверхні показали, що при відробітку пластів з гідравлічною закладкою поверху, який лежить нижче, коли вищерозміщений був відпрацьований з обваленням крівлі, осідання земної поверхні зменшилося удвічі, а зближення бічних порід в лаві — більш ніж в З рази. Застосування повної гідравлічної закладки в лавах сприяло скороченню - важкої ручної праці: замість виїмки вугілля відбійними молотками представилася можливість ефективно використовувати комбайн «Темп-1».

Короткий аналіз досвіду роботи шахти «Червоний Жовтень» по комплексному вирішенню технічних і соціальних завдань в результаті застосування повної закладки виробленого простору твердими відходами здобичі і переробки вугілля свідчить про те, що він може бути широко поширений на інших шахтах, де потрібний відробіток запасів вугілля під забудованою поверхнею з метою підвищення безпеки і охорони навколишнього природного середовища.

Останніми роками ведуться значні роботи із створення обладнання не тільки для гідрозакладки, але і для інших механізованих способів закладки виробленого простору, заснованих на застосуванні трубопровідного транспорту. При цьому взято до уваги, що на шахтах інших басейнів найбільш ефективним виявився гідравлічний трубопровідний транспорт закладного матеріалу. Про це свідчить багаторічний досвід експлуатації гидрозакладочньїх господарств на шахтах Кузбасу і Ткибулішаорського родовища Грузії. З метою подальшого розширення області і об'ємів гідравлічної закладки з самотечним гідротранспортом кускових і зернистих матеріалів НПО Углемеханізаїія і ІГД ім. А. А. Скочинського створене нове, досконаліше обладнання для механізації основних процесів закладки — пересувна водовіддільна установка ПВУ (рис. 4.1) і гидропневмозакладний аппарат ГПА-1.

Рис. 4.1 - Пересувна водовіддільна установка ПВУ: 1 — розвантажувальний патрубок; 2 — патрубок, що підводить; 3 — кришка

Установка ПВУ (виготівник — НВО Углемеханізация) призначена для зневоднення закладного матеріалу при закладці виробленого простору на пластах з кутами падіння зверху 35° і перетині вентиляційного штреку не менше 4,5 м2.

Робочий орган водовідцільника — циліндрове і конічне сита (розташовані у вагонетці ВГ-2,5). Гідросуміш по пульповоду через живлячий патрубок під тиском подається на циліндрове сито, якому додають обертальний рух. Під дією відцентрових сил пульпа розділяється на тверде і рідке. Тут в основному відбувається зневоднення. У конічному ситі від частково зневодненої суміші тверде остаточно відділяється від води. Зневоднений закладний матеріал доставляють і укладають у вироблений простір, відпрацьовану воду акумулюють у водоприймачі, а потім перепускають на відкатувальний штрек, по якому вона самопливно поступає у водозбірник. Як закладний матеріал використовують як роздроблену породу (свіжу) від проведення і ремонту гірських вироблень, так і ту, що перегоріла, з відвалів. Закладку проводять один раз в тиждень в підготовлену смугу шириною 8—15 м. Вона відшивається на всю потужність пласта. ПВУ встановлюють на вентиляційному штреку так, щоб зневоднений матеріал самоплив безпосередньо поступав в місця його укладання.

Гідропневмозакладний аппарат ГПА-1 для зневоднення пульпи, пневмотранспорту зневодненого закладного материалу и керування відпрацьваною водою. ГПА-1 представляє собою аппарат, змонтований на 'шахтній вагонетці ВГ-2,5, який включає послідовно з'єднані водовідцелитель ПВУ, розпределитель і гідроциклон (рис. 4.2).

Рис. 4.2 - Гідропневмозакладний аппарат ГПА-1

Пульпа з водовіддільника 1 поступає на циліндрову зневоднюючу поверхню 3. В результаті попереднього розділення гідросуміші частина відпрацьованої води і дрібні частинки через щілини зневоднюючої поверхні потрапляють в корпус розподільника 8 і за рахунок надмірного гідродинамічного тиску в корпусі апарату 2 рухаються по проміжному патрубку 4 в гідроциклон 5. Зневоднений матеріал поступає в камеру секції 9 і під дією гідродинамічного тиску і пневмоенергії транспортується по трубопроводу 6 до місця укладання. У закладний трубопровід 6 через насадоку 7 гидроциклона розвантажують продукт, що згущуть.

