Разработка малооперационных технологических схем очистных работ для шахт с гидравлическим способом добычи угля

гидроотбойки (рис. 3). Расчетная формула (3) дает среднее значение производительности по заходке.

Сравнение показателей, характеризующих эффективность процессов гидравлического разрушения, показывает, что производительность выемки угля в заходках, раздавленных силами горного давления в 1,5-2 раза выше, чем в за-ходках, оконтуренных массивом угля.

Экспериментальные исследования по гидровымыванию опережающих полостей позволили установить влияние диаметра насадки, начального расстояния от насадки до забоя, скорости перемещения струи по забою на производительность при напоре воды перед насадкой гидромонитора 4-5 МПа.

Производительность гидравлического разрушения угля при использовании насадок диаметром й = 14 мм и й = 17 мм, при увеличении начального расстояния от 0,5 до 5 м уменьшается с 200 до 20 м3/ч, то есть в 10 раз.

В процессе исследований также было установлено, что вместе с величиной начального расстояния I на производительность гидроотбойки существенное влияние оказывает скорость перемещения струи по забою V. Так, при V = 0 м/с и V = 0,8 м, производительность гидроотбойки составила 4,4 т/ч, при V = 0,15 м/с она возросла до 18,9 т/ч и при = 0,53 м/с - достигла 39 т/ч. Увеличение скорости Ус 0,73 м/с и одновременное удаление гидромонитора от забоя до 1,3 м приводит к некоторому снижению производительности - до 36,5 т/ч. По данным проведенных экспериментов, средняя производительность гидроотбойки 34,2 т/ч при вымывании опережающих полостей была достигнута при мощности гидромониторной струи 130 кВт-ч и средней энергоемкости разрушения 3,8 кВт-ч/т.

Таким образом, наиболее эффективный способ повышения производительности гидроотбойки в десятки раз, сни-

жения энергоемкости гидроразрушения в несколько раз, и повышения консистенции пульпы - приблизить гидромонитор к забою на оптимальное расстояние.

.150

= 100

d=26 mm

d=20 mm

d = 18 mm

2

4

14

16

Рис. 3

6 8 10 12

Расстояние от насадки до забоя

Зависимости производительности гидроотбойки от расстояния между насадкой гидромонитора и забоем

Цм

Это может быть достигнуто за счет его перемещения за разрушаемым забоем с оптимальной скоростью. При этом должны быть созданы новые технологические схемы очистной выемки, установлены оптимальные параметры струе-формирующих аппаратов и скорости их перемещения. Основным оборудованием этого являются технологические схемы на основе гидромониторных агрегатов.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:_

1. Михеев О.В., Соловьев A.C. Обоснование технологии безлюдной выемки угля с использованием тяжелых сред // Создание техники и технологии добычи угля без постоянного присутствия людей в забое шахт: Сб. науч. тр. -М.: МГИ, 1984. - С.15-18.

50

0

Разработка малооперационных технологических схем очистных работ для шахт с гидравлическим способом добычи угля

В.В. Козлов, к.т.н., «НИТУ МИСиС» А.Б. Михеева, к.т.н., «НИТУ МИСиС» ВА Арефьев, горный инженер

При длинных очистных забоях невозможно эффективно отрабатывать сложные нарушенные месторождения, участки неправильной формы при переменной гипсометрии и разных колебаниях мощности пласта, при выемке пластов с твердыми минерализованными включениями и т.д. Известные на шахтах с гидродобычей технологические схемы с гидромониторными и ме-ханогидравлическими машинами наиболее перспективны в отношении создания безлюдной выемки.

Так, гидравлическая технология угледобычи в забое отличается высокой надежностью, простотой, что позволяет легко автоматизировать процесс выемки гидромониторными установками (таблица).

Опыт работы экспериментальных образцов агрегатов АФГ показывает, что дальнейшее совершенствование этих конструкций позволит создать фронтальный агрегат с автоматическим манипулятором, который обеспечит разработку пологих и наклонных пластов в сложных горно-геологических условиях.

Технология угледобычи, основанная на применении ко-роткозабойных агрегатов (гидромониторных и гидравлических), отвечает основным требованиям, предъявляемым к технологии выемки без постоянного присутствия людей в очистном пространстве.

Многочисленные исследования показывают, что размеры зон опорного давления при короткозабойной (камерной) технологии угледобычи при ширине выемочных столбов 10-12 м составляют 25-35 м, а размер зоны предельного напряженного состояния составляет 2-3 м.

