---

КОНЦЕПЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ПОДЗЕМНОГО СПОСОБА ДОБЫЧИ УГЛЯ В РФ (ТЕЗИСЫ)

1. Подземный способ добычи угля занимает значительный объем в общей добыче угля в стране. В 2001 г. он составил 36 %. Высокая трудоемкость работ, себестоимость 1 т угля, наличие в стране более дешевых энергоносителей обусловили резкий спад в добыче угля, который приостановился только в 1999 г.

Основные технико-экономические показатели подземного способа ниже в сравнении с развитыми угледобывающим странами, вследствие следующих основных причин: сложные горно-геологические условия разработки и отсутствия для ряда из них эффективных технико-технологических решений; неудовлетворительное состояние шахтного фонда; высокая степень изношенности горношахтного оборудования и его более низкий уровень в сравнении с передовыми зарубежными образцами и др.

В то же время опыт реструктуризации угольной промышленности, развитых угледобывающих стран, имеющийся научно-технический задел, делают реальным значительное повышение эффективности подземного способа добычи угля.

2. Российская Федерация в пределах шахтных полей располагает значительными запасами угля. Всего балансовых запасов 10663,4 млн т, в том числе “благоприятные” к выемке (мощность более 1,2 м, с углами залегания менее 35° при незначительной тектонической нарушенности) - 4389,3 млн т. Соответственно, в основных регионах: Кузбассе - 6217,2 и 3133,9 млн т, Печоре – 1520 и 1040 млн т, Донбассе -987,1 млн т и отсутствуют с благоприятными условиями.

На действующих шахтах в отработку вовлечены многочисленные шахтные поля с “неблагоприятными” для выемки запасами угля от 20 до 50% на пластах пологого залегания и 70-100% на наклонных и крутых пластах. Для целей уточнения условий залегания угольных пластов на различной стадии освоения месторождения разработаны и могут быть использованы основные методы:
- комплекс сейсморазведочных, преимущественно подземных методов просвечивания массива и томографических методов обработки данных для прогнозирования всех типов геологических нарушений;
- геофизические исследования в технологических скважинах и на их основе повышение детализации литологического и тектонического строений углепородного массива;
- гидродинамическое картирование угольных пластов с выделением участков пластов с различными условиями обводнения выработок;
- геологическое дешифрование аэроматериалов и выделение линейных зон повышенной трещиноватости пород неотектонического происхождения;
- методы сейсмоакустического мониторинга массива в режиме реального времени для оценки его устойчивости в процессе выемки угольного пласта.

Однако объем применения этих методов в сопоставлении с ведущими угледобывающими странами незначителен.

3. Одним из условий эффективного применения высокопроизводительной горной техники и технологии является инженерная предварительная и текущая подготовка к отработке углевмещающего массива и угольного пласта, важнейшими из которых являются:

3.1. Дегазация газосодержаших пород. Дегазация газосодержащих пород, в том числе и угольных пластов, является сложной и до конца не решенной горнотехнической проблемой. Отсутствует принципиальная разница в системах дегазации, осуществляемых в отечественных и зарубежных странах. Большая эффективность таких систем в зарубежных странах является следствием большей газоотдачи газосодержащих пород, наличия более совершенной техники для бурения скважин, в том числе горизонтальных по пласту угля длиной до 2 км (Австралия).

Предварительная дегазация осуществляется бурением в газосодержащие породы скважин. Значительного развития этот способ не получил вследствие высоких затрат на его осуществление, ограниченной области применения и значительной зависимости от времени осуществления. Возможным путем повышения эффективности являются создание новых и более широкое использование существующих способов средств, повышающих газоотдачу угольного пласта.

При проведении выработок по газосодержащим угольным пластам применяют способы предварительной и текущей дегазации. Они осуществляются путем бурения специальных скважин (барьерных, перекрещивающихся) как текущая, так и предварительная дегазация характеризуются относительно низкой эффективностью, в пределах 10-30%, которая уменьшается с ростом глубины разработки.

Наиболее эффективной системой дегазации выемочных столбов является система с перекрещивающимися скважинами. Этот способ основан на эффекте разгрузки угольного массива вблизи плоскостей скважин в узлах их перекрещивания, где формируются системы трещин. Удельное количество каптируемого метана этим способом по сравнению с параллельными забою лавы скважинами выше в среднем в два раза.