Технологією робіт передбачається установка апарату ГПА-1 на вентиляційному штреку у місця виробництва закладних робіт (при відробітку пластів з кутами падіння зверху 35°). За допомогою швидкораз'ємних з'єднань його під'єднують до пульповоду, пневмомережи, трубопроводам для транспортування закладного матеріалу і відпрацьованої води. ГПА-1 успішно застосовують на шахті «Червоний Жовтень». Його експлуатація дозволила ліквідовувати небезпеку розмиву грунту, різко зменшити замулювання відкатувальних вироблень і водозбірників, повністю запобігти обводненню призабойного простору, зменшити втрати закладного матеріалу.

Значний інтерес з погляду комплексного вирішення питань охорони навколишнього середовища і раціонального використання природних ресурсів і витягання вугілля з надр в Донбасі представляє гідравлічна закладка виробленого простору пласта l2, який відпрацьовується на шахті «Покровська» ПО Красноармійськвугілля. Необхідність розробки пласта т3 потужністю 1,6—1,8 м з повною закладкою обумовлена значними проявами гірничого тиску і затрудненнями з підтримкою призабійної зони очисного вироблення в робочому стані. Крім того, південне крило пласта т3 характеризується значною обводненостю, в багатьох місцях пісковик заміщений галечньїм конгломератом з великим вмістом глинистої гальки із включеннями лінз розмірами до 50 м по простяганню і до 1 м по потужності пласта. Навантаження на лаву, обладнану вузькозахватним комбайном і індивідуальним кріпленням, в таких умовах складала 150—200 т вугілля в добу, а на панель — 300—400 т.

Поєднання вказаних вище несприятливих гірничо-геологічних умов викликало необхідність розробки пласта т3 з повною гідравлічною закладкою. При виборі закладного матеріалу виходили не тільки з вимог за якістю останнього, але і враховували його дешевизну, достатні запаси, а також необхідність утилізації з метою охорони поверхні землі від забруднення. Джерелом такого матеріалу виявилися відходи Докучаєвського флюсодоломитного комбінату Мінчермета СРСР (вапняки і доломіт) з середнім розміром близько 7 мм. Добовий вихід цих відходів на підприємстві складає 1300 м , всього у відвалах їх накопичено близько 6 млн м . Вони захаращують територію підприємства, є джерелом сильного ішлевиділення, особливо в легковажну погоду. Постійне збільшення об'ємів відходів вимагає додаткових земельних відведень для їх складування.

Відходи Докучаєвського флюсодоломитного комбінату доставляють на промплощадку шурфу № 4 шахти «Росія» по залізниці в саморозвантажних вагонах. Вагони подають один раз в добу в кількості 21 місткістю 60 т кожен. Розвантаження вагонів проводять одночасно на трьох залізничних коліях в приймальні здвоєні ями місткістю по 200 т. Загальна місткість 600 т. Далі матеріал направляють на склад силосного типу (5 силосів по 430 т кожен). Потім сировина поступає в будівлю станції змішувача. Закладна пульпа (Т:Р=1:5) по трубопроводу діаметром 200 мм, прокладеному по свердловині, поступає в шахту.

Пласт m3 підготовлений спільно з пластом m2 корінним груповим відкатувальним штреком, пройденим по пласту m2 і двома бремсбергами: № 1 в південній частині і № 2 в північній частині пласта. Відстань між ними 925 м. Яруси відпрацьовують від меж панелей до бремсбергів. Система розробки — довгі стовпи по повстанню з відробітком їх спареними лавами. Вугілля в очисному забої виймають вузькозахватним комбайном 2К-52, доставку по лаві здійснюють скребковим конвеєром СП-63М. Для кріплення призабійного простору використовують гідравлічні стійки СГС-ЗГ6 і металеві верхняки ВДУ. Відробіток з повною гідравлічною закладкою виробленого простору ведуть в двох лавах завдовжки по 170 м із здобиччю по 1000 т вугілля в добу з кожної. Закладні роботи здійснюють протягом однієї зміни, але в різний час. Загальний об'єм простору, що підлягає щодобовій закладці, складає 760 м3.

