Отработка мощных угольных пластов по технологии «Шахта лава»

ГЕОТЕХНОЛОГИЯ

УДК 622.232

ОТРАБОТКА МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПО ТЕХНОЛОГИИ «ШАХТА - ЛАВА»

В.И. Ефимов, Г.Г. Рябов, А.А. Маликов

Рассмотрена отработка мощных угольных пластов по технологии «шахта -лава». Экспериментальный участок практического внедрения и апробации технологии «шахта - лава» располагался на ш. «Кыргайская», ОАО «Ерунаковская угольная компания». Выемочные столбы были подготовлены на угольных пластах № 60, 58, 57. Использование высокопроизводительной технологии позволило существенно повысить концентрацию горных работ.

Ключевые слова: геотехнология, шахта, лава, технология «шахта - лава», паспорт крепления лавы, технико-экономические показатели.

Экспериментальный участок практического внедрения и апробации располагался на ш. «Кыргайская», ОАО «Ерунаковская угольная компания». Выемочные столбы были подготовлены на угольных пластах № 60, 58, 57. Экспериментальный участок пласта № 60 имел следующую горногеологическую характеристику.

Пласт № 60 пологого падения от 12 до 14°, относительно выдержанный. Характеризуется сложным строением. Маломощные породные прослойки (0,05 - 0,1 м) сложены мелкозернистыми алевролитами. Мощность разделяющего прослойка между пластами 60 и 59 составляет от 0,1 до 0,3 м. Мощность пласта 60 составляет в среднем 4,9 м. Уголь пласта сложен полублестящими, блестящими разностями с тонкими линзами матовых и полуматовых углей средней механической прочности. Плотность

-5

угля 1,3 г/см . Предел прочности на сжатие 10 МПа. Глубина распространения зоны окисления угля до 25 м от дневной поверхности. Уголь пласта весьма склонен к самовозгоранию [1]. По внезапным выбросам угля и газа не опасен. Угольная пыль взрывоопасная. Природная газоносность пласта

-5

по данным геологоразведочных работ достигает 5 м /т.

Вмещающие породы имеют следующую структуру. Ложная кровля представлена алевролитами мелкозернистыми, слоистыми, трещиноватыми - мощностью 0,2 - 1,2 м и крепостью f = 2,0. Непосредственная кровля -алевролит мелкозернистый, слоистый, трещиноватый, мощностью от 2 до 8 м. По степени устойчивости характеризуется преимущественно как сред-неустойчивая, f=2...3. Ожидаемая предельная площадь обнажения пород непосредственной кровли 5 - 10 м , время устойчивого состояния до 30 мин.

Основная кровля - преимущественно песчаник среднезернистый (за редким исключением алевролит крупнозернистый) слоистый, трещиноватый, крепкий, устойчивый, крепостью f = 5.7, мощностью 10 - 35 м. По степени обрушаемости основная кровля характеризуется как легкообруша-емая. Непосредственная почва пласта 60-59 представлена алевролитом мелкозернистым, слоистым, трещиноватым, мощностью от 1,2 до 1,4м, f = 2 - 3, не склонным к пучению. В почве пласта 60 - 59 практически повсеместно имеется «ложная» почва, т = 0,1м, сложенная мелкозернистыми и углистыми алевролитами. Предельное сопротивление пород почвы вдавливанию прогнозируется не более 2,0 МПа.

Гидрогеологические условия участка сложные. Наиболее интенсивные водопритоки имели место в верхней зоне интенсивно трещиноватых пород до глубины 50 - 90 м от дневной поверхности в пределах целика под

-5

р. Кыргай. Приток воды в горные выработки достигал 5 - 10 м /ч, а при

-5

прохождении под поймой р. Кыргай - 20 м / ч.

Горно-геологические условия отработки экспериментальных участков на пластах 58 - 57 весьма сходны с условиями пласта 60.

Цикл работ в лаве по выемке угля начинается с зарубки на новую дорожку. Зарубка комбайна на новую дорожку производится косым заездом при обратном ходе комбайна со стороны вентиляционного штрека в сторону конвейерного штрека. Заканчивается зачистка предыдущей комбайновой дорожки в районе секции №14. Машинист переключает ход и перегоняет комбайн вверх к секции №36 (по верхнему - левому шнеку) и №25 (по нижнему - правому шнеку) для зарубки комбайна на новую дорожку. Секции лавного конвейера (с учетом линии допустимого изгиба), начиная с секции мехкрепи №13 по №1, задвигаются, а с секции №13 по №25 - рихтуются на «косой заезд». Производится передвижка приводной станции конвейера с перегружателем.

В районе секции №25 производится подъем нижнего (первого по ходу) шнека на максимально вынимаемую высоту, верхний шнек находится при этом в нижнем положении, производится зарубка на новую дорожку с полной выемкой и уменьшением вынимаемой мощности при подходе к конвейерному штреку. После выхода комбайна на сопряжение с конвейерным штреком оба шнека опускаются, комбайн поднимается в сторону вентиляционного штрека, вынимая оставшуюся у конвейерного штрека пачку

угля и зачищая дорожку в районе «косого заезда». Машинист перегоняет комбайн на сопряжение с конвейерным штреком. Лавный конвейер полностью задвигается на новую дорожку и выравнивается по всей длине лавы.

