авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«Раздел 1. ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ УДК 622.23; 622.831 УСЛОВИЯ ОБРУШЕНИЙ СЛОИСТОЙ КРОВЛИ ...»

-- [ Страница 2 ] --

Для определения максимально допустимой длины пролета восполь зуемся методикой Г.Л. Фисенко [1] 0h, h 2 h 0 2 H 0 + l 7 7 p p - предел прочности пород кровли на сжатие, МПа;

=47,2 МПа;

где h - мощность слоя, м;

h =4,3 м;

- предел прочности на растяжение, МПа;

=3,02 МПа;

p p - объемный вес, МН/м3;

=0,027 МН/м3;

- величина бокового распора;

= 0,4 при глубине 225 м;

H - глубина расположения выработки, м;

H =225 м;

47,2 4,3 2 4,3 47,2 4, (47,2 2 0,4 0,027 225) + =73,1 м.

l 7 3,02 0,027 7 3, Учитывая большую длительность охраны поверхности под хуторами, принимаем коэффициент запаса прочности Кп 2 и длину очистного забоя.

Охрану подготовительных выработок осуществляем с помощью це ликов. Ширина целиков, как показали расчеты (см. ниже), составляет 12 м.

Проводятся подготовительные выработки прямоугольной формы высотой 2,0 м, ширина в проходке и в свету 6 м. Проводимые выработки не крепят ся. Согласно Правилам безопасности, для устойчивых пород, залегающих в кровле пласта и имеющих крепость более 10 по шкале М. Протодьяконова, допускается не крепить выемочные выработки, которые будут погашаться вслед за проходом лавы. Поэтому, учитывая горно-геологические условия на проектируемом участке, мы отказываемся от крепления выработок, прилегающих к лаве. Лишь в местах горно-геологических нарушений и при пересечении выработками реки Кундрючья необходимо применить ан керное крепление. Анкерное крепление рассчитывается в соответствии с «Инструкцией по анкерному креплению».

Определим погонную нагрузку на охранный целик, кН/м, Q =( l л + 2·В+ l ц )· Н · ов, где l - длина очистного забоя, м;

l = 32 м;

л л В - ширина подготовительной очистной выработки, м;

В = 6 м;

l - ширина охранного целика, м;

ц Н - глубина залегания выработки, м;

Н = 225 м;

- объемный вес пород кровли, кН/м3;

= 25 кН/м3;

ов ов Q =(32+2·6+ l ц )·225·25=247500+5625· l ц, кН/м.

Определим минимальную ширину целика, необходимого для удер жания кровли:

Q, l ц о где - предел прочности целика на сжатие, кПа;

о 2,5· к с · В условиях объемного сжатия, кПа;

у о к где - коэффициент структурных ослаблений;

= 0,7;

к с с - предел прочности угля на одноосное сжатие, МПа;

у =12 МПа = 15000 кПа;

у =2,5 · 0,7 · 16000 = 28000 кПа;

о 247500 + 5625 l ц, l ц 11 м.

l ц К окончательному расчету принимаем ширину целика 12 м.

На сегодняшний день выпускается несколько типов горношахтного оборудования, как отечественного, так и зарубежного изготовления. Для выбранной короткозабойной технологии фирмы предлагают большой вы бор технологических и конструктивных решений.

ШУ «Садкинское» планирует увеличить свою среднесуточную до бычу до 1200000 т/год, т. е. 4000 т/сут. Предлагаемая технология полно стью обеспечит проектную мощность шахты.

В качестве выемочного оборудования для данной технологии можно предложить комплекс, состоящий из зарубежного оборудования фирмы «British Jeffrey Diamond» со следующими техническими характеристиками:

- мощность обслуживаемых пластов 1,3 - 2,5 м, длина комплекса в поставке - 38 м;

одношнековый очистной комбайн АСЕ: длина - 3822 мм, диаметр исполнительного органа - 1,6 м, ширина исполнительного 1025мм, скорость подачи 0 - 12 м/мин, мощность электродвигателя 300 кВт;

угло вой скребковый конвейер HD - 700: производительность 600-750 т/ч, ско рость передвижения цепи - 0,9-1,1 м/с, длина конвейера 105 м;

механизиро ванная щитовая крепь 510 - m: максимальная и минимальная высота секции 1100-2350 мм, шаг передвижки секции 1000 мм, количество стоек в секции - 2, управляющая система Compak MS 40, непосредственная кровля - средней устойчивости.

Выбранный тип оборудования, как показали расчеты, может обеспе чить следующие показатели:

n ц = 30 циклов;

Д = 2708 т/сут.;

оз = 30,75 м/ сут.

V сут Рассматривая вопрос выбора оборудования для предлагаемой техно логии надо отметить, что можно заменить предложенное оборудование за рубежных фирм на современное отечественное оборудование, но проведя анализ по критерию «цена-качество» пришли к выводу, что наиболее оп тимальным является сочетание отечественных и импортных механизмов, составляющих единый комплекс шахтного оборудования.

Литература 1. Фисенко Г.Л. Предельное состояние горных пород вокруг выработок. – М.: Недра, 1979. – 282 с.

УДК 622. ПРОБЛЕМА РЕКОНСЕРВАЦИИ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО ИЗ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ОКОЛОСТВОЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ И ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНОГО СПОСОБА ИХ ОТРАБОТКИ С.Г. Страданченко, М.А. Голодов ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) Приведены основные способы отработки околостволь ных целиков, условия применения приведенных способов отра ботки при выемке полезного ископаемого.

Одним из путей решения проблемы рационального использования природных ресурсов и обеспечения минимальных потерь угля в недрах яв ляется извлечение запасов, законсервированных в предохранительных це ликах. В частности, более чем двадцатилетний опыт подработки верти кальных шахтных стволов и технических скважин показывает реальную возможность как частичной, так и полной отработки околоствольных це ликов.

Анализ опыта отработки таких целиков показал, что наибольший эффект при этом на стадии строительства шахты достигается только при частичной отработке этих целиков, включая и элементы гармоничной вы емки. Необходимость применения таких вариантов отработки диктуется также специфическими, обусловленными периодом строительства, осо бенностями, совокупность которых формируется на основе ряда следую щих технологических, геомеханических и геотехнических требований:

• частичность отработки запасов (регламентируется необходимостью возведения околоствольных дворов и вскрывающих выработок, проведения выработок главных направлений и их охраной);

• необходимость применения в определенных горно-геологических и горнотехнических условиях закладки выработанных пространств с целью обеспечения полноты извлечения полезного ископаемого, снижения степени пожароопасности, уменьшения вредного влия ния очистных работ на капитальные выработки;

• соответствие оборудования, применяемого на очистных и подгото вительных работах при отработке целиков, номенклатуре техниче ских средств, используемых на стадии строительства шахты и вво да ее в эксплуатацию;

• обеспечение высоких технико-экономических показателей.

Выполнение данных требований невозможно при использовании традиционных столбовых систем разработки, базирующихся на длинных комплексно-механизированных очистных забоях. На основании обзора и анализа существующих систем разработки угольных пластов с короткоза бойной технологией из их числа были выделены камерные, камерно столбовые и системы разработки короткими столбами, как наиболее соот ветствующие требованиям частичной отработки с элементами гармонич ной выемки околоствольных целиков. Ниже приведены результаты их ана лиза.

Камерная система позволяет обеспечить высокие технико-экономи ческие показатели в тех случаях, когда непосредственно над пластом зале гают устойчивые и весьма устойчивые породы. Это позволяет снизить по тери угля за счет увеличения пролетов камер и уменьшения ширины меж дукамерных целиков. При менее устойчивых породах эффективность ка мерной системы снижается.

Камерно-столбовую систему разработки обычно применяют при по родах кровли средней устойчивости. Система предопределяет высокую эффективность очистных работ в тех случаях, когда отработка межкамер ных столбов происходит без крепления кровли в заходках.

При склонности к пучению пород почвы применение короткозабой ных технологий является затруднительным из-за нарушения эксплуатации нарезных выработок. Эффективность их в таких ситуациях напрямую за висит от темпов ведения очистных работ в камерах и погашения целиков.

В то же время, хорошие результаты могут быть получены при сокращении длины очистных выработок и ширины междукамерных целиков.

Прочностные свойства угля в значительной степени предопределяют размеры целиков. При низкой крепости углей камерная и камерно столбовая системы разработки, с одной стороны, являются малоэффектив ными ввиду больших размеров целиков или усложнения технологии работ, а с другой – небезопасными из-за интенсификации отжима и разрушения краевых частей целиков. Более безопасные условия могут быть обеспече ны при использовании системы разработки короткими столбами.

Выбор той или иной системы разработки короткими забоями, а так же технологии очистных работ, зависит от ряда горно-геологических и горнотехнических факторов, к основным из которых следует отнести: ус тойчивость пород кровли и склонность к пучению почвы пласта, прочно стные свойства угля, глубина разработки, газоносность, мощность и угол падения пласта. Мировой опыт эксплуатации короткозабойных технологий для отработки угольных пластов в различных условиях, накопленный к на стоящему времени, позволяет на основании классификационных призна ков, характеризующих данные факторы, с высокой степенью корректности устанавливать рациональную область применения камерных, камерно столбовых систем и систем короткими столбами.

С точки зрения устойчивости пород наибольшее распространение имеет система разработки короткими столбами, так как их погашение про изводится с нарезных выработок небольшого сечения. При этом сущест венную роль имеет и сам способ погашения коротких столбов. Так, напри мер, наиболее эффективной в условиях неустойчивых и слабоустойчивых кровель является отработка столбов закрытыми заходками.