Зведення закладного масиву проводять смугами шириною 1,3 м в напрямі від бортового ходка до збірного панельного конвеєрного бремсбергу. Пульпу в лаву подають по забійному пульповоду діаметром 200 мм, підвішеному на спеціальних підвісках за кінці металевих верхняків. Забійний пульповод збирають з відрізків труб завдовжки 1,5-2,0 м на швидкороз'ємних з'єднаннях. Останні підвішують так, щоб осьова лінія знаходилася від крівлі на відстані не більше 0,5 м, що забезпечує максимальну подбутовку крівлі. Укорочення пульповода виконують тоді, коли поверхня закладного масиву, який намивається, наблизиться до торця випускного отвору на відстань 0,3-0,4 м. Смугу, що викладається, захищають від призабойного простору переносними спеціальними щитами. Їх споруджують у міру зведення масиву. Після завершення процесу закладки щити переносять на нову дорогу. Захищаючі щити виготовляють з металевої сітки з осередками 4x4 мм на кутовому каркасі.

До нижньої частини жолоба прикріплений гумовотканинний лоток, яким фільтровану з масиву воду через сітку щита уловлюють і відводять у воронку зливного водовода. По ньому відпрацьовану рідину, що містить 15-25 г/л твердого розміром до 5 мм, направляють в обхідну воронку, де розташована пересувна установка для управління відпрацьованою водою (УОВ).

Установка УОВ конструкції НПО Вугіллямеханізація призначена для обробки гидрозакладочної води, що полягає в прийомі її з лави, освітленні і відведенні в дільничний водозбірник, відстійник або канаву. Установка УОВ (рис. 3.4) складається з двох частин: насосного агрегату і ємності з гідроциклоном. Насосний агрегат, розміщений на візку 7 вагонеток ВГ-3,3, включає груповий насос ГРУ-400/20 5 з електродвигуном б і гвинтовий насос 10. Тут також розміщений автоматичний розчинник флокулянтів АРФ 11. У шахтній вагонетці ВГ-3,3 8 розміщений циліндровий гідроциклон 2 діаметром 800 мм.

Відпрацьована вода з лави поступає в ємність 8, звідки забирається насосом 5 через всос 9 і по трубопроводу 3 нагнітається в гідроциклон 2. Для забезпечення роботи в цьому режимі використовують перемикач 4. У гідроциклоні 2 воду освітлюють, продукт, що при цьому згущуться, вивантажують у відсік 12, освітлену рідину за допомогою поворотного зливного патрубка направляють в канавку водовідведення вироблення.

Продукт гідроциклона (дрібні частинки породи), що згущуються, з відсіку 12 гвинтовим насосом 10 по спеціальному трубопроводу транспортують у вироблений простір лави. З метою підвищення ефективності освітлення води в нагнітальний трубопровід 3 гідроциклона 2 вводять робочий розчин флокулянта (поліакриламід) — АРФ 5.

Виїмка вугілля в 3-ій західній лаві на шахті «Капітальна» шахтоуправління ім. Газети «Правда» ПО Донецьквугілля проводилася з гідравлічною закладкою виробленого простору (співвідношення Т:Р=1:10 за об'ємом). Для закладки використовували породу від проведення і ремонту гірничих вироблень.

На шахтах Донбасу накопичений певний досвід відробітку запасів вугілля з використанням пневматичної закладки виробленого простору. Донгипровуглемашем розроблені пневмозакладочні машини і комплекси. Для приготування закладного матеріалу застосовують дробильно-сортувальне обладнання.

Пневматична напівстаціонарна закладна машина ПЗБ-2 (виготівник — Ясиноватський машинобудівний завод) має верхню плиту, приймальну воронку над нею і патрубок для підведення стислого повітря, шлюзовий барабан з осередками, нижню плиту з вихідним коліном. Ущільнення шлюзового барабана — гідравлічне, з притискними дисками, на які тиск подається від гідроциліндрів спеціальним гідропневматичним пристроєм.

Таблиця 4.3 – Пневмозакладні машини, розроблені Донгіпровуглемашем

Показники

1

2

3

ПЗБ-2

ДЗМ-2

КЗМ-1

Продуктивність

200

120

250

Дальність транопортувания, м

500

1500

1500

Продовження таблиці 4.3

1

2

3

4

Діаметр закладного трубопроводу, мм

175(200)

200

200(250)

Тиск стислого повітря, Мпа

0,4

0,2—0,5

0,4—0,6

Розмір закладного матеріалу, мм, не менше

80

80

80

Потужність електродвигуна, кВт

37

4

8

Габаритнірозміри, мм:

довжина

ширина

висота

2590 1230 1600

2400 1300 2100

2300 1250 1800

Маса, кг

4520

4200

4100

Таблиця 4.4- Пневмозакладні комплекси, розроблені Донгіпровуглемашем

Показники

«Титан»