Рекомендуется к применению два варианта с перекрещивающимися скважинами: первый - скважины бурятся из выработки, пройденной по восстанию (для высокогазоносных и выбросопасных пластов); второй - из проводимой выработки (на газоносных пластах с высокой газопроводимостью. Этот вариант необходимо применять в сочетании с предварительным разрывом пласта).

Эффективность систем дегазации изменяется в пределах 30-70%.

На шахтах РФ системы дегазации применяются в недостаточных объемах, что является следствием слабой отдачи газа угольными пластами, низким техническим уровнем используемой техники. Повышение эффективности предварительной и текущей дегазации можно достигнуть созданием современного дегазационного оборудования. Кроме того, представляется целесообразно осуществить, по опыту шахт Австралии, опытную проверку дегазации угольных пластов с помощью горизонтальных скважин, буримых навстречу движения очистного забоя.

3.2. С углублением горных работ на шахтах Кузбасса возрастает опасность внезапных выбросов угля и газа. Как в отечественной, так и в зарубежной практике отсутствуют какие-либо существенные изменения в системах предотвращения этого явления, по-прежнему основным являются предварительная отработка защитных пластов и дегазация. Первый из указанных способов может снять полностью опасность внезапных выбросов на 1/3 выбросоопасных угольных пластов шахт России.

Способы дегазации с последующим увлажнением массива рекомендуется для применения, как незащищенных пластов, так и для расширения границ влияния способов. Эффективность этого способа достигает 35-40%.

3.3. Защита горных выработок от воды. Многолетняя отечественная практика обеспечила эффективную защиту горных работ от воздействия обводненности угольных месторождений. Выбор технологических схем разработки обводненных угольных пластов и планирование дренажных мероприятий производится на основе выделения в пределах шахтопласта участков с различными условиями обводнения горных выработок. Предотвращение гидрогеологических осложнений достигается путем выбора мест заложения и направления проведения вскрывающих и подготовительных выработок, направления и порядка отработки пласта в пределах панели. Наиболее эффективным является опережающее осушение водоносных горных пород, которое производится с использованием водопонижающих скважин с поверхности земли, дренажных скважин из горных выработок и дренажных лав.

3.4. Упрочнение массива горных пород. При разработке угольных пластов, особенно с увеличением глубины залегания, развиваются реологические процессы, происходит нарушение сплошности пород, вывалообразование. Эффективным способом борьбы с этими явлениями является искусственное упрочнение путем заполнения трещин быстротвердеющими химическими композициями, обладающими высокой адгезией горных пород.

Разработаны технологии и оборудование, позволяющие успешно искусственно повышать устойчивость угольного пласта и вмещающих пород. Область применения способа - угольные пласты с неустойчивыми кровлями и склонные к отжиму верхней пачки.

4. Шахтный фонд включает 117 шахт (технических единиц), объединенных в 109 административных единиц. Производственная мощность шахт составляет около 100 млн т угля в год. Уровень использования производственных мощностей - 74%. Одним из основных недостатков шахтного фонда является отставание в развитии горного хозяйства. Отставание подъемного горизонта от мест ведения очистных работ составляет по вертикали в среднем 124 м, а среднее число ступеней транспорта на шахте равно 1,2.

В отрасли осуществляется реконструкция шахтного фонда. Ожидается, что в 2005 г. добыча подземным способом будет осуществляться на 100 шахтах, в том числе на 46 в Кузнецком бассейне, 12 в Печорском бассейне, остальные - прочих бассейнах и регионах. В целях устранения сложившегося неудовлетворительного горного хозяйства ключевой задачей является переход на схемы вскрытия шахтных полей с ликвидацией временных схем вскрытия горизонтов, обеспечивающим высокопроизводительную и безопасную работу очистных и подготовительных забоев.