Увеличение глубины разработки приводит к росту проявлений гор ного давления, в результате чего усиливается напряженное состояние це ликов. В таких условиях безопасность работ обеспечивается увеличением ширины целиков или уменьшением пролетов камер. Опыт разработки по казывает, что системы разработки короткими забоями целесообразно при менять до определенных глубин: камерную – до 250-300 м;

камерно столбовую – до 500-600 м;

короткими столбами – 600-700 м.

Необходимо отметить, что как по прочности углей, так и по условию глубины залегания, системы разработки короткими забоями могут иметь большее распространение за счет изменения способа управления горным давлением, которыжерй должен сочетать поддержание кровли целиками и закладку выработанных пространств. При таком подходе данные факторы практически не ограничивают область применения короткозабойных тех нологий.

К настоящему времени, при современном развитии техники, мощ ность пласта практически не является ограничивающим фактором для рас пространения систем разработки короткими забоями. Однако, ввиду упро щения технологии очистных работ, наилучшие показатели достигаются при разработке пластов с вынимаемой мощностью от 0,9 до 4,5 м. К тому же, при таком диапазоне целики имеют сравнительно высокую сопротив ляемость нарушению, так как их прочность зависит также и отношения ширины к высоте.

Анализ технических характеристик применяемого в коротких забоях добычного и транспортного оборудования показывает, что эффективное ведение очистных работ при расположении камер по восстанию-падению ограничивается углом падения пласта 16-20°. При больших углах необхо димо применять системы разработки с диагональным расположением ка мер или с проведением камер по простиранию с диагональным расположе нием заходок при погашении междукамерных целиков (см. рис. 1).

Рис. 1. Вариант технологической схемы с погашением всех коротких столбов:

1 – откаточный штрек;

2 – вентиляционный штрек;

3 – параллельный штрек;

4 – па нельные штреки;

5 – закладочный массив;

6 – заходка;

7 – короткий столб;

8 – ограж дающие целики;

9 – проходческий комбайн;

10 – ленточный конвейер;

11 – самоход ный вагон;

12 – пневмо-закладочная машина типа ПЗБ;

13 – закладочный трубопровод с отклоняющимся патрубком Ввиду интенсивного выделения газа из обнаженных поверхностей пласта, главным образом из боков выработок, системы разработки корот кими забоями на пластах с большой газоносностью применяют весьма редко. Снижение влияния газовыделений достигается только при исполь зовании таких технологий, при которых осуществляется проветривание выработок за счет общешахтной депрессии. На основании этого можно за ключить, что ведение очистных работ в тупиковых забоях является весьма небезопасным. Наиболее благоприятной для разработки газоносных пла стов является система коротких столбов, при которой объем добычи из глухих выработок не превышает, как правило, 15-20%.

Разработка короткими забоями сопровождается значительными экс плуатационными потерями угля (от 20-25 до 45-50%), что на пластах, склонных к самовозгоранию, создает опасность возникновения эндоген ных пожаров. При камерно-столбовой системе и системе короткими стол бами в выработанном пространстве остается часть угля в многочисленных целиках малых поперечных размеров. Последние обладают небольшой несущей способностью и разрушаются при удалении очистного фронта, что характеризует данные системы как более пожароопасные, чем камерные системы, при которой60 остаются относительно широкие, системы, при которой остаются относительно широкие, устойчивые в те чение длительного времени, целики.

Опыт отработки пластов, склонных к самовозгоранию, на шахтах Кузбасса и Челябинского бассейна, Черемховского и Букачачинского ме сторождений России, угольных шахтах Чехии, Японии, Югославии, Поль ши позволил выявить ряд мероприятий, обеспечивающих снижение пожа роопасности применяемых короткозабойных технологий:

– отработки выемочных участков в сроки, меньшие инкубационного периода самовозгорания угля;

– применение обратного порядка отработки запасов;

– максимальное сокращение эксплуатационных потерь угля;

– своевременная и качественная изоляция отработанных участков за счет оставления барьерных противопожарных целиков или сооружения вен тиляционных перемычек.

Наиболее эффективной мерой является закладка выработанных про странств, позволяющая в максимальной степени сократить приведенные выше мероприятия.

На основании изложенного можно отметить, что системы разработки короткими забоями, особенно в совокупности с ведением закладочных ра бот, для условий отработки околоствольных целиков на пластах пологого и наклонного падения практически не имеют ограничений по области при менения, так как являются взаимозаменяемыми в различных горно геологических и горнотехнических условиях.

Литература 1. Акимов А.Г., Козел A.M. Защита вертикальных стволов шахт от влияния очистных работ. – М: Недра, 1969. – 129 с.

2. Сарычев В.И., Страданченко С.Г. Обоснование комплекса техно логических решений по отработке комплекса околоствольных целиков// Изв. ТулГУ. Серия «Геомеханика. Механика подземных сооружений».

Вып. 1. – Тула: ТулГУ, 2003. – С. 255-263.

3. Страданченко С.Г. Обоснование отработки околоствольных цели ков короткими очистными забоями при сохранении безаварийной эксплуата ции шахтных стволов: Дисс... д-ра техн. наук/ ТулГУ. – Тула, 2003. – 204 с.

4. Страданченко С.Г., Малышев М.А. Проблемы охраны вертикаль ных стволов в условиях отработки околоствольных предохранительных целиков// Совершенствование проектирования и строительства угольных шахт: Сб. науч. тр. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. – С. 143–148.

5. Сарычев В.И., Коновалов О.В., Горовых А.Н. К вопросу обоснова ния схем подготовки при отработке участков шахтных полей короткими очистными забоями// Проблемы разработки месторождений минерального сырья РФ: Материалы 2-й Всероссийской конференции. 1–2 февраля 1999 г./ ТулГУ. – Тула, 1999. – С. 25–28.

6. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений: Учеб. для вузов.

–2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1994. – 382 с.

УДК 622.232. ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫМИ КОМПЛЕКСАМИ В ОЧИСТНОМ ЗАБОЕ Ю.В. Турук, Р.С. Слюняев, Д.В. Манчуков ШИ (Ф) ЮРГТУ (НПИ) г. Шахты Приведены основные технические характеристики, прин цип работы и построение системы автоматизированного управления, а также алгоритмы по управлению крепями зару бежных и отечественных механизированных комплексов.

Наряду с совершенствованием техники и технологии угледобычи высокая производительность и безопасность труда в угольной промыш ленности могут быть достигнуты путем сокращения трудоемкого и опас ного труда в очистных и подготовительных забоях на основе автоматиза ции производственных процессов.

Жесткие требования по безопасности применения, габаритно весовым характеристикам блоков аппаратуры, размещаемых на секциях крепи, с одновременной реализацией требований по высокой надежности, гибкости, алгоритмов управления и относительно низкой стоимости аппа ратуры поставили перед разработчиками сложную техническую задачу, которая решена с учетом вышесказанного путем применения электрогид равлического управления крепью, которая осуществляет все стандартные функции в лаве и обеспечивает дополнительно наблюдение за состоянием забоя. Средняя суточная нагрузка на автоматизированную лаву значитель но превышает добычу в неавтоматизированной лаве. Высокие объемы до бычи являются, главным образом, результатом повышения машинного времени в лаве. Цикл крепления при этом составляет 10 секунд на секцию.

В настоящее время имеются данные о применении автоматизирован ной системы управления «marco» на зарубежных шахтах.

О возможностях системы можно судить по данным максимальной суточной добычи в лавах (в том числе со сверхтрудными условиями для струговой выемки) с системами автоматизации «marco», приведенными ниже в табл. 1. При этом на шахте «Heinrich Robert» работы ведутся пол ностью в безлюдной лаве, поскольку пласт опасен по горным ударам [1].

Электрогидравлическая система управления осуществляет автомати зацию всех функций крепи, исполнительного органа, управления секцией или группой секций, регулирование геометрии очистного забоя. Значи тельные технические возможности системы обеспечиваются широким на бором изделий, начиная от кабельной системы и разнообразных датчиков и кончая искробезопасной централью и поверхностной диспетчерской лавы.

Таблица Добыча угля в лавах с системами автоматизации Marco Мощ- Год Макс.

Кол-во Шахта Выемка ность начала добыча, секций пласта, м работы т/сут Prosper Haniel 2 Комбайн 200 1,3 1992 Friedrich Heinrich 1 Струг 200 1,4 1994 Windsor AEP USA Комбайн 170 2,5 1996 Smokey River 1 Комбайн 160 3,5 1997 Heinrich Robert 4 Струг 165 1,6 1996 Friedrich Heinrich 4 Струг 175 1,5 1996 Smokey River 1 Комбайн 160 3,5 1998 Xing Long Zhuang Комбайн 210 9 2000 1 China Автоматизированное управление и контроль могут быть осуществ лены более чем 200 секциями крепи в одной сети. Параметры управления могут задаваться как в центральном компьютере, так и в каждом компью тере локально или для лавы в целом. Заметим, что система «marco» ис пользована в самой длинной в мире струговой лаве (400 м).

Все автоматизированные очистные забои в Рурском бассейне и в Ки тае обслуживаются только 2-мя сотрудниками.

Система управления «marco» обладает следующими преимуществами:

• высокий уровень безопасности работ, особенно на пластах, опас ных по внезапным выбросам и горным ударам;

• большие возможности благодаря надежной водонепроницаемой современной электронике и программному обеспечению;

• многозадачная Он-Лайн (on-line) операционная система и сеть до поверхности;

• высокоразрешающие аналого-цифровые преобразователи и точные надежные датчики;

• блочный принцип всей техники от датчиков и кабеля до компьютера;

• программы нахождения неисправностей, диагностирование и тех обслуживание, позволяющие предельно упростить уход за сложными ус тановками;

• совместимость всех компонентов системы;

• адаптация к изменяющимся потребностям заказчика.

В настоящее время электрогидравлическая система управления «marco» применяется в 60% лав в Рурском бассейне, более чем в 20 лавах Европы и Китая. Системы постоянно совершенствуются, а их стоимость снижается.

