455000 Челябинская область
г. Магнитогорск, ул. Комсомольская,
д. 17
+7 (902) 86-228-45
+7 (3519) 23-20-93

Технология очистных работ на уголном предприятии

Вверх на один уровень

Выработки, предназначенные непосредственно для добычи полезного ископаемого, называют очистными.

Работы в очистных выработках, связанные с добычей полезных ископаемых, называют очистными работами.

Технология очистной выемки – это совокупность производственных процессов, выполняемых в определенной последовательности в пространстве и времени и направленные на получение готовой продукции.


Основные операции (процессы) технологического цикла.

В зависимости от применяемых систем разработки комплекс работ в очистном забое состоит из следующих технологических процессов:

  1. выемка угля (подрубка, отбойка и навалка угля на конвейер);
  2. крепление призабойного пространства;
  3. доставка крепежных материалов в очистной забой;
  4. транспортирование угля вдоль очистного забоя к откаточному штреку;
  5. передвижка оборудования ближе к забою по мере подвигания последнего;
  6. проведение работ по управлению горным давлением.

Способы отбойки угля в очистных выработках.

Применяют несколько способов отбойки угля в очистных выработках – это ручной или отбойными молотками, буровзрывной способ, гидравлический (механогидравлический), комбайновый, струговой.
Отбойные молотки для отбойки угля применяют при слабых, трещиноватых углях, в условиях, когда использование другой техники невозможно. Этот способ выемки применяют очень редко. Это Донбасс, на крутопадающих маломощных пластах

Гидравлический способ.

Выемка производится гидромониторами или механогидравлическими комбайнами. Гидромонитор устанавливают на некотором расстоянии от забоя (5-10м). Мощной струей воды, выходящей из насадки гидромонитора, уголь размывается.
Смешиваясь с водой, он образует пульпу, которая самотеком по почве выработки или по желобу направляют в пульпосборник (аккумулирующий штрек или зумпф). Из зумпфа пульпа откачивается углесосом и поступает на поверхность в отстойник или сразу на обогатительную фабрику. Для обеспечения самотечного транспорта выработки должны иметь наклон, равный 0,05м на каждые 100м выработки.
Гидромониторы имеют насадки до 20мм диаметром, напор воды 120-160 атм (12-16 МПа), расход воды до 200м3\ч. Один гидромонитор в смену может отбить до 1000т и более угля.
Все гидромониторы имею дистанционное управление. Некоторые - на гусеничном ходу. Гидромонитор обслуживается двумя рабочими – гидромониторщиком и его помощником.
При механогидравлическом способе выемка угля производится механогидравлическим комбайном, который рабочим органом разрушает уголь, а транспорт угля осуществляется при помощи воды.
Наиболее распространенная система разработки – короткими очистными забоями. При гидравлической добыче угля производительность труда рабочих зачастую выше, чем при «сухой» традиционной технологии. При гидравлической добыче возможна отработка пластов любой мощности и отработка некондиций.
Недостатки: большие потери угля, большой объём подготовительных выработок, ухудшение санитарных условий труда вследствие подачи в шахту большого количества воды.


В 80-и годы на шахте «Юбилейная» три бригады (Смирнова, Мусохранова и Мингулова) при помощи гидромониторов добывали по 1 млн. тонн угля в год. В то время это была самая большая нагрузка на участок и самая высокая производительность труда на одного рабочего на территории Советского Союза.


Способы крепления обнаженного пространства.

После выемки определенного количества угля производится крепление вынутого (обнаженного) пространства. Для этого применяют различные крепи: индивидуальные – используются очень редко, и в подавляющем большинстве случаев - механизированные.

Крепь очистных забоев должна удовлетворять определенным техническим, производственным и экономическим требованиям.
Технические требования: прочность, устойчивость, жесткость.
Производственные требования: обеспечение в призабойном пространстве всех производственных процессов, пропуск через него необходимого количества воздуха, минимальная масса крепи, механизация ее установки и передвижки.
Экономические требования: минимальная стоимость крепи, наименьшие трудовые затраты на ее возведение, удаление, переноску, передвижку, надежность и долговечность крепи.
Индивидуальные крепи могут быть деревянные, металлические и смешанные. Состоят обычно из несущих и поддерживающих элементов (стоек, верхняков), устанавливаемых совместно и разбираемых полностью или частично при переноске и передвижке. В зависимости от выполняемых функций эти крепи могут разделяться на призабойные и посадочные.
Призабойная крепь возводится в призабойном пространстве выработки и предназначается для предотвращения обрушения в нем пород кровли.


Посадочные крепи – это специальные крепи, применяются для обеспечения периодического обрушения (посадки) пород кровли за пределами призабойного пространства по заданной линии «обреза кровли».

