В собственности угольной компании Hullas del Coto Cortes S. A.(HCC S. A. )



Предыдущая | Следующая

 

ВВЕДЕНИЕ В собственности угольной компании Hullas del Coto Cortes S. A.(HCC S. A. )
имеется угольная шахта в провинции Астуриен в Кабоалес де Абао вблизи г. Виллаблина на севре Испании.
Разрабатываемое месторождение характеризуется следующими горногеологическими условиями:
— угол залегания промышленных пластов — 35-45°;
— очистные работы ведутся на многих пластах;
— мощность пластов — 1,2-3,6 м;
— гипсометрия пластов имеет сильное изменение по простиранию.
В соответствии с данными условиями применяются различные методы выемки угля, выбор которых, в первую очередь, зависит от мощности и угла залегания пласта:
• система частичного этажного обрушения с применением буровзрывных работ;
• полностью автоматизированная система отработки длинными лавами на пластах малой мощности с применением украинского лавного оборудования;
• частично механизированная система отработки длинными лавами на пластах средней и большой мощности с применением комбайна по разработанной на Украине и модернизированной в Испании конструкции и одностоечной крепи.
Последний из вышеназванных методов отработки хорошо зарекомендовал себя на пластах мощностью примерно до 2,5 м и применялся в прошлом. Угольный пласт «Розарио» мощностью до 3,6 м и углом залегания 45° предъявляет новые требования к добычной технике и щитовой крепи.
Помимо технических требований новая система крепи должна также отвечать следующим параметрам:
— повышение производительности;
— непрерывное повышение эргономии;
— улучшение условий безопасности;
— подходящий дизайн для существующих условий (например, для сечения штреков);
— совместимость с имеющейся технологией — в особенности с комбайном;
— возможность модернизации с применением самой современной добычной техники в будущем (комбайн / струг с конвейером), например для отработки месторождений с меньшими углами залегания.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И СПЕЦИФИКАЦИЯ Опираясь на основные пункты, с представителями угольной компании HCC S. A. были проведены первые переговоры по проектированию, на которых были совместно разработаны дальнейшие детальные спецификации. При проведении проектировочных работ исполнитель должен был учесть и конструктивно реализовать следующие параметры:
• достаточная сила опоры крепи для применения на наклонных пластах;
• интеграция известных имеющихся комбайновых технологий в отдельности, что означает:
— закрепление кровли непосредственно после прохождения комбайна;
— технические возможности для добычи угля кровли при недостаточной высоте резания комбайна;
• обеспечение опрокинутого ведения лавы (8-10°), исходя из аспектов механики горных пород и техники безопасности;
• мероприятия и устройства, препятствующие скольжению секций крепи по падению;
• концепции по призабойному пространству с необходимой гибкостью при изменении длины лавы;
• соблюдение максимальных параметров относительно геометрических размеров и массы;
• опциональное и ориентированное на будущее применение альтернативных добычных систем (современные комбайны, струговые системы и т. д.).
Несмотря на широкий практический опыт фирмы DBT Mining Engineers GmbH в области отработки пластов наклонного залегания, а также конструкции соответствующего оборудования, вышеуказанные спецификации, в особенности из-за их частичного взаимного влияния, сделали необходимым создание концепции, которая должна выстраиваться в сильно ограниченном объеме на уже известных принципах решения. Основываясь на достаточно проверенной базовой концепции для современной и высокопроизводительной щитовой крепи, были спроектированы новые модификации и дополнительные устройства специально для условий угольной компании HCC S. A.
В центре концептуальных исследований находились:
1. Активное обеспечение добычного процесса посредством щитовой крепи и (или) ее элементов.
2. Разработка технических решений для оптимальных устройств удержания и передвижки отдельных секций, а также целой колонны секций.
3. Эргономические и важные для техники безопасности мероприятия для трудового коллектива.
4. Соблюдение заданных максимальных значений для транспортировки в шахту.
5. Обеспечение эксплуатационных характеристик посредством проведения соответствующих испытаний (рис. 1, 2)
ПОДРОБНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ Выдвижной козырек с зубьями Для эксплуатации в полностью механизированной лаве «Розарио-1 Запад» была запланирована модернизация известной и проверенной комбайновой технологии. Эксплуатируемые на протяжении многих лет комбайны хорошо зарекомендовали себя преимущественно при отработке пластов малой мощности.
С достаточной уверенностью невозможно было оценить, будет ли систематически обрушаться недостигаемая при резании верхняя пачка угля при применении комбайнов на пластах мощностью до 3,6 м.