Компьютер «pm 3.1» со встроенными микропроцессорами, входящий в состав электрогидравлической системы управления, обеспечивает широ кие возможности:

- опрашивает датчики;

- переключает электрогидравлические клапаны на секции;

- осуществляет разгрузку и передвижку секций после прохода ком байна или струга и их последующий распор;

- оценивает существенные показатели:

а) положения цилиндра передвижки;

б) наклоны перемещения верхняка и положения конвейера;

в) давления в гидроцилиндрах.

Для централизации управления, когда лава работает полностью в ав томатизированном безлюдном режиме, а также для сбора данных и в каче стве интерфейса для поверхностного управляющего комплекса необходим центральный компьютер, устанавливаемый в безопасном месте в штреке.

Он визуализирует технологические процессы, отражая графически и тек стуально ситуацию в полностью автоматизированной лаве в реальном вре мени (рис.1.) [2].

Обзор системы управления лавой Поверхностная централь Передача данных на поверхность Адаптер мощности и данных Блок питания Подземная централь Силовой Гальваническая адаптер развязка Клапанная колодка Наклон Вспом. Главный привод привод Передвижка Блок гидравлики Рис. 1. Обзор системы управления очистным забоем Программы нахождения неисправности, диагностирования и техоб служивания позволяют предельно упростить уход за сложными установ ками. На дисплее представлена важнейшая информация:

– линия забоя;

– подвигания секций;

– положение конвейера и добычной машины;

– распределение давления в стойках вдоль длины лавы в данный мо мент времени;

– другая различная информация.

Удалось решить важную для безлюдной выемки проблему – надеж ное автоматизированное распознавание границы раздела «уголь – порода».

Для этого в шнек рядом с резцом запрессовывается пьезодатчик. Бортовой компьютер анализирует в реальном масштабе времени шумы, определяет результат распознавания в виде «порода» или «уголь» и выдает сигнал для управления гидравликой исполнительного органа. Быстродействие компь ютера позволяет принимать управляющие решение до 10 раз за оборот шнека [2].

Проблемами автоматизации оборудования механизированных ком плексов в России занимается научно-производственная фирма АО «Кон вер» совместно со специалистами «Гипроуглемаш».

В связи с прекращением финансирования, закончить разработку электрогидравлической системы управления и довести её до промышлен ного серийного изготовления удалось только по системе автоматизирован ного управления крепью М138.

Система автоматизированного управления крепью (САУК138), пред назначенная для управления механизированными крепями комплексов ти па КМ138, КМ146, К700i, может эксплуатироваться в шахтах, опасных по газу и пыли. Она представляет собой распределенную многопроцессорную систему с двумя иерархическими уровнями. Верхний уровень представлен ЦПУ1, который выполняет функции системного диспетчера, инициирует информационный обмен в канале связи, осуществляет диагностику и контроль всех составных частей. Нижний уровень ПУС1 обеспечивает управление механизмами секций крепи, а также поддерживает информа ционный обмен с ЦПУ1.

Вся аппаратура САУК138 делится на штрековую часть и аппаратуру лавы.

Пульт управления ЦПУ1 содержит в своем составе органы управле ния (пленочная клавиатура, переключатели, кнопки), элементы индикации и сигнализации, установлен в штреке.

Аппаратура секции крепи содержит следующие составные узлы:

• пост управления секцией ПУС1;

• клеммная коробка КК1;

• датчик положения секций ДПС1;

• сигнализатор давления СД1;

• блок, управляющий гидроаппаратурой с 3 электрогидроклапанами типа РМ1.

Режим «ручное электрогидравлическое управление» может быть за дан как для всего комплекта аппаратуры, так и для отдельных секций кре пи. Режим «дистанционного одиночного управления» задает оператор в штреке на передней панели ЦПУ1.

Режим «дистанционное групповое управление» отличается от пре дыдущего тем, что выполнение операций по полному циклу осуществля ется не на одной секции, а последовательно – группой секций в пределах рабочей зоны.

Режим «дистанционное штрековое управление» – процесс переме щения секций крепи и конвейеров выполняется автоматически по сигна лам датчика местоположения комбайна [3].

САУК138 прошла испытание ГОСТНИИ и освоено в серийном про изводстве на Томском приборном заводе. Первый комплект смонтирован на шахте «Абашевская».

За октябрь 2004 г. – март 2005 г. на ш. «Алмазная» ОАО «Гуков уголь» при отработки лавы №525 механизированным комплексом 1КМ138КГУ в составе: механизированная крепь 2М138К с системой элек трогидравлического управления крепью САУК138М, комбайн KGS245, конвейер скребковый «Анжера-30», не достигнуты заложенные в техниче ском задании и техусловиях показатели по среднесуточной нагрузке 3000т.

Данная нагрузка на лаву достигалась в отдельные дни марта, но в среднем составляла только 2200-2500 т.

Информационные технологии открывают новые возможности в гор ном деле, позволяют сократить подземный персонал, обезопасить труд горняка, значительно увеличить производительность труда и добычу. В полностью автоматизированной лаве все процессы протекают под компь ютерным контролем.

Оснащение такими системами очистных комплексов российского производства позволило бы значительно повысить добычу, безопасность и производительность труда в лавах.

Применение электрогидравлических систем является перспективным направлением в развитии угольной отрасли, но практика показала, что сис темы отечественного производства, применяющиеся в данный момент, яв ляются недоработанными, а финансирование научных разработок не дос таточно.

Литература 1. Ю. Векслер, М. Ройтер, Ш. Куч. Перспективы автоматизирован ного управления процессами добычи угля //Уголь.– 2002. – № 5. – С. 32-34.

2. Проспект «Marco – система автоматизированного управления процессами добычи», 2002. – 12 с.

3. Проспект «Система автоматизированного управления крепями ме ханизированных комплексов типа КМ138, КМ146 САУК138», 1995. –11 с.

УДК 622. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОТРАБОТКИ ТОНКИХ ПЛАСТОВ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА А.В. Лиманский ННЦ ГП – ИГД им А.А. Скочинского, г. Люберцы Сделана попытка оценить эффективность технологии вы емки тонких пологих антрацитовых пластов Восточного Дон басса, в том числе при использовании быстроходной малогаба ритной выемочной машины.

Восточный Донбасс расположен в Ростовской области, занимает площадь около 12 тыс. км2. Запасы угля, учтённые Госбалансом, составля ют 9,5 млрд. т, из них 574 млн. т или 9% на балансе действующих шахт.

Уникальность углей заключается в том, что они отнесены к суперантраци там высшей степени метаморфизма с высокой плотностью, прочностью и, соответственно, калорийностью. Антрациты подобного качества в Евра зии встречаются довольно редко. В промышленных масштабах такие ме сторождения известны в Китае, Вьетнаме, Украинском Донбассе и в Ново сибирской области.

Запасы высококалорийного топлива в Восточном Донбассе сосредо точенны в основном в пластах мощностью 0,85 1,4 м. Антрациты этих пластов имеют высокую сопротивляемость резанию (до 300 Н/мм и более), сложное строение, причем 67% их содержат как твердые включения, так и породные прослои [1]. Анализ показывает, что для шахт Восточного Дон басса можно выделить четыре основных горно-геологических фактора, в той или иной мере характерных для большинства отрабатываемых пластов и оказывающих отрицательное влияние на работу очистных забоев. Эти факторы приведены в табл. 1.

Таблица Перечень факторов, оказывающих отрицательное влияние на работу очистных забоев шахт Восточного Донбасса № Следствия действия Распространение п/ Факторы, осложняющие работу осложняющих по шахто п факторов пластам (%) Вывалы породы в зо 1. Неустойчивые кровли не работы комбайна Тяжелые кровли;

Средней устойчивости и Зажатие секций 55;

2. устойчивые породы непо крепи более средственной кровли, склон ные к блочному разрушению Наличие твердых включений Заклинивание испол 3. в пластах сложного строения нительного органа Пучение почвы в подготови- Необходимость под 4. тельных выработках дирки почвы Анализ технологии выемки при отработке тонких пологих пластов на шахтах Восточного Донбасса показывает, что преобладающее примене ние в настоящее время имеют узкозахватные шнековые комбайны украин ского производства: 1ГШ-68, К-101У, К-103. При этом нагрузка на очист ной забой при комбайновой выемке угольных пластов рассматриваемого диапазона мощностей является недостаточно невысокой (500-1200 т/сут), см. табл. 2.

Следует отметить, что если вопросы выемки пластов угля с мощно стью более 1,2 м в Восточном Донбассе в какой-то степени технически и технологически решены, то для выемки пластов с мощностью 0,8 1,2 м эффективные технические средства отсутствуют. Выпускаемые механизи рованные комплексы МК88(98) имеют низкую несущую способность.

Очистные забои, оборудованные данными комплексами, в первые месяцы работы достигают нагрузок 800-1000 т/сут, но уже через 5-6 месяцев тре буется замена комплекса в целом [1]. Комплексы на основе крепи М103 в настоящее время серийно не выпускаются (приобретаются отслужившие свой срок с дальнейшим их ремонтом). Нет надежных и высокопроизводи тельных отечественных струговых установок.

Хотя мехкомплексы третье го поколения и оборудуются крепями щитового типа, относящимися к оборудованию мирового уровня, но добычная техника в основном пред ставляет собой устаревшие угольные комбайны, выпускаемые более 30- лет без каких-либо существенных модернизаций: К103, 1К101. Последние имеют малый ресурс - наработка до капитального ремонта составляет от до 160 тыс.т, что явно недостаточно. Комбайн К85 является наиболее со вершенным по схеме разрушения и энерговооруженности, однако может эффективно работать только на пластах мощностью более 1,1 м из-за ма лого клиренса между корпусом и конвейером для прохода угля. Отличи тельной особенностью комбайна КА80 является наличие вертикальных ба рабанных исполнительных органов, обеспечивающих улучшение работы по разрушению угля. Еще одно достоинство этого комбайна в том, что его корпус для увеличения высоты слоя транспортируемого конвейером угля располагается с завальной стороны конвейера. Однако существенными не достатками этой машины является отсутствие возможности перестановки шнеков по мощности пласта, ненадежность конструкции исполнительного органа, отсутствие функции погрузки отбитого угля.