ПЗК

1

2

3

Продуктивність по розпушенню породи, м3/годину

20—60

100

Дальність транспортування закладного матеріалу по трубопроводу, м, не більш

80

1500

Діаметр закладного трубопроводу, мм

170

200

Розмір закладного матеріалу мм, не більш:

початкової сировини роздробленої породи

400 500 750 70

500 900 700 80

Продовження таблиці 4.4

1

2

3

Продуктивність повітродувки, м/с

не більше 1,1

Максимальний тиск, що розвивається повітродувкою, Мпа

0,1

Потужність приводу, кВт:

дробильно-закладної машини

20

-

повітродувки

80

-

зрошувального пристрою

32

-

Ширина колії рейкового шляху, мм

600;900

-

Напруга живлення, В

380; 660

380; 660

Число обслуговуючих робочих

5

6

довжина

14

-

ширина

1,255

-

висота

1,95—2,5

-

Маса, т

30

129

Підземна стаціонарна двокамерна пневмозакладна машина ДЗМ-2 має дві камери, розташовані одна над іншою, циліндрові затвори, піддон з дозуючими соплами, ішевмоциліндри, що врівноважує клапан, повітророзподільну коробку і пневмодвигун. Закладний матеріал поступає в бункер верхньої камери, звідки переходить в бункер нижньої камери при почерговому відкритті затвора. З нижньої камери матеріал видувається стислим повітрям в пневмозакладний трубопровід. Для перепуска закладного матеріалу з верхньої в нижню камеру перед відкриттям нижнього затвора тиск у верхній камері і в пневмотрубопроводі вирівнюється за допомогою врівноважуючого клапана. Для завантаження верхньої камери повітря через той же клапан з камери випускають в атмосферу. Операціями завантаження управляють за допомогою спеціальної повітророзподільної коробки. ДЗМ-2 з 1976 р. Випускає Ясиноватський машинобудівний завод.

Поверхнева стаціонарна камерна закладна машина КЗМ-1 має дві по черзі завантажувані камери місткістю до 6 м3, що усуває необхідність частих перемикань затворів, спрощуючи тим самим конструкцію машини і підвищуючи її надійність. У верхній частині камери вбудовані шнекові живильники для завантаження закладного матеріалу в камеру. Для цієї мети живильники забезпечені електродвигунами і спеціальними шнеками, які дроблять шматки негабаритів породи. Камери мають шнекові розвантажувачі з гідроприводом. З їх допомогою можна регулювати продуктивність установки. Пневмозакладочиая машина барабанного типу ІР-200 (ЧССР, виготівник – завод «Острой») має наступні технічні дані: продуктивність — ПО—200 м /ч; діаметр закладного трубопроводу — 175 і 200 мм; довжина транспортування — до 350 м; робочий тиск стислого повітря — 0,4 Мпа; маса 4100 кг. ZP-200 на відміну від машини ПЗБ-2 має похилу вісь обертання барабана, що знижує аеродинамічні втрати тиску повітря на вихідному коліні і мінімальну висоту розвантаження конвеєра, що подає закладний матеріал в приймальну воронку закладної машини. По периметру барабана знаходиться зубчате колесо, замінююче редуктор. Вона успішно застосовується на ряду шахт Кузбасу («Коксівна» і ін.).

Пересувний дробильно-закладний комплекс «Титан» (розробник — Донгипровуглемаш, виготівник — Ясиноватський машинобудівний завод) призначений для пневматичної закладки породи у вироблений простір лави (по падінню пласта) при проведенні підготовчих вироблень (вентиляційних штреків). Він складається з одновалковой дробарки, пневматичної закладної машини «Титан» і повітродувки. Для приводу дробарки і закладного пристрою використовуються електродвигун і редуктор з розгалуженою трансмісією. Дробарка сполучена з редуктором зубчатою муфтою, а закладний пристрій — кривошипно-шатуновим механізмом. Стисле повітря до машини «Титан» подається пересувною низьконапірною повітродувкою, змонтованою на колісному візку.

