Источник: Известия Донецкого горного института. — 1996. — №1(3) – с. 35-37
Украина относится к государствам, испытывающим дефицит в собственных энергоресурсах. Из-за отсутствия в ней месторождений нефти и газа задачи обеспечения энергией предстоит решать угольной промышленности. Однако шахты Украины характеризуется весьма низкими технико-экономическими показателями, что обусловлено сложностью разработки месторождений, и особенно в Центральном районе Донбасса. Очевидно, что для повышения технико-экономических показателей работы угольных предприятий необходимо изыскание решений, направленных на повышение технического уровня производства, на приведение шахт в состояние, отвечающее современным требованиям по комплексу всех факторов, включая экономические. Особенно большой объем работ предстоит выполнить на шахтах с крутым залеганием пластов, где помимо прочих, необходимо эффективное решение задач оставления породы в выработках и органически связанной с ними проблемы закладки выработанного пространства.
В настоящее время объем породы, получаемой в шахтах Центрального района Донбасса, достиг 930 т на 1000 т угля и по мере увеличения глубины разработки имеет устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. Сложные условия разработки крутых пластов, связанные с наличием неустойчивых вмещающих пород и изменяющиеся как. в пределах этажа, так и в направлении простирания пластов, могут быть скомпенсированы применением универсальных способов управления кровлей. К такому способу следует относить полную закладку выработанного пространства.Общеизвестно, что за счет оставления породы в шахте могут быть успешно решены такие сложные инженерные задачи, как создание условий для безопасной выемки запасов под охраняемыми объектами, управление горным давлением на пластах с труднообрушаемыми кровлями, сползающими почвами и с самовозгорающимися углями. Кроме того, возможно снижение высоких температур в очистных забоях и создание предпосылок для разработки технологии безлюдной выемки угля.
Анализ технических разработок по комплексу проблем оставления породы в шахтах и использования ее для решения инженерных задач показывает, что основным направлением в организации закладочного хозяйства в ближайшее время должно быть использование участковых дробильно-закладочных комплексов. Использование закладки выработанного пространства позволяет весьма эффективно решать следующие инженерные задачи: применение механизированных крепей, возведение околоштрековых бутовых полос и поддержание пластовых выработок за счет заполнения их дробленой породой в период погашения. На основании исследований, выполненных авторами совместно с сотрудниками лаборатории технологии закладочных работ ДонУГИ, разработаны принципиальные рекомендации, которые могут быть положены в основу решения проблемы оставления породы в шахтах.
1. Основным видом закладки выработанного пространства должен быть пневматический, поскольку он обеспечивает наибольшее заполнение выработанного пространства породой при достаточно высокой плотности заложенного массива. Гидравлическое транспортирование закладочных материалов к месту возведения закладочного массива можно было бы рассматривать в качестве альтернативного по отношению к пневматическому. Однако несмотря на более высокую производительность и меньшую энергоемкость, оно имеет ряд серьезных недостатков. Так, гидравлическое транспортирование шахтной породы, используемой в качестве закладочного материала, сопровождается истиранием материала, который в последствии выносится в виде илистых частиц вместе с отработанной водой и заиливает выработки, тем самым усложняя работу шахтного водоотлива в связи с подачей в шахту дополнительных объемов воды и интенсивным износом насосов.
2. Для приготовления закладочных материалов наиболее предпочтительны глинистые и песчаные сланцы крепостью до 8 ед. по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Применение пород большей крепости нежелательно, так как они снижают долговечность дробилки, способствуют интенсивному абразивному износу закладочных трубопроводов и имеют повышенное содержание кремния, который в виде пыли попадает в легкие горняков и вызывает развитие силикоза. Такие породы целесообразно выдавать на поверхность, готовить из них бутовый камень или щебень для строительных целей.
3. Участковые дробильно-закладочные комплексы необходимо использовать для выполнения всего цикла работ по закладке в период сооружения центральных дробильно-подготовительных комплексов, а при вводе последних в эксплуатацию первые осуществляют лишь транспортирование готового закладочного материала к месту возведения закладочных массивов.
4. Участковые дробильно-закладочные комплексы должны включать в себя следующее оборудование: дробилку типа ДО, пневмозакладочные машины барабанного типа чешского производства ЗС-240 (до освоения отечественного оборудования), опрокидыватели типа ОБ, закладочные трубопроводы диаметром 200...22.5 мм из прочных материалов. конвейеры для обычной и дробленой породы.
5. Центральные дробильно — подготовительные комплексы должны включать в себя: оборудование для предварительного отсева мелких, не требующих дробления, фракций, дробилки первичного дробления типа ЩД и вторичного дробления типа ДО, конвейеры для обычной и дробленой породы, бункеры для дробленой породы емкостью, равной суточной потребности в закладочном материале.
6. Центральные дробильно — подгоговительные пункты необходимо сооружать в районе околоствольного двора или вблизи него, а участковые — не далее 500 м от места возведения закладочного массива.
7. С целью обеспечения оставления породы в максимальном объеме каждый подготовительный горизонт должен быть оборудован участковым дробильно-закладочным комплексом для измельчения породы и передачи ее при помощи сжатого воздуха на вышележащий (закладочный) горизонт. Наличие центрального дробильно-закладочного комплекса не исключает необходимости использования участковых комплексов, более того, делает закладочное хозяйство шахты более гибким.
8. Производительность закладочного хозяйства должна рассчитываться на использование для закладки всей породы, получаемой в шахте (за исключением породы крепостью более 8 ед.).
9. Выработанное пространство необходимо закладывать во всех очистных забоях, за исключением забоев на пластах, отнесенных к защитным (если закладка недопустимо снижает аффект защиты) и оборудованных индивидуальными и механизированными крепями и щитовыми агрегатами.
10. Породу, оставшуюся в очистных забоях после закладки выработанного пространства, необходимо применять для закладки погашаемых выработок. При этом целесообразно выбирать выработки, в которых применение закладки позволяет рассчитывать на получение дополнительного эффекта от снижения деформаций выработок.
11. Оставляемая в шахтах порода должна использоваться для решения задач, обеспечивающих получение наибольшего социально-экономического эффекта.
Накопленный на шахтах Донбасса опыт применения технологии выемки угля с закладкой выработанного пространства шахтной породой свидетельствует о ее высокой эффективности с точки зрения управления кровлей и создания безопасных условий труда. Проведенный анализ издержек производства на добычу угля при закладке выработанного пространства в очистных забоях показывает, что при увеличении производительности или количества очистных забоев значительно уменьшаются затраты на подготовку закладочных материалов и удельные амортизационные отчисления, а это способствует повышению эффективности закладочных работ и в конечном счете — стоимости угля.