Практика отработки рассматриваемой группы пластов шнековыми комбайнами показала ряд серьёзных недостатков, которые снижают эко номичность горных работ и ухудшают условия труда в очистном забое. К ним относятся:

- высокое пылеобразование и связанное с ним усиление риска для здоровья горнорабочих и опасности взрывов пылеметановоздушных сме сей;

- высокий удельный расход электроэнергии;

- излишнее переизмельчение угля;

Таблица Комплексная механизация и средняя нагрузка на очистной забой на шахтах Восточного Донбасса, разрабатывающих угольные пласты мощностью 0,85 1,4 м № Наименование шахты Организационно-право- Число дейст- Средн. нагрузка на за- Тип комплекса (выемоч п/п (отрабатываемого пласта) вая форма, арендатор вующих забоев бой (на 08. 2004г.), т/сут ной машины) на 1.01. ш. Октябрьская Филиал ООО «Компания 1 1 - 1МКД-80 (1К101У) ( k5в ;

k5н ) Ростовуголь»

Филиал ООО «Компания ш. Аютинская ( i3H ) 2 1 - 2МКД-90 (2ГШ-68) Ростовуголь»

110;

Дон-Фалия (1К103), Филиал ООО «Компания 3 H ш. Им. М.П. Чиха ( i ) 288 Дон-фалия (1СН-99) Ростовуголь»

Филиал ОАО 2950;

3МКД90Т(КШ1КГУ), ш. Гуковская (k6 ;

k5 B ) 4 «Гуковуголь» 517 МП-06/15(1К101У) 1260;

2МКД-90Т (1ГШ-68) ш. им. 50-летия Октября Филиал ОАО 1042;

2МКД-90Т (1ГШ-68) 5 (l6- l6H ;

l2- l2B ) 397;

2МКД-90Т (1ГШ-68) «Гуковуголь»

573 2МКД-90Т (1ГШ-68) Филиал ОАО 1262;

1МК-103 (К-103Т);

ш. Ростовская (к2;

i3 H ) 6 2 1267 1МК-103 (К-103Т) «Гуковуголь»

ш. Алмазная Филиал ОАО 2021;

3МКД-90Т (1ГШ-68), 7 ( l6 l6H l6ННП ) 2243 3МКД-90Т (1ГШ-68) «Гуковуголь»

Филиал ОАО ш. Замчаловская ( k2H ) 722 1МК-103 (К-103М) 8 «Гуковуголь»

Филиал ОАО 1200;

2МКД-90Т (1ГШ-68) 9 ш. Дальняя (к2) 2 166 2МКД-90Т (1ГШ-68) «Гуковуголь»

Филиал ОАО 508;

3МКД-90Т (КШ1-КГУ), ш. Западная( i3 ;

k2H ) 10 2 539 1МКД-90 (1К101У) «Гуковуголь»

132;

ДФ-5 (1К101У) 1100;

ДФ-5 (1К101У) ш. Обуховская ( i3H ;

k2 ) 1000;

КМ-88 (1К101У) 11 ОАО Ш/у "Обуховское" 1100;

КМ-88 (1К101У) 1000 КМ-88 (1К101У) – невозможность полной автоматизации работ и, как следствие, зависимость скорости подачи от скорости передвижения по лаве машиниста комбайна;

с уменьшением мощности пласта скорость передвижения машиниста снижается;

– поперечное расположение основных электродвигателей в нижнем диапазоне обслуживаемых пластов приводит к нерациональному исполь зованию двигателя одного из исполнительных органов и др.

Применение струговых установок позволяет устранить некоторые из указанных выше недостатков, однако число забоев, оборудованных ими, снижается по ряду объективных и субъективных причин.

За последние годы в ведущих угледобывающих странах достигнута полная механизация процессов выемки угля и крепления в очистных забо ях. При этом, уже к началу XXI в. неоднократно отмечалось, что дальней ший рост энерговооруженности горношахтного оборудования, повышение надежности его работы за счет увеличения металлоемкости достигло сво его предела и дальнейшее движение в этом направлении приведет к резко му возрастанию его стоимости, отрицательно влияя на себестоимость до бываемого угля.

Анализ показывает, что снижение массы и энерговооруженности вы емочных комплексов оборудования может быть достигнуто в том числе и за счет более полного использования отжима угля горным давлением при применении новых выемочных машин, сочетающих преимущества ком байнов и стругов. В частности, является перспективным переход на мини захват, как при струговой выемке, в сочетании со специальным исполни тельным органом комбайнового типа. Использование преимуществ вы емочных машин с шириной захвата 0,24 - 0,33 м позволяет существенно снизить энергоемкость процесса разрушения угля механическим способом и, следовательно, создать менее энерговооруженные и металлоемкие до бычные машины.

В США, Великобритании, Германии и ряде других стран в последние годы разработан ряд хорошо финансируемых программ, направленных на создание технологий будущего с принципиально новыми средствами ком плексной механизации, которые должны обеспечить высокоинтенсивную безопасную отработку угольных пластов с требуемыми экономическими и потребительскими параметрами добываемого угля. В Германии, компани ей «Дойче штайнколе АГ» в настоящеее время ведутся работы над совме стным с фирмами ДБТ, ДМТ и «Айкгофф» проектом по созданию струго вой установки со шнековым исполнительным органом [2]. Существенным инновационным элементом здесь можно считать диагональное расположе ние шнека, что позволяет располагать поворотный редуктор со стороны забоя так, чтобы он не препятствовал навалке угля на конвейер. Экспери менты на моделях показали, что производительность по отбойке и нава лочная способность расположенного таким образом шнека повышаются примерно на 40-50% по сравнению с обычным его монтажом.

Другим примером в этом направлении может служить международ ный проект «Бримстоун» (США, Великобритания, Австралия, Польша), реализация которого позволила создать эффективную систему разработки угольных пластов (система «Колмил») с применением для выемки угля быстроходной малогабаритной выемочной машины (БВМ), оснащенной исполнительным органом (типа фреза) с захватом 0,24-0,3 м, работающей с базы скребкового конвейера и имеющей вынесенную систему подачи.

Применение системы «Колмил» позволило достичь достаточно высоких технико-экономических показателей и повысить безопасность ведения очистных работ в целом. Нагрузка на забой составила порядка 4000 т/сут, трудоемкость работ на концевых участках уменьшилась в 2 раза, энерго емкость разрушения угля уменьшилась на 40-66%;

численность персонала в забое сократилась в 2,2 раза, существенно повысив уровень производи тельности труда.

Следует отметить, что аналогичные работы по созданию технологии выемки угольных пластов с применением БВМ с малым захватом велись в России с большими перерывами на протяжении последних 30-35 лет, но так и не были завершены из-за недостаточного финансирования и внима ния к ним со стороны бывшего Минуглепрома СССР. Так, в 1975 году на шахте «Сеченская» проводились промышленные испытания эксперимен тального образца высокоскоростного комбайна КВЭ в комплексе с гидро фицированной крепью 2МКЭ. В различных горно-геологических условиях при ширине захвата рабочего органа 0,2 – 0,27 м, скорости подачи 12 м/мин и выемке бурого угля сопротивляемостью 0,76 – 0,98 кН/см, средняя потребляемая мощность комбайна составляла 60 – 80 кВт, а удельная энергоемкость – 0,15-0,25 кВт·ч/т [3,4].

Учитывая вышеизложенную ситуацию с механизацией выемки поло гих угольных пластов мощностью 0,85 1,4 м, Национальный научный центр горного производства – институт горного дела им. А.А. Скочинского совместно с ОАО «ПНИУИ» разработали технологию выемки этих пла стов, заключающуюся в следующем: выемка угольного пласта осуществ ляется путём отделения от массива узкой ленты шириной 0,24 0,33 м бы строходной выемочной машиной (БВМ), передвигающейся по очистному забою со скоростью до 30 м/мин. В качестве исполнительного органа БВМ применяется специальная фреза (рис.1).

Одношнековый комбайн с малым захватом, как и струг, работает в зоне отжима, что существенно снижает усилие на отбойку угля от массива, а следовательно, способствует уменьшению при этом удельных энергоза трат. Улучшается сортность добываемого угля (по сравнению с двушнеко выми комбайнами), что увеличивает экономический эффект от добычи.

Одношнековый комбайн, по сравнению с двушнековым, имеет более ком пактный размер, что позволяет ему, как и стругу, зарубываться «в лоб» за боя, избегая косых заездов. В отличие от струга одношнековый комбайн мобилен, что позволяет ему значительно легче преодолевать геологические нарушения. Следовательно, отличительной особенностью выемочных комбайнов с малым захватом является то, что они сочетают в себе досто инства струговой и комбайновой выемочной техники.

Рис. 1. Общий вид комплекса с БВМ В ближайшей перспективе возможной областью применения механи зированного комплекса с БВМ являются шахты Восточного Донбасса, т.к.

на шахтах Печорского и Кузнецкого бассейнов большая часть промыш ленных запасов угля залегает в пластах более 1,4 м, для которых создана техника и технология, обеспечивающая нагрузку на лаву 5000 т/сут и бо лее. Здесь, после 2010 г., возможная добыча из тонких пластов составит 5-6 млн. т. В то время как на шахтах Восточного Донбасса, согласно «Про грамме развития ТЭК до 2020 года», намечено добывать 12 млн.т в год. Из этого объема ориентировочно целесообразно осуществлять выемку 2-3 млн. т угля новыми струговыми установками, 3-4 млн.т узкозахватны ми комбайнами (на пластах более 1,4 м) и 5 – 7 млн.т комплексами с БВМ.