Индивидуальные крепи мобильны, универсальны, применяются почти в любых горно- геологических условиях, на пластах до средней мощности включительно. Но установка их трудоемка, так как все операции выполняются вручную. Индивидуальные крепи могут иметь различные конструкции в зависимости от условий применения. Обычно они состоят из стоек и верхняков.

Стойки являются основными опорными элементами крепи, оказывающими сопротивление опусканию пород кровли в закрепленной выработке. Они могут быть жесткие и податливые. Податливость – это способность стойки под действием давления пород кровли уменьшать свою длину.
Жесткие стойки – это стойки постоянной длины.
Податливые – это стойки раздвижные. К ним относятся стойки трения и гидравлические стойки.

Стойки трения – с клиновыми замками, различных типов и типоразмеров с раздвижностью от 200 до 900мм и рабочим сопротивлением от 10 до 35 тс.
Гидравлические стойки – с внутренним питанием, когда гидравлический насос находится внутри стойки и с внешним питанием – насос вне стойки.

Посадочные стойки – трения и гидравлические имеют рабочее сопротивление до 200тс.

Верхняки индивидуальной крепи предназначены для передачи равномерно на большую поверхность пород кровли усилие рабочего сопротивления стоек индивидуальной крепи, а также предохранять закрепленной рабочее пространство от вывалов кусков пород кровли.
Верхняки разделяются на жесткие и податливые. Жесткие верхняки в свою очередь подразделяются на металлические переклады (балки), не имеющие устройств для какой – либо связи друг с другом и шарнирные верхняки, имеющие такое устройство.

Механизированные гидравлические крепи.

Механизированной называется крепь очистных комплексов и агрегатов, все секции которой кинематически связаны между собой и передвигаются с помощью домкратов вслед за подвиганием забоя. Она состоит из отдельных секций, каждая из которых как правило имеет: основание-4, гидравлические стойки-2, верхняк-1, ограждение-3 и домкрат для передвижки-5.

Механизированная крепь ограждает призабойное пространство, механизирует процесс крепления и управления кровлей. Секция механизированной крепи устанавливаются в забое по всей длине лавы.

В зависимости от характера взаимодействия с породами кровли механизированные крепи разделяют на поддерживающие (а), оградительные (б), оградительно – поддерживающие (в), поддерживающе – оградительные (г).

У поддерживающих (КМТ, КМ-87)механизированных крепей главную роль играют поддерживающие элементы, предотвращающие обрушение кровли в пределах рабочего пространства забоя. Оградительные элементы у крепей этого вида отсутствуют или являются вспомогательными.
У оградительных мехкрепей (КТУ) имеются только оградительные элементы, препятствующие проникновению обрушенных пород кровли в рабочее пространство. У крепей оградительно – поддерживающих (ОКП) верхнее перекрытие одновременно поддерживает кровлю и ограждает рабочее пространство от обрушения пород. У крепей поддерживающее – оградительного (КМ, ДЖОЙ,) типа имеются поддерживающие и оградительные элементы, однако при этом основную роль играют поддерживающие элементы, а оградительные являются дополнительным средством защиты от проникновения пород кровли в рабочее пространство забоя. В настоящее время – самые распространенные.

Основные понятия:
Линейная секция - однотипные ли разнотипные секции крепи, установленные вдоль очистного забоя.
Концевая секция - секция крепи, установленная на концевом участке очистного забоя, прилегающем к штреку.
Механизированная крепь сопряжения – часть механизированной крепи или специальная крепь, располагаемая в местах сопряжения очистного забоя (лавы) со штреками. Обычно это усиленные крепи.
Рабочее сопротивление крепи – способность выдерживать давление пород кровли без нарушения их сплошности. Механизированные крепи имеют определенную маркировку.
Для примера рассмотрим, о чем говорит наименование механизированной крепи Чжэнчжоуской групповой компании угольного машиностроения (Китай): ZY8620/24/50
8620 – рабочее сопротивление секции мехкрепи, КН (примерно 860Тс);
24- минимальная высота секции, дм (2,4м);
50 – максимальная высота секции, дм, (5м).
Шаг установки крепи- расстояние между соседними секциями, обычно равно ширине секции (1,0; 1,5; 1,75; 2,0м).
Шаг передвижки крепи – величина передвижения секции мехкрепи за один ход домкрата передвижки (обычно – 0,63м; 0,8м) – обычно равно ширине захвата выемочного комбайна.
Коэффициент затяжки кровли – отношение площади перекрытий всех элементов крепи к площади кровли рабочего пространства забоя, закрепленного крепью.

Управление кровлей при очистных работах.

В процессе выемки угля в очистной выработке обнажается кровля и почва, которые до начала выемочных работ находятся в естественном напряженном состоянии. При подвигании очистного забоя это естественное состояние горного массива нарушается, в результате породы кровли в очистной выработке деформируются, расслаиваются и обрушаются.
Для безопасного ведения работ по выемке угля, размещения выемочных и транспортных средств и движения воздуха в очистной выработке (лаве) оборудуется защищенное от обрушения пород пространство, называемое призабойным (рабочим). Оно располагается между забоем и специальной (посадочной) крепью, ограждающей очистную выработку от выработанного пространства. При применении механизированных комплексов призабойное пространство ограничено мехкрепью.