Роздроблена порода через вихідний патрубок і перехідне коліно поступає в закладний трубопровід, який збирають з швидкораз'ємних секцій завдовжки З м і укладають на грунті штреку між рейками. Забійну частину закладного

Таблиця 4.5- Дробильно-сортувальне обладнання

Поканик

Живильник-класифікатор КЛП

Класифікатор роздробленої породи ПКК

Дробарки для дробления

Крупного ЩД2

Середнього до

1

2

3

4

5

Продуктивність, м/ч

170

100

80

60

Розмір початкової сировини, мм не більш

500

250

-

-

Розміри, мм:

приймального отвору осередків

колосникового полотна

шматків продуктів дроблення

50Х60 (100Х100)

60Х60

600Х900

120

1000Х1050

80

Продовження таблиці 4.5

1

2

3

4

5

Потужність двигунів, кВт

46

8

55

45

Габаритні розміри, мм:

довжина

ширина

висота

4000

3500

1200

2000

3300

2000

2500

2500

2400

2430

2000

1250

Маса, кг

6500

3000

8300

8000

Комплекс ПЗК (розробник Донгіпровуглемаш, виготівник — Ясиноватський машинобудівний завод) призначений для підготовки закладного матеріалу, транспортування його в напірних трубопроводах до очисних забоїв і зведення закладного масиву. Він, застосовується на шахтах з крутим заляганням пластів, а також для викладення бутових смуг на шахтах з пологим заляганням. Дробильно-сортувальне обладнання комплексу встановлюють в районі околоствольного двору або на поверхні шахти. Пневмозакладне обладнання розташовують біля дробильно- сортувального обладнання комплексу, на групових штреках або блокових квершлагах. Комплекс складається з наступних машин: живильника- класифікатора КЛП, щічної дробарки ЩД2, порідного кулачкового класифікатора ПКК, двух одновалковых дискозубых дробарок типу ДО, трьох двокамерних пневмозакладних машин ДЗМ2 з елементом підведення і пневмозакладного трубопроводу.

Робота пневмозакладного комплексу здійснюється таким чином. До місця установки перекидачі подають нерозчеплені склади вагонеток з рядовою шахтною породою, що отримується від проходки і ремонту підготовчих вироблень. При недостатньому об'ємі породи в шахті для підготовки закладного матеріалу беруть породу з шахтних відвалів, відходів збагачення і тому подібне. Вагонетки з рядовою породою перекидають в бункер, розташований під перекидачем, де є грати з двотаврових балок. Відстань між балками — 400 мм. Шматки породи розміром понад 400 мм дроблять пневматичним бутобоєм. Під бункером встановлюють живильник, що коливається, який завантажує породу рівномірними порціями на стрічковий конвеєр, що подає породу на живильник-класифікатор КЛП. Останній і проводить попередню класифікацію рядової породи за розміром (0-70 або 0- 100 мм).

Дроблення матеріалу здійснюється в дробарці між зубчатими дисками, що обертаються, і нерухомими колосниками. Роздроблена порода прокидається через колосники і подається в бункер або на конвейер. З бункера готового продукту закладний матеріал за допомогою живильника, що коливається, завантажують в машину ДЗМ-2, призначену для рівномірного завантаження закладного матеріалу в напірний пневмотранспортний трубопровід. Останню встановлюють стаціонарно або полустаціонарно в виробленні або камері. Перед машиною ДЗМ-2 розміщують акумулюючий бункер закладного матеріалу місткістю не менше 60 м3 і живильник.

Пневмозакладочний комплекс ПЗК може проводити одночасно закладку в 3-5 очисних забоях. Роботу пневмозакладочных установок розподіляють рівномірно протягом доби, що відповідає мінімальному завантаженню транспортних магістралей шахти і компресорної станції.

Пневматичну закладку з використанням машини ХАТ і трубопровідного пневмотранспорта тривалий час застосоввали на шахті ім. Горького, при цьому як матеріал використоввали породу, що отримується від проведення і ремонту гірничих вироблень, містить близько 90 % глинистих і піскуватих сланців з коефіцієнтом міцності 2-5 за шкалою проф. М. Протодьяконова. З пневматичною закладкою виробленого простору проводили виїмку запасів під центральною частиною міста Донецька, забудованою висотними будівлями з розвиненою мережею інженерних комунікацій.

Початкову сировину розміром до 70 мм готують на підземному дробильно-сортувальному комплексі. Породу закладають у відпрацьований простір пластів h7 і h8 (у східній частині шахтного поля) потужністю 0,9-1,0 м з кутом падіння 9-12°. Довжина очисних вироблень складає 80- 150 м. Виїмку вугілля проводять вузкозахватньїми комбайнами 1КУЗ.