Литература 1. Артемьев В.Б., Меркулов А.В. Состояние и развитие угольной от расли Гуковского региона//Уголь.-2002.-№8. – С. 13-19.

2. Фосс Х.В., Битннер М. Средства механизации выемки угля, при меняемые в Германии при разработке пластов малой и средней мощности // Глюкауф.- 2003.-№3.-С. 14-19.

3. Картавый Н.Г., Серов В.А. Направления повышения технико экономических показателей выемочного оборудования при разработке угольных пластов средней мощности// Уголь.- 1992.-№3.- с.13- 4. Хапсироков В.Б. Оценка эффективности мероприятий повышения нагрузки на лаву: Сб. трудов молодых ученых ВНИМИ (по материалам конференции). СПб.: ВНИМИ, 2002.- С. 154-156.

УДК 622.62-192(06) ОБ ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ ДЛИНЫ ЛАВЫ И НАЛИЧИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ Н.В. Титов ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты В предлагаемой методике приведены новые формулы, по зволяющие количественно учесть наличие нарушений и изменение длины лавы при расчете показателей надежности очистного за боя, а в последующем при расчёте возможной нагрузки на лаву.

Отказы, связанные с нестабильностью горно-геологических условий, носят случайный характер и могут учитываться с помощью методов тео рии вероятности.

Изменение горно-геологических условий эксплуатации не во всех случаях сопровождается прекращением добычи угля из лавы, поэтому для определения показателей надежности системы необходимо учитывать только те отказы из-за горно-геологических условий, которые обуславли вают прекращение или уменьшение потока добычи угля.

Интенсивность отказов очистного забоя из-за изменений длины лавы определяется по формуле:

n 60 М Vn r l i (tgd i + tg i )k i = Л и. л =, (1) l доп М l м l уч где М Vп - математическое ожидание скорости подачи выемочной ма шины, м/мин r – ширина захвата, м;

li – длина выемочного участка по простиранию между характерными точками изменения длины лавы, м;

d i, i – угол, образованный, соответственно, вентиляционным или откаточным штреком с линией перпендикулярной линии очистного забоя, град;

n – количество дополнительных частей;

к – коэффициент отказов очистного забоя, связанных с изменением длины лавы, приходящийся на ремонтно-подготовительные смены;

l доп – допустимое изменение длины лавы, при котором не возника ет необходимость в сокращении (удлинении) лавного оборудования, м;

М l м – математическое ожидание длины машинной части лавы, м;

l уч – длина выемочного участка, м.

Интенсивность восстановлений из-за изменений длины лавы может быть определена по формуле М и. л. =, l доп t и. л где t и. л - норма времени на сокращение (удлинение) лавного оборудова ния на 1 п. м /мин, (п. м - погонная длина);

В формуле (1) отношение n l (tgd + tg i ) i i i = l доп представляет собой количество отказов лавы из-за изменений ее длины.

Интенсивность отказов и восстановлений системы из-за перехо димых геологических нарушений, общий коэффициент готовности для вы емочного участка с учетом изменений длины лавы и наличия переходимых геологических нарушений можно определить по формуле:

М Vn Лн = =, М lм М lм М Vn М Vн М Vб. н Мн = =, li li li ( М Vб.н М Vн ) М Vn М Vб.н где М Vn – математическое ожидание скорости подвигания очистного забоя по простиранию на участках с переходными геологическими нару шениями М Vб.н – математическое ожидание скорости подвигания очистно го забоя по простиранию на участках без геологических нарушений;

Общий коэффициент готовности выемочного участка без учета про ведения разрезных печей и монтажа – демонтажа оборудования определя ем по формуле:

L i M l mi n rM V n n i = = Pi = К К, г. общ ri L i M l mi Li M lm n + i = + 1) ( rM V n rM V n K ri i = К ri– коэффициент готовности очистного забоя на i – ом элемен тарном участке, где горно-геологические условия можно считать стабильными;

Li – длина участка по простиранию;

М Lmi – математическое ожидание длины машинной части лавы на i – ом элементарном участке.

С учетом времени на проведение разрезных печей и монтажно демонтажных работ в начале и в конце работы очистного забоя и при встрече лавой непроходимых геологических нарушений определим общий коэффициент готовности:

Li M l mi n rM Vm i = К г.общ =, n n n l лi i i i лi i P Н + P l H T mi n LMl n LMl rM V + rM V K + 1 + V + i mi i i =1 i = N бj n i =1 нj i =1 i = n ri где m – число простоев лавы из-за нарезки разрезных печей и монтажно демонтажного оборудования;

l лi – длина лавы, i - го разреза, м;

Рi - вес i – го оборудования, не зависящего от длины лавы;

Рi – вес i – го оборудования, зависящего от длины лавы;

Н i – норматив трудоемкости монтажа и демонтажа i – го вида оборудования, вес которого не зависит от длины лавы, чел - см/т;

/ Н i – норматив трудоемкости монтажа и демонтажа i – го вида обо рудования, вес которого зависит от длины лавы, чел, см/т;

– численность j – ой бригады по монтажу-демонтажу оборудо N бj вания, чел;

Vнj – скорость нарезки, j - ой разрезной печи;

Т – продолжительность смены, ч.

С помощью коэффициента готовности определяется надежность ма шин и механизмов, а также средняя нагрузка на очистной забой. Путем сравнения этих нагрузок, а затем приведенных затрат при таких нагрузках можно для конкретных условий подобрать рациональные виды механиз мов.

Суточная нагрузка лавы, т/сут, которую обеспечит выемочная маши на, может быть определена по формуле A = mrl л N цС, где m – мощность пласта, м;

– объемный вес угля, т/м3;

r – ширина захвата, м;

l л – длина лавы, м;

N ц – количество циклов в сутки;

С – коэффициент извлечения угля.

Возможная суточная нагрузка, м/сут, с учетом надежности машин и изменения длины очистного забоя определяется:

для узкозахватных комбайнов 30 V n 1 + K г. общ Ll / А = mr LC, 30V n 1+ K г. общ Ll для струговых установок 1 + K г.общ Ll А = mr LC, 1+ K г.общ Ll где l – суммарная длина ниш в лаве, м.

Данная методика оценки учитывает нестабильность горно-геологи ческих условий, которая приводит к изменению длины лавы. Вариациями последней обусловливается уменьшение добычи полезного ископаемого или полное ее прекращение.

УДК 622. 283. 74: 622.268. ЭФФЕКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АНКЕРНОЙ СТАЛЕПОЛИМЕРНОЙ КРЕПИ, КРЕПИ УСИЛЕНИЯ И ОХРАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК ГЛУБОКИХ ШАХТ В.В. Беликов, А.В. Беликов ШахтНИУИ, г. Шахты Приведены результаты исследований по определению па раметров и разработке эффективных конструкций анкерных крепей, крепей усиления и охранных конструкций для повторно используемых выемочных штреков.

В угольной промышленности США, Австралии, ЮАР, Великобрита нии и в Кузнецком бассейне удельный объём анкерного крепления вы емочных выработок составляет 80-100 %. Широкое применение анкеров значительно снижает стоимость крепления по сравнению с металлической рамной крепью, способствует увеличению темпов проходки выработок, создаёт необходимые условия для достижения максимально возможных нагрузок на очистные забои.

При правильном выборе параметров анкерной крепи (длины, плот ности установки, несущей способности и податливости анкеров, прочности подхватов и затяжек) повышается безопасность горных работ, и отсутст вуют случаи обрушений кровли и разрушения крепи.

В тоже время на шахтах Российского Донбасса объёмы применения наиболее прогрессивной анкерной крепи в выемочных выработках не пре вышают 20-25 % от протяжённости проводимых выемочных выработок.

Причиной низких объемов применения такого вида крепи являются более сложные горно-геологические и горнотехнические условия отработ ки запасов на шахтах региона, которые обусловлены следующими факто рами:

– около 90% выемочных выработок используются для повторного использования (в других странах и бассейнах доля повторно используемых выработок не превышает 20%);

– глубина отработки на шахтах, применяющих анкерные крепи пре вышает 700 м, а на отдельных предприятиях достигает 1000 м, что значи тельно превышает глубины разработки в других бассейнах (за исключени ем Рурского бассейна ФРГ);

– около 70% выемочных участков шахт имеют труднообрушающую ся основную и слоистую или трещиноватую непосредственную кровли (в других бассейнах доля таких кровель ниже в несколько раз);

– около 30% выемочных штреков охраняются угольными целиками размером от 4 до 15 м (на шахтах других стран размеры угольных целиков для охраны штреков составляют от 15 до 115 м).

С 2000 г. на шахтах Российской Федерации выбор параметров стале полимерной анкерной крепи и охранных конструкций производится в строгом соответствии с действующим нормативным документом – «Инст рукцией по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России». Однако это не предотвратило вывалы и обрушения кровли в вы емочных выработках и разрушение отдельных элементов анкерной крепи и крепи усиления в выемочных выработках глубоких шахт со сложными горно-геологическими условиями.

Неудовлетворительное состояние выемочных штреков вызывает не обходимость выполнения в них трудоемких и дорогостоящих ремонтных и восстановительных работ, что приводит к резкому снижению нагрузок на очистные забои, ухудшает условия проветривания, снижает безопасность ведения горных работ и в конечном итоге приводит к убыточной работе шахт.