Выработанное пространство, поддерживать нецелесообразно и даже вредно. При увеличении выработанного пространства увеличивается величина горного давления на крепь и на массив угля, что может привести к массовым обрушениям пород кровли, поломки крепи, завалу выработок, горным ударам, внезапным выбросам, а так же к самовозгоранию угля.
Для исключения негативных факторов проявления горного давления производят мероприятия по его регулированию.
Управление горным давлением – совокупность мероприятий по регулированию проявлений горного давления в рабочем пространстве очистного забоя в целях обеспечения безопасных производственных условий для эффективной и наиболее полной выемки полезного ископаемого. Эти мероприятия сводятся к погашению выработанного пространства полным обрушением кровли, частичной или полной закладкой выработанного пространства, плавным опусканием кровли и другими способами.

Управление горным давлением полным обрушением кровли.

Полное обрушение заключается в том, что по мере подвигания очистного забоя на границе между рабочим и выработанным пространством устанавливают усиленную (режущую) крепь. А крепь в выработанном пространстве удаляется и породы кровли в этом пространстве обрушаются. Обрушающиеся породы непосредственной кровли разрыхляются и заполняют выработанное пространство до основной кровли, подбучивая её. Основная кровля растрескивается и ложиться на непосредственную. Тем самым исключается зависание консоли основной кровли на больших площадях, что приводит к уменьшению давления пород кровли на призабойное пространство, угольный пласт и крепь очистного забоя. В настоящее время это наиболее распространенный способ управления горным давлением.

Расстояние, через которое осуществляется обрушение пород кровли, называют шагом обрушения или шагом посадки. Величина шага обрушения зависит от типа призабойной крепи, технологии или средств механизации очистных работ, свойств пород кровли и других факторов.
При механизированных крепях шаг посадки равен шагу передвижки крепи.
В очистных забоях с индивидуальной крепью шаг обрушения принимается кратным ширине захвата исполнительного органа комбайна или кратным ширине вынимаемой ленты при буровзрывной выемке. Обычно шаг обрушения составляет от 5 до 10 и более метров.
Т.е. через такое расстояние, если кровля сама не обрушается, производят принудительную посадку (обрушение). Для этого, как указывалось выше, по линии обрушения устанавливают усиленную крепь, и за этой линией, со стороны отработанного пространства, крепь удаляют механизированным способом (лебедкой и тросом) или перебивают стойки буровзрывным способом.

Полная закладка выработанного пространства.

Сущность управления горным давлением полной закладкой заключается в заполнении выработанного пространства пустой породой, называемой закладочным материалом. Применение полной закладки обеспечивает существенное снижение потерь полезного ископаемого в недрах (за счет исключения целиков угля). Уменьшается пожароопасность пластов, склонных к самовозгоранию, исключается образование провалов поверхности, особенно это важно под зданиями, сооружениями, водоемами. Т.е. разработка месторождений с полной закладкой является одним из мероприятий по охране недр и окружающей среды.
Однако возведение закладочного массива является очень трудоемким дополнительным процессом в технологической схеме подземной добычи угля. Что уменьшает производительность труда и увеличивает себестоимость полезного ископаемого.
В настоящее время находит применение гидравлическая, пневматическая, гидропневматическая, твердеющая, самотечная и механическая закладки.
В качестве закладочного материала применяют песок, гравий, дробленые коренные породы, отходы обогатительных фабрик, тепловых электростанций, породы шахтных отвалов. При гидравлической закладке, закладочный материал доставляют в выработанное пространство потоком воды по трубам. При пневматической – потоком воздуха. При самотечной – под действием своего веса ( на крутопадающих пластах). Механическая закладка – забрасывателями, наподобие забрасывателей в котельных. Твердеющая закладка- это закладка вяжущими, самотвердеющими смесями.

Частичная закладка выработанного пространства.

Применяют при наличии в непосредственной кровле труднообрушаемых пород. Для этого вслед за подвиганием очистного забоя в выработанном пространстве выкладываются из пустых пород бутовые полосы, на которые опускаются породы кровли.

Управление кровлей плавным опусканием.

Применяется, если непосредственная кровля пласта представлена плотной породой, способной прогибаться без разрыва сплошности. При этом специальной, посадочной крепью служат деревянные податливые костры. Костры переносятся вслед за подвиганием забоя или остаются в завале. Породы кровли плавно опускаются на почву, вдавливая костры


Новости
ООО «Промышленная Компания РосУголь»
г. Магнитогорск , 2009г.
Изготовлено: «Prime»
Дизайн: Черкасова Н.Д.