Результаты шахтного эксперимента по применению технологии струговой выемки угля



Предыдущая | Следующая

 

Результаты шахтного эксперимента по применению технологии струговой выемки угля в глубоких шахтах Кузбасса В сентябре-декабре 2005 г. впервые в Кузбассе на шахте «Абашевская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» выемочный участок пласта малой мощности успешно отработан струговым комплексом фирмы «DBT GmbH» (Германия).
Комплекс очистной струговый фирмы «DBT GmbH» предназначен для комплексной механизации процессов отбойки, погрузки и доставки угля, крепления и управления кровлей, а также защиты рабочего пространства от обрушенных пород при выемке угольного пласта.
В июле-августе 2005 г. была завершена реконструкция конвейерной линии шахты, подготовка лавы и монтаж очистного стругового комплекса для отработки выемочного столба 14-09 по пласту 14.
Пласт 14 имеет простое строение и выдержанную мощность. Мощность пласта в пределах выемочного столба изменяется от 1,36 до 1,58 м. Крепость угля по М. М.
Протодьяконову составляет f=1,3. Гипсометрия пласта — слабоволнистая. Угол залегания пласта по простиранию выемочного столба — 0-5°, по падению — 3-12°.
Марка угля — Ж, толщина пластического слоя — 36 мм, зольность пласта — 7,7 %.
Непосредственная кровля пласта мощностью до 3,5 м представлена алевролитом мелкозернистым (f=4?5) и крупнозернистым (f=5?7). Индекс кровли по устойчивости 2.3.
Допустимые размеры обнажения: по простиранию пласта — 0,5-1 м, по падению вдоль лавы — 20-30 м на время от 0,1 до 1 ч.
Основная кровля пласта мощностью до 13 м сложена алевролитом мелкозернистым с прослоями мелкозернистого песчаника (f=5?7). Тип кровли по нагрузочным свойствам 2.2.2 — среднеобрушаемая.
Класс кровли по управляемости 2 — среднеуправляемая. Шаг первичного обрушения пород основной кровли составляет 60 м, вторичного обрушения — 25-30 м.
ЛАВРИК Георгий Владимирович Исполнительный директор — первый заместитель генерального директора ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» ДЮПИН Анатолий Юрьевич Заместитель Губернатора Кемеровской области по топливно-энергетическому комплексу НОГИХ Сергей Романович Генеральный директор Института промышленного проектирования угольных предприятий Доктор техн. наук ДУРНИН Михаил Кимович Заместитель начальника управления проектирования и технического развития ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» Непосредственная почва сложена алевролитами — мелкозернистым и крупнозернистым. Тип почвы по устойчивости 2.0 —
средней устойчивости. Непосредственная почва пласта склонна к пучению.
Промышленные запасы угля в выемочном столбе 14-09 составляют 360 тыс. т. Глубина ведения горных работ — 400—511 м. Природная газоносность пласта — 22—26 м3/т.
Уголь пласта не склонен к самовозгоранию, опасный по пыли и газу. Пласт 14 — угрожаемый по горным ударам с глубины 150 м.
Основные горно-геологические и горнотехнические условия отработки выемочного участка приведены в табл. 1.
Выемочный участок отрабатывался системой разработки длинными столбами по простиранию с управлением кровлей полным обрушением. Порядок отработки выемочного столба — обратным ходом (в сторону центральных уклонов).
При длине лавы 220 м общее количество секций в лаве составило 129 шт. (с учетом установки трех секций в штреке).
Для подготовки запасов выемочного участка 14-09 проведены следующие горные выработки: конвейерный штрек 14-09 (Sсв = 19 м2), монтажная камера 14-09 (в два этапа: узким сечением и расширение), вентиляционный штрек 14-09 (Sсв = 16 м2), фланговый вентиляционный уклон, вспомогательный конвейерный уклон.