Проведенные авторами шахтные наблюдения показали, что основ ными причинами неудовлетворительного состояния выемочных выработок являются:

– недостаточное начальное натяжение и несущая способность, а так же значительная неравномерность нагружения отдельных анкеров при ис пользовании существующих конструкций анкерной сталеполимерной кре пи (типа АСП, А16В, А20В и др.), приводящих к разрушению стержней анкеров и опорных пластин толщиной 5 мм;

– низкая прочность металлических подхватов и решетчатой затяжки толщиной 2-4 мм, обуславливающие их прорыв или разрыв;


– невысокая несущая способность и вдавливание в почву сущест вующих крепей усиления, сопровождающееся их поломкой или потерей устойчивости;

– излишняя податливость и невысокая несущая способность в усло виях обводненных выработок глубоких шахт существующих охранных конструкций (деревянных органных рядов, бутокостров, тумб из железобе тонных и деревянно-бетонных блоков и литых полос из фосфогипса).

С учетом отмеченных недостатков, авторами статьи разработаны и апробированы на практике новые средства и параметры анкерного крепле ния, крепи усиления и бесцеликовой охраны выемочных штреков в слож ных горно-геологических условиях.

Они включают высокопрочные сталеполимерные анкеры типа АСР1, АСГ1 и АСГ2, длиной от 2 до 4,2 м, с несущей способностью 190-350 кН и податливой опорной пластиной, срабатывающей при усилии 130-270 кН [1]. Анкеры обеспечивают равномерное нагружение опорной пластины при углах отклонения анкеров от нормали к кровле до 20 и создание при уста новке анкеров их начального натяжения величиной 45-55 кН, что предот вращает расслоение заанкерованной кровли.

Для усиления анкерного крепления выработок с малой высотой раз работаны канатные анкеры типа АК1 и АКШ1 с несущей способностью 175 – 260 кН.

Анкеры используются в сочетании с прочными полосовыми подхва тами толщиной 6-8 мм и шириной 120-150 мм, и при необходимости со специально разработанной решетчатой затяжкой ЗРО и подхват-затяжкой ПЗ с толщиной основных прутков 8 мм, имеющей высокую прочность.

В качестве крепи усиления предлагаются податливые стойки из СВП27 с тремя замками типа ЗПК и площадью опоры у почвы не менее 300x300 мм, а также гидравлические стойки внешнего питания высотой до 1,5 м с рабочим сопротивлением 300 кН, наращенные трубой диаметром 120 мм до высоты 3,0 м, устанавливаемые на опоры диаметром 300 мм. В наиболее тяжелых условиях при слабой кровле и почве в качестве крепи усиления используются устанавливаемые через 2-5 м по оси штрека под кровлю тумбы из деревянно-бетонных блоков или литые опоры.

Для использования в виде охранных конструкций в основном пред лагаются разработанные при участии авторов тумбы из деревянно бетонных блоков (БДБ), диаметром 630 или 800 мм и высотой 110-115 мм, весом 37–55 кг, с податливостью 6,5-25 % и несущей способностью в стен довых условиях 5000-6000 кН, а в шахтных – 3000-4000 кН [2]. Тумбы из блоков БДБ в настоящее время применяются при охране более 60% по вторно используемых штреков на шахтах региона.

В наиболее тяжелых горно-геологических условиях (при слабой поч ве и кровле) предлагается использовать разработанные авторами литые опоры, представляющие собой оболочки из рулонированного стеклопла стика, которые заполняются быстротвердеющим материалом (бетоном, раствором, фосфогипсом и т. д.). Такие охранные конструкции могут изго тавливаться с любыми требуемыми размерами и высотой до 3,0 м. После установки в механизированной или в индивидуальной опалубке с шагом, кратным шагу передвижки мехкрепи (1,6-2,4 м), литые опоры заполняются с помощью как вновь разработанного, так и серийно выпускаемого обору дования, быстротвердеющим составом. Максимальная несущая способ ность литых опор составляет 16000-30000 кПа при их податливости 10 15% от вынимаемой мощности пласта. При необходимости вместо литых опор возможна выкладка сплошных литых полос из быстротвердеющего водостойкого бетона с максимальной несущей способностью свыше 20000–30000 кПа.

В течение 1998-2005 гг. сталеполимерное анкерное крепление штре ков и (или) охрана их тумбами из блоков БДБ осуществлялись на шахтах «Западная-Капитальная» (глубина заложения штреков 750 м), «Садкин ская» (200-250 м) и «Юбилейная» (850 м) бывшего ОАО «Ростовуголь», «Обуховская» ОАО «Обуховская» (650-750 м), «Замчаловская» (760 920 м), «Ростовская» (360-500 м), «Западная» (600-850 м), «Гуковская»

(700-1000 м) ОАО «Гуковуголь».

При выборе параметров анкерной или рамной крепи, а также крепи усиления и охранных конструкций, в соответствии с требованиями дейст вующих нормативных документов, состояние повторно поддерживаемых выработок в выработках указанных шахт было неудовлетворительным.

При использовании разработанных средств и параметров анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций увеличилась скорость проведе ния выработок, а смещения кровли в подготовительных выработках по сравнению с базовыми значениями уменьшились в 1,5-3,2 раза, что позво лило повысить безопасность работ и получить значительный экономиче ский эффект.

Литература 1. Беликов В.В. Эффективные средства и технологии анкерного кре пления и бесцеликовой охраны подготовительных выработок при глубинах разработки 550-1100 м. Труды международной научно-практической кон ференции «Энергетическая безопасность России: Новые подходы к разви тию угольной промышленности», Кемерово, 2003. – 56 с.

2. Беликов В.В., Беликова Н.В. Охрана повторно используемых вы работок тумбами из деревянно-бетонных блоков// Уголь. – 2000. – № 10. – С. 59–61.

УДК 622.24(06) ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗЛАВНОЙ ВЫЕМКИ ТОНКИХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ УГЛЯ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА Р.В. Ткачук ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты Проведен сравнительный анализ безлавных технологий для отработки тонких антрацитовых пластов угля. Рассмотрены перспективы внедрения буроскважинной технологии в горное производство Восточного Донбасса.

Большая часть запасов угля Восточного Донбасса сосредоточена в тонких антрацитовых пластах. В настоящее время разработка этих пластов ведется шахтами, входящими в ОАО «Гуковуголь» и ОАО «Шахта Обу ховская».

В последние годы в Ростовской области, в пределах которой распо ложен Восточный Донбасс, произошло массовое закрытие угледобываю щих предприятий. В настоящее время добычу угля осуществляют только 11 шахт.

Закрытие шахт усложнило социальную, экономическую и экологиче скую обстановку региона и явилось следствием уменьшения удельного ве са угля и увеличения доли природного газа в структуре топливно энергетического комплекса.

Более 87% запасов угля Восточного Донбасса, а это 3,9 млрд.т, со ставляют угли марки антрацит. Однако мощность угольных пластов тако ва, что они не являются благоприятными для применения высокопроизво дительной выемочной техники, для которой нужны длинные очистные за бои. На данный момент на разведанных перспективных участках месторо ждения около 600 млн.т угля сосредоточено в пластах мощностью от 0,7 1,0 м, и 370 млн.т в пластах мощностью 1,1-1,2 м.

На действующих шахтах, как и прежде, применяют системы разра ботки с длинными очистными забоями. Добыча угля осуществляется при помощи энерго- и металлоемких, дорогостоящих механизированных ком плексов.

В сравнении с результатами применения традиционной технологии на пластах мощностью более 1,3 м и на тонких пластах мощностью 0,7 1,0м применение мощных очистных комплексов будет всегда нерента бельно. Внедряя на тонких пластах всё более мощное и производительное оборудование, нужно соответственно повышать и нагрузку на лаву для его окупаемости, что абсолютно невозможно в условиях тонких пластов.

Поэтому предлагаются альтернативные варианты.

В частности для рентабельного освоения тонких пластов возможно применение безлавной системы разработки, что позволит уменьшить стоимость основных фондов, переменные и условно-постоянные затраты на шахте.

Определенный интерес в этом плане имеют два варианта безлавной выемки тонких антрацитовых пластов Восточного Донбасса:

• бурошнековая технология с применением бурошнекового ком плекса БШК-2ДМ;

• буроскважинная технология с применением буровой установки БУАД - Г.

Бурошнековая технология с применением БШК-2ДМ.

БШК-2ДМ – это бурошнековый комплекс нового технического уровня, разработан ДонУГИ совместно с ГП «Завода им. Малышева».

Применяется для выемки тонких и весьма тонких угольных пластов без крепления выработанного пространства и без присутствия в нем рабочих.

Область применения: угольные пласты мощностью от 0,6 до 0,9 м с углом залегания по восстанию 25о и по падению 12о, сопротивляемость уг ля резанию до 350 кН/м.

Рис. 1. Технология выемки бурошнековым комплексом БШК 2ДМ и БШМ-2ДМ Комплекс обеспечивает выбуривание пласта угля выемочными поло сами шириной 1,9-2,05 м и длиной 85 м. Сравнительный анализ с тради ционной технологией выемки тонких антрацитовых пластов позволил вы явить следующие преимущества бурошнековой технологии:

• выемка производится без возведения крепи в выемочных ком плексах и без присутствия горнорабочих;

• снижается травматизм и число профзаболеваний;

• выемка запасов с высокой степенью геологических нарушений, в том числе и заболансовых, а также охранных целиков;

• выемка угля без присечки пород;

• повышается производительность более чем в три раза;

• снижаются затраты на поддержание и проведение подготови тельных выработок.

Опыт применения БШК-2ДМ на пластах мощностью 0,6-0,65 м по казал, что глубина бурения выемочных полос достигает 90 м, суточная до быча – 150 т, производительность горнорабочего – 8-10 т/выход. Однако применение бурошнековой выемки на антрацитовых пластах Восточного Донбасса позволило выявить следующий недостаток: ненадежность со единения шнековых звеньев, и как результат - перегревание шнека и про стой комплекса. На устранение недоработок уйдет определенное время. А пока перспектива внедрения бурошнековой выемки в Восточном Донбассе кажутся весьма неопределенными по сравнению с буроскважинной выем кой.