Для решения данной проблемы фирма DBT Mining Engineers GmbH предложила оснастить секции крепи телескопически выдвигаемыми козырьками с зубьями для резания угля Данная конструкция служит для того, чтобы активно отделять в кровле оставшийся в верхней пачке уголь и обеспечить таким образом непрерывный ход последующих рабочих процессов.
При детальном конструировании данного узла необходимо было учесть следующие аспекты:
— стабильность — загрузка выдвинутого элемента при максимальном усилии в стойках;
— направление и центрирование в верхняке щитовой крепи;
— необходимое усилие в домкратах для создания давления на верхнюю угольную пачку;
— выбор подходящих высокопрочных материалов.
Очень позитивный опыт эксплуатации однозначно подчеркивает концептуальный подход и его технологическое исполнение.
Устройства удержания и передвижки Для надежной эксплуатации щитовой крепи на пластах с крутым залеганием решающую роль играют подходящие технические устройства для направления и выравнивания секций крепи. Поэтому необходимо было создать концепцию, которая должна в соразмерной степени содержать следующие аспекты:
— оптимизация / сокращение необходимой массы секции крепи для уменьшения необходимых усилий для передвижки и выравнивания;
— определение необходимых усилий для выравнивания;
— распределение поступающих выравнивающих усилий по всему контуру секции, учитывая при этом смещенную колонну секций (опрокинутая лава) и длину передвижки 1,00 м (рис. 4);
— установка подходящих выравнивающих устройств на различных компонентах секции;
— создание контуров деталей и узлов, подходящих для направления и передвижки секций.
Сконструированные фирмой DBT Mining Engineers GmbH устройства выравнивания были подвергнуты длительным и интенсивным испытаниям на испыта тельных стендах, посредством чего была доказана их полная пригодность для эксплуатации. На основе результатов испытаний было начато их серийное производство (рис. 5-7).
Аспекты эргономики и безопасности Наряду с повышением производительности важную роль при размышлениях о введении современной добычной техники играли также аспекты эргономики и техники безопасности. Была намечена цель — в сложившихся экстремальных условиях (угол залегания 45° при мощности пласта до 3,6 м) создать для персонала рабочее место, которое, в отличие от применяемой раннее техники (одностоечная крепь), предоставляет значительно лучшие условия с точки зрения эргономичности и техники безопасности.
Помимо оптимального доступа к гидравлическому управлению фирма DBT Mining Engineers GmbH уделила особое внимание обустройству прохода для персонала. Концепция по проходу персонала между стойками с регулируемыми ступеньками — приспосабливаемые к изменяющимся условиям падения — оказалась наилучшим решением.
Регулируемые ступеньки гарантируют легкое передвижение по угольному забою и позволяют выполнять гидравлические функции отдельных секций крепи с эргономической осанкой и открытым вводом на все движущиеся детали (рис. 8, 9).
Так как при угле залегания 45° постоянно присутствует потенциальная опасность из-за падающих угольных и породных глыб, то большое внимание уделялось тому, чтобы проход для персонала располагался позади стоек секций (рис. 10).
Благодаря защите секций обеспечиваются сравнительно безопасное передвижение и работа в лаве.
ВЫВОДЫ Испанская угольная компания НСС S. A. планировала в 2004 г. на шахте в Астуриен начать отработку пласта «Росарио» и искала в техническом и экономическом плане целесообразную концепцию очистных работ.
Особенно угол залегания 45° при мощности пласта до 3,6 м представлял собой особую трудность, так как применяемая ранее техника щитовой крепи с одной деревянной стойкой достигла границ своих возможностей и представляла большую потенциальную опасность для рабочего персонала.
Фирма DBT Mining Engineers GmbH совместно с фирмой НСС S. A. разработала и успешно реализовала концепцию для данных условий выемки.
В связи с необходимостью привязки имеющейся добычной техники при разработке концепции щитовой крепи учитывались следующие, частично совершенно инновационные моменты:
• оптимизация веса и транспортной массы при заданном опорном усилии крепи;
• дизайн секций крепи для опрокинутого движения лавы с опережением на вентиляционном штреке до 10°;
• возможности управления и выравнивания с достаточными параметрами для обеспечения контролируемого движения колонны секций и предотвращения смещения в сторону конвейерного штрека;
• возможность активной добычи угля в верхней пачке в условиях, которые делают это невозможным для комбайна;
• опциональная возможность оснащения современным добычным оборудованием (комбайн, струг), при необходимости совместно с цепным конвейером при уменьшающемся угле падения;
• значительное улучшение эргономии и безопасности труда.
Первый позитивный опыт эксплуатации показал, что все требования были в полном объеме реализованы в новой концепции щитовой крепи.
Данная концепция щитовой крепи представляет собой действительную инновацию в области полностью механизированной системы отработки пластов большой мощности с крутым залеганием и может быть также успешно применена на других угольных месторождениях с аналогично тяжелыми условиями.