Площадь поперечного сечения горных выработок выемочного участка 14-09 определялась с учетом следующих факторов:
— допустимой скорости воздушной струи (проветривания по различным факто — габаритным размерам подвижного состава и размещению оборудования с учетом минимального допустимого зазора;
— величине усадки крепи после воздействия горного давления и безремонтного содержания в течение всего периода эксплуатации.
Расчет и выбор параметров крепи горных выработок выемочного участка 14-09 был произведен на основании предварительных расчетов, согласно «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России». — СПб.: ВНИМИ, Конвейерный штрек 14-09 предназначался для транспортировки горной массы из очистного забоя, грузов и оборудования в лаву № 14-09 с помощью монорельсо вой дизелевозной откатки (дизелевоз Ferrit ЛСП70.ДО), подачи свежей струи воздуха.
Также на конвейерном штреке 14-09 располагался энергопоезд, подвешенный на монорельсе. Передвижка энергопоезда осуществлялась дизелевозом Ferrit ЛСП70.
ДО. Конвейерный штрек в выработанном пространстве не сохранялся.
Вентиляционный штрек 14-09 служил для выдачи исходящей струи воздуха из лавы и частично сохранялся для возможности газоуправления (выдачи метановоздушной смеси). Также по вентиляционному штреку была организована доставка материалов (оборудования) посредством монорельсовой дизелевозной откатки (дизелевозом Ferrit ЛСП70.ДО).
Сохранение вентиляционного штрека 14-09 производилось установкой органного ряда из рудничных стоек диаметром 220 мм. За очистным забоем, на расстоянии 0,5 м от завального бока, с шагом установки 0,45 м, на расстоянии 0,5 м от органного ряда и 0,5 м от оставляемого целика, дополнительно устанавливались две деревянные стойки.
Для усиления крепления в сохраняемой части вентиляционного штрека 14-09, с интервалом 12 м выкладывались деревянные клети из рудничных стоек.
Выемка угля в лаве осуществлялась струговым комплексом «DBT» в составе:
— механизированной крепи DBT — струга скользящего действия типа «GH 9-38ve»;
— забойного скребкового конвейера PF 4/932;
— перегружателя PF 4/932;
— дробилки SK 1111.
Основные технические характеристики струга скользящего типа «GH 9-38ve/5.7» приведены в табл. 2.
Схема работы выемочной машины — комбинированная. В качестве опережающей крепи усиления применялись рудничные стойки диаметром 220 мм, устанавливаемые впереди забоя на протяжении 45-49 м от линии очистного забоя по вентиляционному штреку через 0,9 м, в зоне повышенного горного давления — через 0,7 м в два ряда.
Уголь из лавы № 14-09 транспортировался забойным конвейером PF 4/932, оборудованным дробилкой SK 1111, с дальнейшей выгрузкой на ленточный конвейер 2ПТ120.
Для обеспечения одновременной работы лавы № 14-09 при максимальной производительности (1 255 т/ч) и четырех проходческих забоев при пиковом грузопотоке (18 т/мин) было проведено переоборудование магистральной конвейерной линии и замена конвейеров с шириной ленточного полотна 1 200 мм на конвейеры с шириной ленточного полотна 1 400 мм и скоростью 3,15 м/с.
Конвейеры с данными характеристиками способны обеспечить производительность до 46,5 т/мин (2 792 т/ч).
Поступавшая из лавы горная масса транспортировалась по трем конвейерам: 2ПТ120 (конвейерный штрек, длиной L= 940 м), П120 (сбойка, L = 60 м) и П120 (транспортный мост 14-14, L = 90 м) до конвейерного уклона пласта 14. Перегруз со штрековой конвейерной линии на уклонную линию осуществлялся через гезенк, проведенный между транспортным мостом 14-14 и конвейерным уклоном пласта 14.
При суточном отходе лавы на 18,44 м сокращение штрекового ленточного конвейера производилось шесть раз в сутки.
Конвейер был оборудован аппаратурой автоматического контроля натяжения ленточного полотна.