Концентрация очистных работ предусматривает доведение в перспективе нагрузок на лаву до 3-5 и более тыс. т/сутки с переходом на технологические схемы “лава-шахта”, для шахт мощностью 1 -1,5 млн т. Таких шахт в Кузнецком бассейне - 6, в Печорском - 2, в Донецком – 3. Схема “лава-горизонт” и “лава-пласт” для более крупных предприятий, шахт с такой производственной мощностью в Кузбассе - 9, Печорском бассейне - 2, в Донецком - 2. В это случае средняя мощность шахты составляет 1,2 млн.т в год, удельная протяженность поддерживаемых выработок 56 м (против 100 м в настоящее время) на 1000 т добычи.

В перспективе не ожидается существенных изменений в способах вскрытия угольных пластов. При их залегании на значительной глубине вскрытие будет осуществляться традиционным способом вертикальными стволами и капитальными квершлагами. В случае неглубокого залегания и выходов пластов на поверхность (по типу Ерунаковского месторождения в Кузбассе) вскрытие рационально наклонными стволами.

В перспективе не ожидается строительства новых шахт для отработки пластов крутого падения, при вскрытии которых применяется этажный способ.

5. Способы подготовки и отработки шахтных полей не претерпят изменений в обозримом будущем. При разработке пластов пологого падения сохранится панельный способ, преимущественно с нисходящей отработкой ярусов в панели. Должны резко возрасти длина лавы (до 300 м) вне зависимости от мощности угольного пласта и длина односторонних панелей (до 1,5-2 км и более). Выемочные штреки должны обеспечить свободное размещение транспортного и другого оборудования и пропуска необходимого количества воздуха для проветривания, безаварийную работу транспорта.

Выемочные столбы прямоугольной формы размером 250х2500 м занимают 70-75% площади шахтопласта, остальные участки неправильной формы и меньших размеров следует отрабатывать короткими (30-50 м) лавами с комплексами типа 1/(2) КМКЛ.

6. Технологические схемы горных работ при выемке пологих угольных пластов.

6.1. В мировой практике применяют, в основном, две технологические схемы горных работ, одна из которых основана на длинных до 300-500 м и даже большей длины очистных забоев, коротких лав с длиной от 30-40 до 100 м и камерно-столбовой системой ведения горных работ. Камерная и камерно-столбовая система разработки имеют весьма широкое применение в ЮАР (около 80% добычи), США (около 50% добычи) и Австралии (около 10-15% добычи). В США для этих систем создано высокопроизводительное оборудование, включающее выемочные комбайны, средства транспорта и анкерное крепление. Созданы системы, позволяющие осуществлять выемку без постоянного присутствия человека в забое. Отдельные зарубежные фирмы создали для этих систем самоходные механизированные крепи, что в значительной степени позволило снизить потери и повысить безопасность работ. Основное преимущество этих систем меньшие, по сравнению с оборудованием для систем разработки длинными очистными забоями, капитальные затраты на приобретение оборудования. На шахтах РФ не предвидится сколько-нибудь широкого применения этих систем, вследствие жестких требований к горно-геологическим условиям залегания угольных ластов (газоносность, устойчивость вмещающих угольных пласт пород). Имеют место, и ожидается единичные случаи применения этих систем в настоящее время на шахтах Кузбасса с использованием импортного оборудования.

6.2. Значительная проблема, требующая научно-технического разрешения, является отработка пластов мощностью свыше 5 м. На шахтах России подобные пласты отрабатывают слоями, при этом применяется технология сопряженная со значительными потерями и опасностью самовозгорания угля. В настоящее время технология с выпуском подкровельной толщи, эффективно применяется на шахтах КНР и некоторых других стран. Стремление внедрения этой технологии на шахтах Кузбасса встречает значительные трудности, вследствие нерешенности следующих основных горнотехнических проблем: труднообрушаемые породы кровли и угольные пласты; сильная газоносность месторождений; отсутствие эффективных отечественных конструкций специальных очистных механизированных комплексов.

Выполненные исследования по решению этих проблем в России пока не дали обнадеживающих результатов.

6.3. На шахтах РФ встретились значительные трудности в связи с широким применением технологических схем, основанных на бесцеликовой технологии в основном с повторным использованием выемочных штреков. Внедрение этой технологии диктовалось следующими условиями: сокращение объектов проведения выемочных штреков; обеспечение прямоточного, в том числе с подсвежением, проветривания участка; сокращение потерь угля; обеспечение более благоприятных условий отработки свит пластов.