У зв'язку з особливими умовами закладки, метою якої є охорона поверхні від підробки, основну увагу на цій шахті приділяли якості використовуваного матеріалу і правильному формуванню масиву, що викладається. Встановлено, що при вологості закладного матеріалу 8-11 %, средневзвешенном діаметрі частинок 7-11 м, дальності метання матеріалу 7 м і ширині споруджуваної смуги 0,8 м забезпечується формування закладного масиву з усадкою 14 % при глибині розробки — 520 м. Порідну смугу від забою лави захищали металевою рулонною сіткою. Порода, що отримується від проведення і ремонту гірничих вироблень, є хорошим закладним матеріалом, що дозволяє безпечно підробляти поверхневі об'єкти І і II категорії охорони в нормальних гірничо- геологічних умовах при глибині розробки пластів більше 400 м. Щорічно на шахті для цих цілей використовувалось близько 200 тис. м3 породи.

Проведення штреків на цій шахті (при суцільній і комбінованій системах розробки) здійснювалось з викладенням порідних смуг за допомогою закладних комплексів «Титан». У роботі знаходилось, як правило, 4 комплекси. З 1982 р. ними закладено близько 800 тис. т породи. Зменшення видачі породи з шахти дозволило підвищити пропускну спроможність скипового ствола, поліпшити техніко-економічні показники роботи, а також понизити шкідливу дію відходів на навколишнє середовище.

На шахті «Комсомолець Донбасу» ПО Шахтарськантрацит майже всю породу, що отримувалась від проходки гірничих вироблень (близько 2500 т/добу), закладали в бутові смуги (5 з 6 лав), що дало можливість поліпшити стан бортових вироблень. Деформація їх зменшилася більш ніж в 3 рази в порівнянні з деформацією, що мала місце при охороні дерев'яними кострами і- плитами БЖБТ. Перетин вироблень знизився на 12-15 % проти 50 %. Відробіток пластів потужністю 1,0-1,2 м, кут падіння 4-7°, на шахті проводили стовпами по підняттю за допомогою комплексів «Донбас», КМС97 і КМ88. У зв'язку з необхідністю підтримки бортових ходків позаду очисного забою для провітрювання охорону здійснювали порідними смугами шириною 12-15 м, ДЗМ-2, що зводили за допомогою пневмозакладної машини (див. рис. 3.1 г,е,ж). Для закладки використовували шахтну породу, що свіжоздобувається.

Підготовлений закладний матеріал (у районі околоствольного двору) у вагонетках доставляли до місця його укладання.

На ділянці розміщувалось обладнання: акумулюючий бункер місткістю 40-70 м3, живильник типу ПГП, стрічковий конвеєр 1ЛУ-100, закладна машина ДЗМ-2, пневмотрубопровод діаметром 200 мм. Машина ДЗМ-2 встановлювалась поблизу лави на весь її термін служби. Максимальна довжина транспортування не перевищувала 1300 м. Бутова смуга зводилася шириною 1,6-2,4 м [45]. Аналогічні роботи по викладенню бутових смуг проводили на багатьох шахтах Донбасу: «Ворошиловградська № 1» ПО Ворошиловградвугілля, «Молодогвардейськая» ПО Краснодонвугілля (комплекс «Титан»); їм. А. Г. Стаханова ПО Красноармійськвугілля (пневмозакладочна машина ДЗМ-2) і ін.

Технологією закладки виробленого простору передбачається споруда тимчасових відшивань і укладання матеріалу. Для напряму породи в різні місця використовується відбивач, укріплений на кінці труби, насадка або перекидні засувки. При укладанні закладного матеріалу вихлопний кінець трубопроводу розташовують на відстані 3-5 м від закладного масиву. Ступінь ущільнення закладного масиву залежить від швидкості руху, розміру і вологості матеріалу. Зволоження смуги, що зводиться, сприяє підвищенню щільності і стійкості її; кращий масив виходить при використанні закладного матеріалу із змістом дрібних фракцій до 20 %. Закладка очисних вироблень ведеться смугами шириною 1,6-2,5 м. Простір, що закладається, захищають з боку конвеєрного ходка (штреку) дерев'яною перегородкою. Робочий простір очисного забою відокремлюють від того, що закладається перегородками з дощок. Для цього встановлюють переносні дерев'яні або металеві щити з рифленою поверхнею. Досвід показав, що при знятті щитів з кускових порід виходить майже прямовисна стінка масиву закладки. Щити економічніші за дощаті перегородки. Задовільні результати отримані також при використанні як відшивання металевої сітки з розмірами осередків 20x20 мм.