Буроскважинная технология с применением БУАД - Г.

БУАД - Г – буровой станок, разработанный в Шахтинском институ те А.П. Небратенко. Предназначен для бурения скважин по углю на пла стах мощностью 0,7-1,0 м, с углом залегания до 45о. Способ выемки угля в скважине механизированный, буровой. Выемочный столб выбуривается параллельно расположенными скважинами длиной до 90 м с оставлением межскважинных целиков 0,5-0,6 м. Производительность буровой установ ки 100-120 т/сут. Применение буроскважинной технологии дает следую щие преимущества:


• вовлечение в отработку запасов в тонких угольных пластах;

• повышение производительности труда горнорабочих;

• выемка тонких пластов без присечки боковых пород;

• снижение затрат на транспортирование угольного сырья, проведе ние и поддержание выработок;

• отсутствие влияния горных работ на подработанность породного массива и поверхность.

Буроскважинная выемка более приспособлена к разработке тонких пластов. Но этого недостаточно для достижения эффективной выемки. Не обходимо рассматривать ее внедрение в горное производство комплексно.

Для этого предлагается изменить традиционную выемочно-транспортную схему шахты, то есть рассмотреть также вопрос о выборе транспорта для доставки угля.

При выбуривании уголь в скважине разрушается до мелких фракций, что делает возможным применение трубопроводного гидротранспорта, который успешно применяется на гидрошахтах. Он экономичен и прост в обслуживании по сравнению с традиционным конвейерным транспортом.

Добытый уголь в потоке воды с добавлением пластифицирующих и антикоррозийных реагентов перемещается по трубам при избыточном дав лении. Скважины располагаются под углом к горизонту для стока водо угольной мелочи. Основными преимуществами гидротранспорта являются непрерывность и поточность процесса транспортировки, обеспечение зна чительной пропускной способности при малых габаритах транспортного оборудования, незначительные затраты на ремонт и эксплуатацию.

Итак, применение буроскважинной технологии на тонких пластах позволит извлечь экономическую выгоду при отработке маломощных пла стов, повысить конкурентоспособность угля Восточного Донбасса на рын ке сырья, а также уменьшить вредное влияние на экологическую ситуацию региона. Повысится безопасность работ в результате отсутствия очистных забоев с трудоемкими и опасными процессами, ленточных конвейеров, яв ляющихся источниками возникновение пожаров в шахтах. И самое глав ное, внедрение и развитие данной технологии наметит ориентиры в реше нии экологических и социальных проблем региона, которые были вызваны сбоем в работе угольного сектора.

УДК 622. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ОБЪЕМОВ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В ПРЕДЕЛАХ ПАНЕЛИ ДЛЯ ШАХТ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА А.А. Обухов ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты;

В.Ф. Мельниченко шахта им. Октябрьской революции, г. Шахты Предлагаемая методика позволяет устанавливать опти мальные объемы проведения выработок на шахтах Восточного Донбасса в зависимости от основных влияющих факторов.

Известно, что под коэффициентом совершенства горного хозяйства а шахт K СШ понимается величина, учитывающая степень непрерывного со ответствия направленности технических решений по всему комплексу гор ного хозяйства, росту производительности труда, нормам и ограничиваю щим условиям во всем многообразии влияющих факторов.

а По сути, коэффициент K СШ характеризует “скелетно-сосудистую” сторону горного хозяйства – его сложность, емкость, качественные харак теристики и геологическую среду. Исходя из этого, он является отображе нием множества М влияющих факторов и показателей.

Если весь информационный массив, то есть множество {М }, разбить на подмножества {Di } и задаться условием Di М, тогда все многообра зие влияющих факторов и параметров на совершенство горного хозяйства шахт можно представить следующим образом:

K СШ : {М } = {D1 } {D2 } {D3 } {D4 }, а где – дизъюнкция (логическое сложение элементов) в отношении мно жеств Di.

Разбив подмножества Di по факторам, получим:

{D1} – определяет группу геометрических параметров горного хозяй ства;

{D2 } – определяет группу горно-геологических факторов;

{D3 } – определяет группу технических параметров;

{D4 } – определяет группу технологических факторов.

В группу геометрических параметров входят: протяженность выра боток активная, км;

протяженность выработок пассивная (поддерживае мые), км;

сечение выработок, м2;

удаленность мест доставки, км;

количест во выработок очистных;

количество проходческих забоев;

длина проветри ваемых путей, км;

число стволов;

длина лав, м;

коэффициент подрывки бо ковых пород.

В группу основных горно-геологических факторов могут быть вклю чены: углы падения пластов, град.;

мощность пластов, м;

число пластов;

коэффициент крепости угля;

коэффициент крепости пород;

газоносность пластов, м3/т;

нарушенность шахтного поля, наруш./км;

температура по род, °С;

обводненность горных выработок, м3/ч;

глубина залегания пла стов, м.

Группу технических параметров составляют: производительность очистного оборудования, т/сут;

производительность проходческого обору дования, м/сут;

производительность транспортного оборудования, т/сут;

потенциальные возможности подъемов, т/сут;

потенциальные возможно сти вентиляторов, м3/мин;

потенциальные возможности вспомогательного оборудования, м3/ч.

В группу технологических факторов входят: число квершлагов;

чис ло уклонов (бремсбергов);

направление развития работ по простиранию;

направление развития работ по падению;

число ступеней транспортирова ния по падению;

число ступеней транспортирования по простиранию.

а Поскольку K СШ определяет степень соответствия направленности технических решений росту или снижению производительности труда по шахте, а значения факторов и параметров и производительности труда имеют флуктуацию в ту или иную сторону и носят случайный характер, то для определения направленности влияния факторов используем принцип соотношения изменчивости параметров и производительности труда по наибольшему числу совпадений. Для этого применим математический ап парат теории вероятностей. Анализ изменения каждого фактора в сторону увеличения его значений является основой принятия решений. Если при этом растут значения и производительности труда, то фактор имеет поло жительную направленность, в противном случае - отрицательную. Но как было отмечено, эти изменения носят стохастический характер, поэтому для количественной оценки направленности влияния факторов учтем ве личину наибольшей вероятности Рi попадания фактора в положительное или отрицательное влияние.

Данные для выполнения исследования были собраны по шахтам с охватом всех изменений условий на протяжении 20-летнего периода рабо ты угледобывающих предприятий Восточного Донбасса.

Табл. 1 отражает выборку значений вероятностей соответствия по ложительной или отрицательной направленности влияния изменения фак торов на изменение производительности труда. Выбирая наибольшие зна чения вероятностей Рпол и Ротр, получим направленность влияния факто ров.

Таблица Вероятность направленности влияния факторов Количество Вероят Направ Направ- рассмотрен- ность со лен ленность ных случаев ответствия ность измене- рост рост изме ния зна- фак- фак Наименование нения чений тора тора поло отр факторов значе произво- “Рост “Па- жит. и ний дитель- про- дение цат.

факто ности изв. про- Рпол Ротр ра труда тру- изв.

да” труда” 1 2 3 4 5 6 Геометрические параметры Протяженность выра- 125 25 0,83 0, Рост Рост ботки активная Протяженность выра- уменьш. 25 130 0,16 0, Рост ботки пассивная Сечение выработки 200 20 0,91 0, Рост Рост Удаленность мест дос- уменьш. 20 120 0,14 0, Рост тавки Количество выработок уменьш. 35 150 0,19 0, Рост очистных Количество проходче- уменьш. 20 150 0,12 0, Рост ских забоев Длина путей проветри- снижение 0 30 0,00 1, Рост вания Число стволов 35 7 0,83 0, Рост Рост Длина лав снижение 20 120 0,14 0, Рост Продолжение табл. 1 2 3 4 5 6 200 0,09 0, Коэффициент подрыв- снижение Рост ки пород Горно-геологические факторы 0,23 0, Углы падения пластов снижение 15 Рост 0,94 0, Мощность пластов 30 Рост Рост 0,12 0, Количество пластов снижение 5 Рост 0,02 0, Коэффициент крепости снижение 2 Рост угля 0,01 0, Коэффициент крепости снижение 1 Рост пород 0,09 0, Газоносный пласт снижение 3 Рост 0,00 1, Нарушенность шахтно- снижение 0 Рост го поля 0,03 0, Температура пород снижение 1 Рост 0,08 0, Обводненность горных снижение 4 Рост выработок 0, Глубина залегания пла- снижение 3 30 0, Рост стов.

Технические параметры 0,96 0, Производительность 130 Рост Рост очистного оборудова ния 0, Производительность 130 5 0, Рост Рост проходческого обору дования 0, Производительность 1 0, Рост Рост транспортного обору дования 0,96 0, Потенциальные воз- 70 Рост Рост можности подъемов 0,96 0, Потенциальные воз- 56 Рост Рост можности вентиляторов 0,90 0, Потенциальные воз- 75 Рост Рост можности вспомога тельного оборудования.

Продолжение табл. 1 2 3 4 5 6 Технологические факторы 50 0,23 0, Число квершлагов снижение Рост 0,16 0, Число уклонов снижение Рост 55 0,31 0, Направления развития снижение Рост работ по простиранию 0,28 0, Направление развития снижение 21 Рост работ по падению 0,09 0, 12 Число ступеней транспор- снижение Рост тирования по падению Число ступеней транс 0,09 0, портирования по про- снижение 12 Рост стиранию.

В результате выделяется 10 факторов положительной направленно сти с соответствующими значениями вероятностей Рпол = 0,83-0,98 и фактора - отрицательной направленности с вероятностью Ротр = 0,69-1,0.

Два фактора (длина путей проветривания и нарушенность шахтного поля) дают вероятность отрицательной направленности 1,0.