Однако на практике не удалось в условиях отечественных шахт решить основную проблему - повторного поддержания выемочных штреков с минимальными трудовыми затратами. Используемые для этой цели технологии на шахтах Рура в наших условиях прежде всего из-за высоких затрат являются неприемлемыми. Поэтому в настоящее время на шахтах РФ, в основном в Кузбассе, используются недостаточно эффективные и безопасные, а ряде случаев и трудоемкие (проведение и поддержание газоотводящих штреков в выработанном пространстве), системы с использованием газоотсоса через выработанное пространство или частично поддерживаемых штреков. Поэтому одной из важнейших задач обеспечения высокоэффективной добычи угля подземным способом является разработка новых технологических схем, систем управления и оборудования.

Следует стремиться к применению наиболее безопасных способов охраны, с использованием сталеполимерных анкеров и погашением выработок за лавой. Постоянные целики угля стоит применять при разработке одиночных пластов. При нисходящем порядке их отработки расстояние между ними должно быть больше ширины целика, т.е. более 30-50 м. Пласты должны быть не опасны по газодинамическим явлениям.

6.4. При разработке свиты сближенных пластов следует стремиться к применению следующих способов охраны выработок искусственными ограждениями: повторное использование одинарной выработки на пластах мощностью до 1,8 м и глубины 800 м с породами средней устойчивости и устойчивыми, охрана выработок с БЖБТ, органные крепи и т.д.; проведение одинарных выработок вприсечку на пластах (слоях) мощностью 1,8-4,5 м; проведение спаренных выработок с погашением целика угля одним забоем с лавой и поддержанием вентиляционного канала за лавой. Пласты мощностью 1,8-5 м с глубиной до 600 м; проведение спаренных выработок с погашением целика угля одним забоем с лавой и погашением штреков за лавой; пласты мощностью 1,8-5 м с труднообрушаемыми породами основной кровли.

6.5. Область применения способов охраны выработок в Кузбассе: постоянными целиками угля 30-40% лав; временными целиками угля 40-45%; бесцеликовый способ охраны 20-25% лав. В Печорском бассейне: повторное использование выработок 70% лав; проведение штреков вприсечку - 25%. В Донецком бассейне: повторное использование выработок - 75% лав; целиками угля - 20-25%.

Необходимо проведение следующих исследований: по охране повторно используемых выработок с анкерной крепью и твердеющей закладкой из подрываемой породы почвы штреков; по определению размеров постоянных целиков угля, укрепленных сталеполимерными анкерами; по сооружению вентиляционного канала с помощью металлической сетки и сталеполимерных анкеров. Технологические схемы по проветриванию должны обеспечивать: эффективное и безопасное применение мехкомплексов в длинных лавах по схемам “лава-шахта”, “лава-пласт”; равномерное распределение воздуха по лаве; раздельное проветривание конвейерного штрека и лавы; прямоточное проветривание участков с подсвежением исходящей струи; при повторном использовании выемочной выработки или сопряжения вентиляционного канала; проветривание кутков лавы с помощью разделения исходящей струи; максимальное использование подработки и надработки для дегазации при разработке пластов в свите.

6.6. Состояние оборудования комплексно-механизированных забоев. На начало 2002 г. 95% (79,5% млн т) добычи из действующих очистных забоев обеспечивалось комплексномеханизированными лавами. В то же время среднедействующее число КМЗ уменьшилось до 159,1 с 167. Увеличение в 2001 г. объемов добычи из комплексно-механизированных забоев обеспечено за счет роста нагрузки на КМЗ с 1149 т/сут. в 2000 г. до 1494 т/сут. в 2001 г. (на 13,1%).

В 2000 г. в лавах работали 56 комплексов нового технического уровня, в том числе: КМ138 (всех типов) - 28 шт., КМ 144 - 7 шт., КМ 700/800 - 3 шт., КМ 145 - 1 шт., КМ 142 - 2 шт., МV-7 - 1 шт., “Джой” - 3 шт., КД (всех типов) - 11 шт. При применении их на шахте “Распадская” в 2000 г. нагрузка возросла с 2476 до 3215 т/сут, в АООТ “Кузнецкуголь” - с 2177 до 2684 т/сут, в компании “Соколовская” - с 1597 до 3338 т/сут.