За кордоном як відшивання застосовують: просмолений папір (у два шари) або картон, армований тонкою металевою сіткою (0,5-1 мм) з отворами 10x10 або 20x20 мм; джутове полотно, що прикріплюється до стійок кріплення; переносні щити або металеву сітку, покриту мішковиною. Металева сітка доставляється в лаву в рулонах по 50-100 м.

Для зменшення витрат праці і часу на споруду відшивання на вітчизняних і зарубіжних шахтах застосовують спеціальні пересувні закладні перегородки. Рама перегородки виконана з труб діаметром 50 мм і встановлюється під кутом 60-63° до грунту пласта з нахилом у бік виробленого простору. Площина рами закривається конвеєрною стрічкою. Перегородку пересувають по лаві по мірі викладення закладної смуги за допомогою лебідки потужністю 1 кВт. Трудомісткість цих робіт невелика.

Закладку виробленого простору ведуть одночасно з очисними роботами. Ланка по закладці складається з 5-8 чіл. До цього числа входять робочі по обслуговуванню закладної машини, витяганню кріплення, кріпленню простору, що закладається, демонтажу і монтажу закладних трубопроводів. Для зменшення трудомісткості закладних робіт застосовуються трубопроводи з бічним випуском закладного матеріалу. В цьому випадку на пневмозакладоч- ном трубопроводі через кожних 4-5 м встановлено спеціальні коліна для бічного випуску. Випуск матеріалу здійснюють під кутом 20-35°.

При використанні механізованих кріплень трубопровід підвішують до верхняків кріплення або встановлюють на санчатах на подошві пласта. Для огорожі робочого простору на кріпленні або на трубопроводі вмонтовують спеціальні щитки. Роботи по закладці проводять одночасно з виїмкою вугілля двоє робочих, в обов'язок яких входить відкриття і закривання бічних випусків, спостереження за правильністю прокладки трубопроводу. На сполученні лавного і штрекового трубопроводів в останній вмонтований пристрій, що дозволяє виконувати пересування лавного трубопроводу, не демонтуючи штрековий трубопровід. У нім розміщено 2-3 шарніри, що дають можливість трубопроводу відхилятися під тиском стислого повітря до 10°.

На шахтах Донбасу при проведенні майже 800 підготовчих вироблень закладку породи в бутові смуги проводять за допомогою скреперних установок. Вони прості в конструктивному відношенні, надійні в роботі, універсальні, можуть працювати в складних гірничо- геологічних умовах. Застосовують установки ЗУ-1, ЗУ-1М, ЗУ-2М. Продуктивність їх складає 2-2,5 м /годину. Використання більш потужних лебідок ЛС-30-2С, ЛС-50-2П, ЛС-100-2П дозволяє працювати з скрепером місткістю до 0,5-0,8 м3 і підвищити продуктивність в 2-5 разів. Найдоцільніше застосовувати скреперні установки для закладки породи у виробленнях перетином до 9 м на пластах потужністю 0,5-1,5 м з кутом падіння до 25° з підриванням крівлі.

В цілях інтенсифікації закладних робіт, забезпечення надійного зведення бутових смуг необхідно здійснювати механізовану підгребку породи. Для цієї мети слід використовувати лебідку БС-4, яку встановлюють в штреку на відстані 10-15 м від забою. Підгребку виконують одночасно із закладкою за допомогою спеціального скрепера. Ним до 70 % загального об'єму породи доставляють на закладну дорогу. Продуктивність скреперної установки зростає до 5-6 м3/годину. Скреперна закладка частіше застосовується при проведенні вентиляційних і проміжних (середніх) штреків услід за лавою. Найбільший економічний ефект закладки породи за допомогою скреперів досягається при потужності пласта 0,5- 0,7 м.

Проведення спарених підготовчих вироблень дозволяє розміщувати в міжштрековому просторі (шириною 20-40 м і більш) всю породу, що здобувається при їх споруді (див. рис. 3.1, е). Для закладки породи використовують комплекси «Титан», бурошнекові установки БШУ і закладні установки ЗУ (на пологих пластах). Щорічно на шахтах України протяжність вироблень, які пройдені із закладкою породи у вироблений простір, складає приблизно 140 км. (комплексом «Титан» — 10 км. і установкою ЗУ — 130 км.), при цьому закладається до 4 млн т породи.