При движении комбайна вверх к вентиляционному штреку осуществляется выемка верхней пачки угля мощностью 3,5 м. Начиная с секции № 14, производится увеличение вынимаемой дорожки в районе начала «косого заезда» с выходом у секции № 25 на полную ширину захвата комбайна (0,8 м). Производится передвижка секций крепи на сопряжении с конвейерным штреком. Вслед за движением комбайна с отставанием на несколько секций задвигаются секции механизированной крепи, забойный конвейер при этом не передвигается. Комбайн проходит до вентиляционного штрека, не уменьшая вынимаемую мощность при подходе к нему (под анкерное крепление вентиляционного штрека) [2-3].

После выхода комбайна на сопряжение с вентиляционным штреком оба шнека опускаются на почву, и комбайн движется вниз к конвейерному штреку, вынимая нижний уступ и одновременно зачищая комбайновую дорожку. На этом цикл по выемке угля заканчивается (на 14-й секции) по нижнему шнеку. Передвижка энергопоезда, демонтаж монорельса, сокращение противопожарно-оросительного трубопровода производятся в 1 смену.

Паспортом предусматривается трехсменный режим работы очистного забоя, при этом в первую смену перед началом выемки отводятся на техническое обслуживание оборудования, профилактические и ремонтные работы (рис.1).

Очистные работы в лаве производятся звеном из 8 человек: машинист комбайна; помощник машиниста комбайна; горнорабочие очистного забоя (2чел.), занятые в лаве на передвижке секций крепи и скребкового конвейера; горнорабочие очистного забоя (2 чел.), занятые передвижкой концевой головки скребкового конвейера, концевых секций и зачисткой на вентиляционном штреке; горнорабочие очистного забоя (2 чел.) на конвейерном штреке, занятые передвижкой приводной головки, концевых секций и перегружателя (рис. 2).

Кроме этого, один горнорабочий обслуживает конвейерную линию и есть дежурный электрослесарь.

Управление кровлей в лаве - полное обрушение пород непосредственной кровли на оградительную часть механизированной крепи вслед за ее передвижкой, что обеспечивает создание породной подушки непосредственно вблизи самой крепи. При работе механизированной крепи кровля поддерживается в призабойном пространстве. Процесс управления кровлей подразделяется на два этапа: 1 этап - свободное и самопроизвольное обрушение пачки угля и части пород непосредственной кровли вслед за передвижкой крепи, что создает породно - угольную подушку; 2 этап -обрушение оставшейся части пород непосредственной кровли под дей-

ствием собственного веса после отхода лавы на определенное расстояние от предыдущего обрушения непосредственной кровли. Обрушение пород основной кровли происходит также свободно и самопроизвольно в завальной части лавы на породную подушку в выработанном пространстве, образованную обрушенными породами непосредственной кровли. Породная подушка предохраняет механизированную крепь от непосредственного воздействия обрушающихся пород непосредственной и основной кровли при их посадке.

Технико-экономические показатели

№ п/п Показатели Значение

1 Продолжительность цикла, мин 160

2 Количество циклов в сутки 6

3 Количество циклов в смену (I - II - III) 0 - 3 - 3

4 Режим работы 3 смены

5 Добыча угля за цикл, т 860

6 Суточная добыча угля, т 5160

7 Месячная добыча угля, т 129000

8 Число рабочих дней в месяце 25

9 Численность звена по добыче 11

10 Производительность труда ГРОЗ,т/чел -сут 469

11 Скорость подвигания забоя, м/сут 4,2

Рис. 1. Паспорт крепления лавы

Рис. 2. Технология ведения очистных работ

Практическая апробация отработки мощных угольных пластов по технологии «шахта - лава» показала высокую эффективность. Существенно возросла производительность труда и повысилась концентрация горных работ.

Список литературы

1. Захаров Е.И., Качурин Н.М., Комиссаров М.С. Самовозгорание углей. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. 318с.

2. Расчет и проектирование гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов / Н.М. Качурин [и др.]. М.: Изд-во МГГУ. 2003. 293 с.

3. Разрушение горных пород шарошками и диспергирование примесей в жидкостях/ Н.М. Качурин [и др.]. М.: Тула: Изд-во «Гриф и К0». 2003. 330с.

Ефимов Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., Discovery2089 agmail.com, Россия, Москва, НИТУ МИСиС,

Рябов Геннадий Гаврилович, д-р техн. наук, проф., ecology@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecology@ tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THICK COAL SEAM MINING BY "MINE - LONGWALL FACE" TECHNOLOGY V.I. Efimov, G.G. Riybov, A.A. Malikov

Experimental site of practical using and approbating "mine - longwall face " technology was located in the "Kirgaiskay Mine" of Ernakovskay Coal Company. Extraction pillars were made at coal seams follow numbers: 60, 58, 57. Using highly productive technology allowed significantly increasing mining concentration.

Key words: geotechnology, mine, longwall face, technology of "mine - longwall face ", support pattern of longwall face, technical-economical indexes.

Efimov Victor I., Doctor of Science, Full Professor, Discovery2089 agmail.com, Russia, Moscow City, National Research Technological University "Moscow Institute of Steel and Alloys",

Riybov Gennadiy Gavrilovich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, galina stasamail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Malikov Andrei Andreevich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, Chief of a Department, ecology@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University