Основными направлениями повышения технического уровня и технико-экономических показателей очистных работ должны быть: создание высокопроизводительного и надежного очистного оборудования, ориентированного на длину очистных забоев до 300 м и суточные нагрузки 3-10 тыс.т; перестройка горного и транспортного хозяйства шахт, обеспечивающая увеличение размеров выемочных полей до 1,5-2 км и более, повышение сечений выработок для свободного размещения транспортного и другого оборудования и пропуска необходимых количеств воздуха для проветривания, безаварийную работу транспорта; концентрация очистных работ с доведением нагрузок на лавы до 3-10 тыс.т в сутки с переходом на технологические схемы “шахта-лава” для шахт мощностью до 1,5-2 млн т в год и “горизонт-лава” или “пласт-лава” на более крупных шахтах, с тем чтобы количество действующих очистных забоев не превышало двух-трех.

Решение задачи резкого повышения производительности очистного оборудования должно базироваться на совершенствовании механизированных крепей (повышении удельного веса щитовых крепей и их несущей способности, увеличения шага установки, ширины и шага передвижки секций крепи, совершенствовании систем управления механизированными крепями), очистных комбайнов (увеличением единичной мощности их электродвигателей, повышении забойного напряжения, увеличении ширины захвата скорости подачи и тяговых усилий, совершенствовании систем и механизмов подачи, поперечном расположении двигателей, развитии средств автоматизации, диагностики и контроля) и струговых установок (повышение их основных параметров, надежности, точности регулирования струга на пластах с невыдержанной гипсометрией), забойных скребковых конвейеров (увеличении мощности и надежности привода, повышении ресурса рештаков и др.).

Кроме указанных, важнейшими научно-техническими проблемами совершенствования средств механизации, автоматизации и технологии очистных работ для разработки пологих пластов, не получающими в настоящее время развитие являются следующие:
- выемка угля в очистном забое. Применяемый в настоящее время на шахтах России в очистных комплексах комбайновый способ выемки характеризуется высокой энергоемкостью (около 1 кВт.ч/т), большим пылеобразованием, значительным выделением метана. Струговый способ, при котором выемка угля осуществляется в зоне отжатого угля (около 1/3 кВт.ч/т) не имеет существенных перспектив развития на шахтах РФ. Одним из реальных предложений, направленых на решение данной проблемы является быстроходная выемочная машина;
- известно, что около 2/3 энергии на транспортировку угля тратится цепью скребкового конвейера. Этой проблеме, кроме предложений докт.техн.наук Б.К.Мышляева, по применению ленточных конвейеров в лаве, также внимания не уделяется;
- в России практически прекращены работы по роботизации процесса очистной выемки, делающей возможным управление в пространстве механизированными очистными комплексами и ликвидацию тяжелого ручного труда.

Не ожидается существенных изменений в технологии и механизации отработки мощных пластов крутого падения. Определяющей будет гидротехнология, частичное применение блокового обрушения и с закладкой, в том числе на шахте “Коксовая” с литой твердеющей.

7. Технологическое обеспечение горно-подготовительных работ. Состояние воспроизводства очистного фронта крайне неудовлетворительно. Существующий уровень отечественной техники для горно-подготовительных работ намного ниже аналогичного зарубежного.

Выпускаемое оборудование морально устарело. Вопрос создания эффективных конструкций самоходных бурильных установок - двухманипуляторных с электроприводом и гидроперфораторами, обеспечивающих бурение шпуров по забою и под анкерную крепь практически не решен. Неудовлетворительным являются качество и надежность проходческой техники. Теперь же они усугубляются физическим износом применяемой техники.

На современном этапе совершенствование техники, технологии и организации ГПР должно являться приоритетной задачей.

