2. Современные технологии, используемые в горном деле.

2.1. Вступление

  Эта статья представляет обзор современный горнодобывающих методов, используемых на юго-западе штата Виржинии, и как эти технологии были выбраны. В настоящее время все эти методы используются в добыче угля, но сами по себе не являются достаточно гибкими для продления срока использования забоев Виржинии.

  Жизненно необходимым фактором в отборе горной технологии является геология преобладающая на данной площади. Земельные участки с пластовым давлением и самим углем сами указывают, какие методы могут, а какие не могут быть успешно использованы в каждом шве. Например, в операциях, производимых в длинном забое, идеальная свита пластов подразумевала бы угольный слой одинаковой толщины, покрывающий большой участок земли и, достаточно крепкий потолок для нормального наземного управления, и настолько компетентным, чтобы оно не задерживало контролируемый процесс добычи. Для сравнения: камерно-столбовая операция производства дает общий полезный результат сильного потолка, и этот метод позволяет приобрести большую гибкость в вариациях толщины и степени шва. Также должны быть подвержены анализу условия дна, смещения по высоте смежных элементов, влажность и глубина. Глубина является очень важным фактором, так как на глубине, давление на поддерживающий целик увеличивается и возникает необходимость в его укреплении. Это обозначает уменьшение количества выемки угля и вызывает снижение коэффициента извлечения, что влечет за собой неэкономичность камерно-столбовых операций, проводимых на глубинных участках, а именно таким операциям отдается предпочтение в глубинных забоях.

  Экономика играет важную роль в практически каждом решении, принятом в горной промышленности. Системы, применяемые при работах в длинных забоях, являются очень капиталоемкими и требуют больших первоначальных взносов и длительного времени в горном использовании, чтобы эти затраты покрылись. Это условие ограничивает использование таких систем в длинных забоях крупных горных компаний, имеющих значительные экономические ресурсы. С другой стороны, камерно-столбовые операции, при других геологических условиях, требуют меньших инвестиций, которые могут покрыться за более короткий срок горной эксплуатации. В результате, этот метод поддается использовании при меньших экономических возможностях.

  Окружающие условия в шахте также определяют шкалу предпочтения при использовании того или иного метода. Длинный забой содержит повышенный уровень концентрации метана и пыли из-за уровня добываемого угля, чем в отдельном забое. Камерно-столбовые операции производят меньшее количество загрязнения, но при них трудней проводить вентиляцию забоя. Другим важным фактором является взаимосвязь компонентов составляющих метода горной добычи. В устройстве длинного забоя такие компоненты, как многочисленные конвейеры, вертикальный вруб и поддержка гидравлического потолка, являются полностью взаимозависимыми факторами. Если один компонент прекращает работу, то останавливается вся система. В условиях крупных затрат на такую систему, остановка работы вызывает серьезные финансовые потери. В камерно-столбовых операциях взаимозависимость составляющих компонентов не столь серьезна и убытки от остановки работы системы не столь значительны.

2.2 Элементы системы в условиях длинного забоя.

  В условиях трудности потолочного контроля, предпочтительна значительная боковая выемка угля и достаточная толщина угольного пласта в длинном забое. Работа в длинном забое предполагает привилегии усовершенствованной степени безопасности благодаря системе поддержки забоя, покрывающей всю лаву. Этот метод также позволяет повысить коэффициент извлечения, сохраняя ценные угольные запасы. Некоторые преимущества системы заключаются в гибкости работы на больших глубинах, многослойных швах и уменьшения степень крепления потолка анкерной крепью (Bibb, 1992).

  Однако есть также значительные недостатки в работе длинных забоев, такие как высокие капитальные расходы на требуемое оборудование. Это может привести к серьезным убыткам при остановке работы системы, даже краткосрочной, как при начале или окончании работы лопасти, или более долгосрочные, как при передвижении оборудования длинного забоя из выработанного участка на другой. Также могут возникнуть проблемы с местонахождением газовой скважины, толщиной шва и в слабом дне и потолке. Также проблема непрактичного использования системы под толстым потолочным пластом, из-за размера и стоимости требуемого оборудования для надлежащей поддержки потолка, и трудности в контроле над процессом образования пустот. Из-за выемки угля на всей территории, требуемой в длинном забое, различная толщина швов, условия потолка и пола, местные смещения стыковых швов и присутствие скважин также могут ограничить использование этого метода.

  Есть два определенных типа добычи угля в длинном забое, которые используются, подвигающиеся и отступающие. Пока в других странах иногда используется подвигающаяся система, американские компании предпочитают использовать отступающую систему. В подвигающейся системе, вход в подготовительном забое находится немного впереди от подвигающегося забоя и в отдаленности от главных входов, пока в отступающих системах предварительно развивается целая секция для повышения уровня выемки угля из длинного забоя на подающую ленту, и шахты обращены к главному входу. Эта статья будет освещать аспекты отступающей системы в длинном забое. Развитие опор, используемых в длинных забоях, предполагает постоянную шахтерскую работу и применение камерно-столбового метода (рис. 2.1). Эти выходы называются главным и хвостовыми выходами, с вентиляционной системой выходящей через хвостовой выход. При выработке одного участка, главный вход последнего примыкающего участка часто становится хвостовым выходом для следующего граничащего.

  Уголь вынимается из добывающего участка устройством, которое называется выемочным комбайном которое имеет обратное движение и продвигается по рабочему забою, поддерживаемое оснащенными сторонами забойного конвейера, измельчая уголь из забоя, и выбрасывая его на ленту забойного конвейера (рис.2.2). Этот конвейер спускается в забой и по главному перевозочному конвейеру, движется к выходу, имеющем нейтральную вентиляцию. Потолок над рабочим забоем поддерживается автоматической гидравлической опорой, которой отдается предпочтение в горнодобывающих продвижениях. Управляемый спад достигается путем достижения разрушения верха за рядом опор. Конвейер проходит сверху, после прохождения выемочного комбайна при горизонтальных работах, проводимых при передвижных гидравлических крепях.

  Продвижение по длинному забою является трудоемким и длительным процессом, который влечет за собой демонтаж, переустановку и реконструкцию компьютерной системы управления, оборудование выемочного комбайна, оснащенного цепного комбайна и поддерживающих щитов. Этот процесс может повлечь за собой большинство работ, проводимых под землей на период в одну или две недели и причинить убыток в размере до миллиона долларов. (Suboleski, 1998).

  Метод длинного забоя был развит, а вначале в Германии использовался комбайн (рис. 2.3). Комбайн передвигает режущую лопасть в типичном длинном забое. Комбайн может добывать слой угля толщиной в 18 дюймов, но под 30 дюймами в настоящем доступные устройства не могут быть пригодны для дальнейшей эксплуатации., в большей степени снижая производительность системы. Главный механизм очистной машины является оснащенный цепной конвейер, имеющий две главные функции. Они заключаются в транспортировке угля из забоя на поверхность и управлять оборудованием комплекса в забое на протяжении угольной добычи. Есть также много проблем, касающихся системы очистной машины, таких как врубка в слабые породы пола и отклонение от выбранного направления. Комбайн также имеет трудности со швами, где твердость угольного пласта не всегда постоянна в пласте забоя. Осуществимость этой системы особенно сомнительна в швах, где толщина пласта составляет менее 24х дюймов.

Рисунок 2.1 - Внешний вид длинного забоя

Рисунок 2.2 - Сеченое длинного забоя (комбайн, конвейер, крепь)

Рисунок 2.3 - Забойный очистной комбайн