Донгіпровуглемаш, ДонУГИ і інші організації створили комплекс обладнання для проведення спарених вироблень на пологих пластах трьох типорозмірові КСВ-1 (1,4-2,0 м), КСВ-2 (0,9-1,4 м), КСВ-3 (0,6-0,9 м). Виїмку вугілля проводять вузкозахватними комбайнами (струговими установками), кріплення — механізованими кріпленнями (індивідуальним кріпленням). Вугілля на штрек транспортують скребковим конвеєром з тяговим органом, замкнутим в горизонтальній площині. Закладку породи здійснюють: у комплексі КСВ-1 — пневматичним способом; КСВ-2 — механічним; КСВ-3 — бурошнековой установкою.

На шахті «Лідієвка» ПО Донецьквугілля спарені вироблення по пласту l2’ проходять за допомогою прохідницького комбайна ГПК-1. Бурошнекової установкою БШУ з обох штреків бурять в целіку свердловини діаметром 300-400 мм. Порода від прохідницького комбайна перегружателем подається на шнекі БШУ в процесі їх роботи поступає в пробурені порожнини. Раціональна область застосування даної технології: потужність пласта 0,6-1,0 м, кут падіння пласта до 15°, ширина целіка не більше 40 м, опір вугілля різанню не вище 2,5 кН/см.

Залишення породи в шахтах шляхом закладки її у вироблення, що погашаються, реалізоване на шахті ім. газети «Соціалістичний Донбас» (див. рис. 3.1, ж). Тут щорічно у вироблений простір закладають близько 200 тис. т породи, що дозволяє поліпшити стан виробленя, які пройдені з присічкою, скоротити об'єм видаваної з шахти гірничої маси і ін.

На деяких шахтах, що відпрацьовують круті пласти, знайшла застосування самотечная закладка породи у вироблений простір. Доцільно застосовувати таку закладку при видобутку вугілля на крутопадающих пластах з складними умовами. Традиційні способи управління гірським тиском при розробці тонких пластів, засновані на утриманні безпосередньої крівлі на кострах, - недостатньо ефективні і не відповідають сучасним напрямам технічного прогресу в галузі.

Підготовку закладного матеріалу (дроблення шахтної породи) здійснюють в підземних дробильно-сортирувальних комплексах, а доставку його до лав — колісним або конвеєрним транспортом. На шахті ім. Ізотова (Артемвугілля) закладку виробленого простору по пласту т3 проводять породою, що здобувається при проведенні і ремонті гірничих вироблень.

Гірничу масу вагонетками УВТ-2,5 доставляють до перекидача і розвантажують в бункер 2. За допомогою перевантажувальних пристроїв сировину транспортують до дробарок 3, в яких подрібнюють до розміру 120 мм, а потім стрічковим конвеєром доставляють до місця вантаження. Роздроблену породу у вагонетках електровозами 5 АРВ транспортують на вентиляційний штрек і вивантажують в приймальний бункер 6, з якого стрічковими конвеєрами типу КЛ-150А 7 направляють до місця зведення порідної смуги в лаві.

Утилізація породи шляхом її закладки у виробленій простір дозволила практично зменшити втрати вугілля в надрах — вугільні целики над штреками були зменшені з 14 до 6 м. На 20 % скоротилася витрата лісу в лавах за рахунок зменшення щільності кострів (у 3 рази).

Покращав загальний стан робочих місць, зменшилася кількість завалів лав, викидів вугілля і газу. Витрати на підтримку вентиляційного штреку скоротилися в 8 разів. Не дивлячись на простоту описаної технологічної схеми, широке її розповсюдження на шахтах стримується низькою продуктивністю колісного транспорту і незадовільним станом вентиляційних штреків.

Найважливішими результатами, що характеризують виїмку вугілля із закладкою виробленого простору твердими відходами вугільного виробництва, є: поліпшення стану, безремонтний зміст, можливість повторного використання підготовчих вироблень; зниження втрат вугілля в надрах; підвищення безпеки і ефективності виробництва робіт; можливість відробітку законсервованих запасів вугілля під об'єктами, що охороняються, водоймищами і т. п.; зниження деформацій земної поверхні і ін. Окупність капітальних вкладень, як правило не перевищує 1-2 року. Наприклад, по шахті «Комсомолець Донбасу» сумарний річний економічний ефект закладки складав близько 130 тис. руб в 1990 році, що в зразковому перерахунку складає 1млн 300 тис грн.