Научно-технический прогресс в области горно-подготовительных работ должен обеспечить эффективное проведение вскрывающих и подготавливающих выработок протяженностью до 2500 м, объем которых возрастает до 65%; выработок с площадью поперечного сечения свыше 13 кв. м в проходке. В перспективе уровень комбайновой проходки возрастет до 75%. Для реализации указанных задач необходимо: резко расширить область и объемы применения анкерного крепления горных выработок; разработать технологию и создать проходческие комплексы с пылеотсосом, с установкой для бурения шпуров под анкерную крепь и для присечки участков крепких пород, прицепного перегружателя, напочвенной канатной дороги; модернизировать проходческие комбайны с увеличением их энерговооруженности и массы, надежности и ресурса работы, с пылеотсосом, с установкой для бурения шпуров под анкерную крепь; разработать технологию и создать комплект проходческого оборудования на основе погрузочной машины, двухманипуляторной бурильной установки, модернизированного самоходного вагона, напочвенной канатной дороги.

Расширение номенклатуры базовых конструкций комплектов необходимо предусматривать на основе унификации их электро-гидродвижителей, отдельных элементов и узлов конструкций для возможности блочной сборки. В комплекты оборудования следует включать средства механизации крепления, закладку закрепного пространства (такелажно-доставочные и вспомогательные работы), дробильные установки, самоходные скребковые ленточные перегружатели для породы, средства пылеподавления и проветривания.

При разработке базовых высокоэффективных комплектов проходческого оборудования в обязательном порядке необходимо рассмотреть и оценить варианты с использованием анкерной и смешанной крепи, определив рациональную область их применения и мероприятия по созданию или закупке необходимого оборудования.

При всем многообразии горно-геологических условий прогресс может быть достигнут применением четырех технологических схем с использованием отечественного и частично (установок для сооружения скважин под анкера) импортного оборудования.

8. Современное состояние рудничного транспорта, наряду с большой протяженностью горных выработок, характеризуется относительно низким техническим уровнем используемых средств, вследствие чего 25-40% не регламентируемых простоев забоев происходит из-за отказов на транспорте.

Повышение эффективности должно идти по пути создания шахтных конвейеров с общей установленной мощностью 3-4,5 тыс. кВт, с шириной ленты 1400-1600 мм для наклонных стволов высокопроизводительных шахт “Распадская”, им. Кирова, Менчерепское месторождение и т.д., а также телескопических конвейеров с шириной ленты 1200 мм для очистных забоев производительностью 2-3 млн т в год.

Необходимо провести опытно-конструкторские работы по созданию электроприводов для ленточных конвейеров на базе двухскоростных двигателей и роликов повышенной надежности. С целью повышения надежности конвейерных линий следует начать широкое внедрение средств бункеризации и приступить к созданию комплекса технических средств по оборудованию горных бункеров и вернуться к работам, по созданию механизированных бункер-конвейеров. Требует модернизации и расширения функциональных возможностей аппаратура управления, диагностики и контроля конвейерных линий.

В области вспомогательного транспорта на базе существующего проекта по канатным дорогам необходимо разработать специализированную программу “Вспомогательный транспорт”, включив в нее, кроме канатных дорог, работы по технологии доставки и созданию монорельсовых и напочвенных дорог с автономными (электрическим и дизельным) приводами, маневровых монорельсовых устройств для механизации погрузочно-разгрузочных и транспортных работ на сопряженных транспортных выработках и в призабойных зонах очистных и подготовительных забоев, специализированных платформ для доставки конвейерных лент, секций крепи в сборе, негабаритных грузов и т.д. Кроме того, в рамках этой программы предусмотреть работы по созданию эффективных средств доставки людей к рабочим местам и оперативной доставки внутри смены.

9. Шахтная атмосфера. Основными факторами, повышающими опасность горных работ, в Кузнецком бассейне и Воркутинском месторождении являются высокая газоносность угольных пластов (10-35 куб. м /т) и склонность пластов к самовозгоранию.

Концепция повышения безопасности горных работ должна основываться на разработке и внедрении новых схем проветривания, дегазации и управления газовыделением с извлечением метана на полях действующих и закрываемых шахт.