В зоне предельного напряженного состояния пласт угля существенно изменяет свое агрегатное состояние, при этом нарушается его сплошность и разрушаются силы внутреннего сцепления между пластами угля. Размер зоны предельного состояния может изменяться и при увеличении глубины горных работ, мощности пласта, ширины столба и может достигать 15-20 м. Это обстоятельство возможно использовать как дополнительную энергию при выемке пластов. Приняв ширину выемочного столба, равной размеру зоны

«Горная Промышленность» №1 (131) / 2017 | 83

Таблица 1 Характеристики технологических схем очистных работ

Технологические схемы очистных работ на основе механизированных комплексов Технологические схемы очистных работ при гидромониторной выемке Технологические схемы очистных работ при выемке механогидравлическими машинами

Достоинства Недостатки Достоинства Недостатки Достоинства Недостатки

Высокая степень механизации, возможность достижения высоких нагрузок в благоприятных горно-геологических условиях Многооперационность процессов Возможность достижения высоких нагрузок, особенно при слабых углях Высокие эксплуатационные потери Возможность достижения высоких нагрузок при слабых, крепких и вязких углях Высокие эксплуатационные потери

Низкий удельный объем нарезных выработок Необходимость управления процессами при постоянном присутствии в лаве человека Наличие единого энергоносителя Высокие энергозатраты на разрушение 1 т угля, особенно при крепких и вязких углях Низкая металлоемкость и стоимость оборудования Большой удельный объем проводимых выработок, изрезанность массива угля

Небольшие энергозатраты на разрушение 1 т угля Высокая металлоемкость и стоимость оборудования Низкая металлоемкость и стоимость оборудования Трудность управления и контроля процесса выемки Отсутствие ограничений по транспорту Необходимость крепления обнажений

Возможность работы с высокими показателями на пластах с выдержанной мощностью и гипсометрией Возможность достаточно просто автоматизировать процессы Отсутствие ограждения от обрушенных пород Возможность отработки нарушенных месторождений

Низкая эффективность при наличии нарушений твердых включений Высокая эффективность при отработке нарушенных пластов, в сложных горно-геологических условиях

При небольших длинах столбов высокая частота трудоемкости монтажно-демон-тажных работ Широкая область применения

Наличие концевых операций Отсутствие ограничений нагрузки по транспорту

Загромождение узлов сопряжения

предельного напряженного состояния, энергия воды будет расходоваться только на процесс доразрушения, смыв и транспорт угля. Технологические схемы, при которых проявляется эффект разрушения пласта силами горного давления, а крепь испытывает минимальные нагрузки, в последнее время получили широкое развитие.

Применение гидромониторов под крепью позволяет приблизить насадки к забою, что резко повышает производительность отбойки; при этом появляется возможность отбивать стружку угля вдоль забоя любых размеров, в зависимости от размеров зоны предельного напряженного состояния угля.

Классификация способов выемки угля гидромеханизированными агрегатами позволяет сконструировать множество вариантов технологических схем. Определяющими главные особенности агрегатов для гидрошахт являются такие уровни классификации, как способ поддержания призабойного пространства, вид и средства подачи исполнительного органа на забой, средство подвода воды к исполнительному органу и вид струи. Каждому варианту агрегатной технологической схемы соответствует рациональная область применения.

Все разрабатываемые агрегаты типа АФГ объединены тем, что в качестве средства транспортирования применен ги-

дравлический транспорт, органично связывающий в единый поточный процесс всю технологию добычи, транспорта и подъем полезного ископаемого, не требуя при этом больших сечений горных выработок.

Применение движущегося гидромонитора, работающего в зоне наибольшей эффективности действия струи, позволит не только повысить производительность отбойки угля, но расширить область применения гидроотбойки, вплоть до крепких углей.

Основной трудностью при создании механогидравлических и гидравлических агрегатов является вопрос подвода высоконапорного става исполнительному органу. Подводящий став технической воды к исполнительным органам должен сочетать гибкость для изгибания в одной или двух плоскостях и жесткость конструкции - для передачи высокого давления.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:_

1. Отчет по теме «Разработать и внедрить технологию безлюдной выемки угля в тяжелых средах на крутых пластах мощностью 0,4-1,0 м» Номер гос. Регистрации 81047358. Рук. темы О.В. Михеев. -М.: 1982-1985.

2. Шаровар И.И. Технология добычи угля в тяжелых очистных забоях Сб. трудов МГИ. - М.: МГИ, 1980. - С. 45-46.

84 | «Горная Промышленность» №1 (131) / 2017