Далее по конвейерному уклону пласта 14, конвейерному квершлагу горизонта ±0 м и главному конвейерному уклону уголь транспортировался по существующей магистральной конвейерной линии общей протяженностью 2 900 м (1ЛУ120 № 1 главный конвейерный уклон — 1Л120 № 4 конвейерный уклон пласта 14).
Параметры конвейерной линии приведены в табл. 3.
Производительность питателя ПТК-14 (перегрузка с ленты 1ЛУ120 № 5 на ленту 1ЛУ120 № 4) составляет согласно технической характеристике 390 м3/ч. В существующей схеме используются два питателя, для которых существует возможность параллельной работы. Таким образом, производительность данного звена транспортной цепочки — 800 т/ч.
Производительность питателя КЛ-12 (перегрузка с ленты КЛК-100 № 1 на ленту 1ЛУ120 №5) составляет согласно технической характеристике 570 м3/ч. Была произведена модернизация данного питателя путем изменения угла наклона лопаты. Производительность питателя после доработки конструкции составляет не менее 1 150 т/ч.
Производительность технологического комплекса поверхности ограничена производительностью двух грохотов ГЦЛ-3, составляющей суммарно 1 000 т/ч.
За период с 25 сентября по 26 декабря 2005 г. подвигание лавы составило 655,2 м.
Максимальная суточная добыча в ноябре 2005 г. составила 6 200 т (рис. 1), среднесуточная добыча — 4 536 т, общая добыча — 281 241 т.
Производительность комплекса определялась при движении струга вниз со скоростью 0,62 м/с (глубина стружки — 40 мм), вверх со скоростью 1,86 м/с (глубина стружки 150 мм) и средней вынимаемой мощности пласта 1,52 м. Максимальная достигнутая производительность комплекса составила 13,2 м3/мин (17,4 т/мин, или 1 044 т/ч).
Шахтный эксперимент, проведенный на шахте «Абашевская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь», по отработке выемочного блока 1409 струговым комплексом, доказывает, что реализация научно обоснованных требований к технологическим схемам выемочных участков, оборудованных механизированными комплексами, позволяет в сложных горно-геологических условиях тонких пластов обеспечить достижение экономически целесообразных нагрузок на забой.
В ходе эксперимента проведены исследования технологических схем выемочных участков по следующим направлениям:
— промышленное применение безлюдной технологии на базе автоматизирован ных очистных комплексов и агрегатов с микропроцессорными системами электрогидравлического управления;
— совершенствование системы инженерной подготовки технологической схемы выемочного участка, обеспечивающей эффективное использование дорогостоящей высокопроизводительной очистной техники без ограничений элементов технологического потока пределами очистного забоя;
— совершенствование существующих способов и средств проведения выемочных выработок с присечкой вмещающих пород, а также охраны и поддержания выработок в зоне влияния опорного давления;
— повышение безопасности работ.
По итогам проведения эксперимента сделаны следующие выводы:
1. Эффективная эксплуатация струговой установки при отработке выемочных полей по схеме «шахта-лава» достигается поддержанием высокой пропускной способности и надежности работы конвейерной линии.
Пропускная способность конвейерной линии, с учетом грузопотоков из одновременно работающих очистного и подготовительных забоев, должна быть не ниже максимальной производительности струга.
2. Эксплуатация стругового комплекса позволяет снизить зольность отгружаемой горной массы (в лаве 14-09 с 37 до 16 %), что приводит к улучшению экономических показателей шахты и компании в целом.
3. В конструкции струга скользящего типа 9-38ve/GH 5.7 (Gleithobel) (рис. 2) реализованы основные преимущества струговых добывающих комплексов: простота и надежность конструкции, отделение угля с поверхности забоя в зоне наибольшего отжима, совмещение функций отбойки и погрузки угля, работа в режиме крупного скола, повышение сортности угля, уменьшение пылеобразования.
Результаты работы очистного стругового комплекса производства фирмы «DBT GmbH» (Германия) в лаве № 14-09 филиала «Шахта «Абашевская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь», показали эффективность его эксплуатации и технологии струговой добычи в целом для отработки пластов мощностью до 2 м на шахтах Российской Федерации.