Вентиляция является основной базой, обуславливающей формирование способов нормализации рудничной атмосферы. Для нормального проветривания шахт необходимо провести ее реконструкцию путем замены вентиляторов на более производительные, обеспечить снижение аэродинамического сопротивления выработок, сокращение внешних и внутренних утечек воздуха; расширить применение схем проветривания с обособленным разбавлением метана по источникам выделения и его изолированного отвода из выработанного пространства; создать высокопроизводительные вентиляторы местного проветривания (10-15 куб. м/с). В первую очередь необходимо провести реконструкцию вентиляционных систем на шахтах, где не хватает воздуха для проветривания забоев (шахты “Октябрьская”, им. 7 Ноября, “Комсомолец”, им. Кирова, “Северная”, “Комсомольская”, “Заполярная”, “Воркутинская”). Для кардинального решения проблемы борьбы с пылью на угольных шахтах необходимо довести до широкого внедрения большой объем разработанных ранее средств борьбы с пылью; установить по примеру ведущих угледобывающих стран допустимые среднесменные уровни запыленности, разработать автоматизированный компьютерный учет получаемых горнорабочими пылевых нагрузок и ввести в практику систему регулирования времени допустимого нахождения их в запыленной атмосфере с использованием положений ОСТ 153-12.0-004-01.

10. Развитие и совершенствование энергоснабжения технологических процессов должно проводиться на основе реализации существующих и перспективных разработок, обеспечивающих снятие ограничений по производительности забойных машин со стороны их электроснабжения и электропривода. На первом этапе (до 2010 г.) осуществляется перевод питания забойных машин в очистном забое на напряжение 3300 В (в необходимых случаях).

Необходимо: разработать усовершенствованные системы регулируемого электропривода горных машин и средств транспорта; повысить безопасность ведения технологических процессов в шахтах опасных по газу путем широкого применения систем автоматического быстродействующего отключения; уменьшить “энергетическую” составляющую в себестоимости 1 т угля путем совершенствования режимов электропотребления и внедрения энергосберегающих технологий и вовлечение в энергобаланс каптируемого дегазационные системами метана.

При использовании перспективных разработок по повышению коэффициента дегазации и энергетическому использованию метана возможно вовлечение в энергобаланс отрасли до 800-900 млн кВт.ч. электроэнергии, что н 30-35% будет покрывать потребности шахт в электрической энергии, а на шахтах Воркутинской группы на 100%.

11. Экологизация технологических процессов подземной угледобычи. Основная доля экологических нарушений (80-84%) в угольной промышленности приходится на технологические процессы добычи угля, управление породами подрабатываемого массива, вентиляцию управления газовым состоянием массива. Эти технологические процессы ежегодно сопровождаются выдачей 9210 тыс. куб. м породы, около 600 млн куб. м шахтных вод, 75 тыс. т пыли, 4,2 млрд куб. м метана, 3,3 млрд куб. м других газообразных веществ и 3,5х10⁹ кДж низкопотенциального тепла, нарушается 270-280 га земли.

Основные положения программы экологизации технологических процессов подземной добычи угля должны заключаться в следующем: твердые отходы максимально размещаются в подземных полостях; выданная на поверхность поступает на переработку без складирования в отвалах; притоки воды в горные выработки максимально ограничиваются, а поступающие воды в горные выработки исключаются из процесса смешения с технологическими водами; загрязненные воды подвергаются очистке в подземных условиях до пределов, обеспечивающих их применение в техническом водоснабжении; исключение пылегазовых и тепловых выбросов в атмосферу путем их утилизации и использования в энергетических установках; применение оборудования, обеспечивающего минимальное образование и выход отходов и вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду.

ВЫВОДЫ

Реализация научно-технических и организационных предложений предусмотренных концепцией, создает возможность существенного улучшения экономических показателей работы угольных шахт. Так в 2005 г. рабочих по добыче ожидается около 106 тыс. чел. Производительность труда возрастет до 83,4 т/мес. Численность рабочих по добыче и производительность труда по основным регионам России на шахтах прогнозируется, соответственно, в следующем количестве: Кузнецкий бассейн -50,8 тыс. чел. и 87 т/мес.; Печорский бассейн - 16,5 тыс. чел. и 121,6 т/мес. При этом произойдут следующие изменения в структуре трудоемкости работ: очистные работы - 19%; подготовительные работы - 22%; подземный транспорт - 13%, технологический комплекс на поверхности шахт - 26%.