На основании данных, приведенных выше, представим положитель ную и отрицательную направленность изменения факторов в виде число вой оси с положительным и отрицательным направлением и разобьем ее на равные интервалы.

Тогда увеличение значений в положительном или отрицательном на правлении будет показывать увеличение или уменьшение влияния. В на шем случае все числовые значения факторов и параметров приводятся в порядке их возрастания, охватывая, таким образом, все условия ведения работ на шахтах объединения «Ростовуголь».

К примеру, из группы геометрических параметров возьмем такой фактор, как “протяженность выработок активная”. Значения принимаются следующие: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Все значения факторов в по рядке их возрастания.

Здесь значения самого фактора и порядковый номер в строке этих значений совпадают, то есть для значения 1 см соответствует порядковый номер 1 и т.д., а если это будут мощности пластов, м - 0,6;

0,65;

0,7,..., то номера порядковые не будут по значениям совпадать с абсолютной вели чиной самого фактора. Таким образом, при представлении ряда значений факторов в порядке их возрастания в виде числовой оси, нас будут интере совать порядковые номера значения в строке фактора, характеризующие удаленность этого значения на числовой оси от минимального или макси мального, а, следовательно, и величину вклада в положительное или отри цательное влияние на состояние горного хозяйства шахт. Подобным прие мом мы ставим различные по природе, единицам измерения факторы и па раметры в условия сравнимости «возрастания» – «убывания», а порядко вый номер в числовой последовательности значений фактора покажет сте пень «возрастания» или «убывания».

а Поскольку K СШ является отображением множества факторов с оп ределенной вероятностью, то в алгебраическом виде его можно предста вить следующим образом:

10 = qпол i qотр i, а K СШ n =1 n = qпол и qотр – весовые коэффициенты при факторах соответственно с где положительным и отрицательным направлением влияния;

i – порядковые номера значений в строке фактора;

n – число факторов с положительной и отрицательной направленно стью.

Знаки алгебраической суммы коэффициентов наиболее полно отве чают логическому выводу о том, что, если бы было другое действие, то а значение K СШ не имело бы смысла, так как достаточно одно из значений а факторов приравнять нулю, коэффициент K СШ также становился бы рав ным нулю, а это лишено смысла.

а Исходя из анализа K СШ и направленности факторов объем проведе ния выработок Wо в метрах на 1000 т запасов в пределах панели для шахт Восточного Донбасса является основным для характеристики горного хо зяйства шахт.

Объем проведения горных выработок на 1000 т угля в пределах па нели определяется, в основном, оптимальной длиной очистного забоя l и размером панели по простиранию xo и может быть выражен следующей x n + 3Ln Wопт. = o z с 1000, м/1000т, формулой: пан.

где Wопт - оптимальный объем проведения подготовительных горных выработок в пределах панели на 1000 т добычи угля, м;

Ln = 1000 м – длина панели по падению, м;

z – промышленные запасы угля в пределах панели z = xo Ln = p c = xo 1000 n 1,52 т n – число ярусных штреков в пределах панели.

Тогда 658,6 + 0,656lo Wопт. = +, м/1000 т m(lo + 4 ) xo m Взяв первую производную по x и приравняв ее нулю, получим xo = 2000 м, т.е. для условий разработки пластов антрацита на шахтах Восточ ного Донбасса оптимальную длину панели по простиранию можно при нять равной xo =2000 м.

Подставляя в эту формулу соответствующие значения m, lo и xo в зависимости от времени t можно прогнозировать или устанавливать опти мальные объемы проведения горных выработок на шахтах.

УДК 622. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ В УСЛОВИЯХ ШАХТ ОАО «ГУКОВУГОЛЬ»

С.А. Сузинь, В.П. Шаповалов ШИ (Ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты В статье приведены результаты анализа надежности ме ханизированных комплексов КД-90 и КМ-103, оборудованных комбайнами типа ГШ-68, К-103, крепью КД-90, М-103, скребко выми конвейерами типа СПЦ-163 и СП-202, и проверки закона распределения времени безотказной работы комбайна ГШ-68.

Комплексная механизация и автоматизация всех процессов добычи угля предусматривает взаимодействие и одновременную работу различных машин и механизмов, объединенных единым технологическим процессом.

Вследствие многозвенности и последовательности цепи работающего обо рудования недостаточная надежность отдельных машин и механизмов снижает полезное время работы всего комплекса. Выход из строя любого из элементов комплекса приводит, как правило, к остановке очистных ра бот в забое, поэтому требования к надежности каждого элемента его зна чительно повышаются. Экономическая сущность проблемы повышения надежности оборудования очистных забоев заключается в повышении на грузки на забой, росте производительности труда и снижении себестоимо сти угля.

Вопросам надежности выемочного оборудования посвящено много научных работ. Однако исследований надежности комплексов нового тех нического уровня, используемых в настоящее время, практически нет. По этому нами было проанализировано состояние данного вопроса примени тельно к комплексам типа МКД 90 и МК 103 в условиях шахт ОАО «Гу ковуголь».

Анализ включал проведение хронометражных наблюдений по ла вам № 108 и № 413 шахты «Алмазная» и им. 50-летия Октября, оборудо ванных комплексами МКД 90, и лавам № 407 и № 0201-26 шахт «Замча ловская» и «Ростовская», в условиях которых используются комплексы КМ 103, а также обработку полученных данных методами математической статистики [1,2].

В качестве основных критериев надежности горных машин, ком плексов и технологических схем выемки были приняты:

Т – наработка на отказ;

Р(t) – вероятность безотказной работы в течение требуемого времени;

- интенсивность отказов оборудования очистных забоев;

µ - интенсивность восстановления работоспособности оборудования;

Кг – коэффициент готовности;

- время восстановления работоспособности системы.

Обработка данных хронометражных наблюдений осуществлялась традиционными для решения подобных задач методами [1,2]: строились гистограммы значений tр, устанавливались соответствия полученных дан ных экспоненциальному закону распределения случайных величин, оп ределялись функции плотности распределения времени безотказной ра боты и подсчитывались средние значения критериев надежности оборудо вания очистного забоя. Конечные результаты исследования приведены в табл. 1. Анализ их показывает, что минимальную наработку на отказ по исследуемому оборудованию имеют выемочные машины (1ГШ-68 – мин;

К-103 – 82 мин). Далее следуют (в порядке увеличения) механизиро ванные крепи и скребковые конвейеры.

Таблица Средний Наработка Среднее время коэффи Оборудова- на отказ,,1 / мин восстановле- циент го- µ,1 / мин ние средняя tp, ния tв, мин товности мин Кг ГШ-68 75,79 9,36 0,89 0,013 0, К-103 82,23 7,13 0,91 0,012 0, КД-90 198 16 0,93 0,005 0, М-103 195 12 0,92 0,005 0, СПЦ-163 465 35 0,93 0,002 0, СП-202 429 35 0,92 0,0023 0, Средние коэффициенты готовности оборудование изменяются от 0,89 до 0,93. Обращает на себя внимание значительное время восстановле ния работоспособного состояния скребковых конвейеров (35 мин), что ориентирует на более тщательные их профилактические осмотры и ремон ты в подготовительные смены и при начале работы - в добычные.

Литература 1. Гмурман В.Е. Введение в теорию вероятностей и математическую статистику. М.: Изд-во «Высшая школа», 1963. - 301 с.

2. Топчиев А.В. и др. Надежность горных машин и комплексов. М.:

«Недра», 1968. – 217 с.

УДК 622.281.(08) ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИЗЪЮНКТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ НА КОНВЕРГЕНЦИЮ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК НА ШАХТАХ РОССИЙСКОГО ДОНБАССА А.Ю. Компанейцев ОАО «Ростовшахтострой», г. Шахты Приведены результаты оценки степени влияния основных параметров дизъюнктивных тектонических нарушений на кон вергенцию окружающих горную выработку пород в зоне влияния опорного давления очистного забоя при различных способах ох раны выработки.

В зоне влияния дизъюнктива механизм изменения геомеханической обстановки вокруг горной выработки во многом зависит от параметров разрывного тектонического нарушения [1]. Значительный объем теорети ческих и инструментальных исследований, выполненных в России и за ру бежом, определил основные направления совершенствования способов расположения, охраны и крепления подготовительных выработок. Тем не менее, ряд принципиальных вопросов, связанных с геомеханическим со стоянием массива около подготовительных выработок, пораженных мел коамплитудной тектонической нарушенностью в течение всего их срока службы, недостаточно изучен и нуждается в дальнейшей разработке путем аналитических и шахтных инструментальных исследований [3].

Для изучения особенностей развития геомеханических процессов в окрестности выемочных штреков и определения степени влияния основ ных горно-геологических и горнотехнических факторов на их устойчи вость были проанализированы шахтные исследования, в процессе которых, на шахтах производственных объединений «Ростовуголь» и «Гуковуголь»

были обследованы 39 выработок, пораженных мелкоамплитудной дизъ юнктивной нарушенностью.

Методика проведения шахтных исследований предусматривала по лучение данных о величине и характере смещений пород кровли и почвы выработок в зависимости от расстояния до очистного забоя. Для регистра ции конвергенции контура выемочной выработки впереди очистного забоя за 50 - 60 м устанавливались наблюдательные станции (рис.1). Для иссле дований оборудовались наблюдательные станции средней сложности по классификации ВНИМИ. Они устанавливались на участке выработки, рас положенном в зоне влияния разрывного тектонического нарушения. На каждое нарушение были установлены по две наблюдательные станции, расположенные на расстоянии 1 - 5м от плоскости сместителя. Расстояние выбиралось в зависимости от степени нарушенности вмещающих горных пород для обеспечения надежности закрепления репера. Каждая замерная станция состояла из серии контурных реперов, закладываемых в одной плоскости поперечного сечения выработки.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.