В целях достижения на угольных шахтах Российской Федерации технико-экономических показателей мирового уровня следует осуществить специальные меры:
• В связи с резкой интенсификацией подземных горных работ и обусловленной этим обстоятельством глубиной разработки резко возрастает, особенно в основном угольном бассейне страны Кузнецком, газовыделение газа метана и вызванное этим ограничение нагрузки на лавы. Уже в настоящее время в бассейне не могут по этой причине отрабатывать пласты с нагрузкой на забой 5,0 тыс./т в сутки и более. Методы и способы дегазации с известной полнотой разработаны за рубежом и в отечественной практике, не имеют принципиальных отличий и основаны на бурении дегазационных скважин. Однако эффективность дегазационных мероприятий на шахтах РФ и сильно газоносных угольных пластах зарубежных стран резко разнится, в основном, из-за отсутствия на шахтах РФ высокоэффективной буровой техники.
• В передовых угледобывающих странах находят применение в основном два способа крепления и поддержания выемочных штреков: тщательное крепление штреков арочного сечения с механизированной выкладной ограждающих полос в случае поддержания штреков в выработанном пространстве (ФРГ, частично Польша, Россия); крепление прямоугольных выработок анкерами, которые позволяют механизировать процесс возведения крепи и механизировать процессы на сопряжениях лавы со штреками. В последнее время расширению анкерного крепления уделяется значительное внимание на шахтах Российской Федерации.
Успешному решению этой проблемы препятствует в основном, отсутствие буровых установок для скважин под анкера, в том числе для скважин длиной до 6 м для установки специальных анкеров или канатных, закрепляемых в породах основной кровли.
• Одним из главных факторов, обусловившим значительное отставание отечественного подземного способа добычи угля от передовых зарубежных стран является низкий технический уровень отечественного машиностроения. Это выражается в низкой надежности горно-шахтного оборудования, энерговооруженности и ресурсе, а также в недостаточном использовании средств автоматики и диагностики. Подключение к изготовлению горно-шахтного оборудования отдельных предприятий оборонного комплекса страны не дало ожидаемых результатов, процесс поднятия технического уровня отечественного оборудования, особенно очистного и проходческого, до уровня мировых образцов будет длительным, что приведет к необходимости закупки отдельных его образцов (очистные комбайны, забойные конвейера, проходческие комбайны), а также отдельных агрегатов, узлов и комплектующих за рубежом.

Для преодоления имеющего отставания необходимо выполнение следующих основных мероприятий:
- пересмотреть ГОСТы и ОСТы на отдельные виды горно-шахтного оборудования и детали для них, приблизив их к соответствующим международным и документам передовых угледобывающих стран;
- как показывает зарубежная практика, высокопроизводительное оборудование создается на специализированных предприятиях. Учитывая, что в РФ по очистному и проходческому оборудованию имеются специализированные предприятия УМЗ, ЮМЗ, КМЗ, завод “Анжера” следует провести сертификацию производства на этих предприятиях и дооснастить их соответствующим оборудованием;
- следует поднять уровень испытаний и сертификации горно-шахтного оборудования не только с позиций его безопасности (что сейчас и делается), но и охватить весь функций и технических параметров изготовленных машин с целью оценки их соответствия мировым образцам;
- в России отсутствует организация, занимающаяся вопросами создания современного взрывозащищенного электрооборудования для горно-шахтных машин. На современном этапе создания такой организации является одной из важнейших проблем, требующей разрешения;
- в Российской Федерации не ведутся работы по созданию современных средств автоматики. Томский приборостроительный завод выпускает устаревшее оборудование. Необходимо при государственной поддержке обеспечить разработку и поставку средств автоматизации, прежде всего для повышения безопасности горных работ. Органам Госгорнадзора следует потребовать от шахт, эксплуатирующих оборудование с электрогидравлической системой управления крепью, чтобы оно использовалось;
- отсутствие статистических данных о состоянии основного горно-шахтного оборудования затрудняет определение объемов выпуска необходимого количества оборудования по годам. Поэтому необходимо провести инвентаризацию горно-шахтного оборудования, включая установки по очистке подземных вод, выдаваемых из шахты, а также оценку состояния и возможностей производственных мощностей горно-шахтного машиностроения.