Журнал "Уголь Украины", № 1, 2002, стр. 7-11

Выемка тонких угольных пластов

В.В.Пономаренко, директор ЛИСВУ, магистр, Л.Л.Левин, главный инженер, канд. техн. наук

Существует два основных способа подземной выемки угля: с помощью комбайнов или струговых установок. Эти добычные механизмы отличаются один от другого по способу обработки угольного забоя. Вращаясь с высокой скоростью, режущий орган комбайна обрабатывает забой на всю высоту пласта, а в пластах мощностью до 0,9 м. прихватывает кровлю или почву (рис. 1), практически перемалывая уголь вместе с породой, увеличивает его зольность, снижает сортность, причем образуется значительное количество угольной пыли.

Рисунок 1 - Схема комбайновой выемки:
1 - комбайн; 2 - присечка; 3 - конвейер; 4 - резцы; 5 - шнек; 6 - породных прослоек.

Режущий орган струговой установки обрабатывает забой не по всей высоте пласта, а подрубывает его нижнюю часть со скоростью до 1,5 м/с, верхний же слой падает на конвейер под собственным весом. При этом, двигаясь вдоль забоя, режущий орган снимает стружку угля методом крупного скола, обеспечивая уменьшение запыленности призабойного пространства, снижение зольности и повышение сортности угля, что дает наибольший экономический эффект шахтам, добывающим антрациты (рис. 2).

Рисунок 2 - Схема выемки струговой установкой:
1 - привод струга;2 - приводы конвейера; 3 - тяговая цепь струга; 4 - забойный струговый конвейер; 5 - струг; 6 - система орошения (пылеподавление); 7-гидропередвижчик конвейера; 8 - электрооборудование.

Преимущества струговой техники особенно проявляются при отработке тонких пластов, где комбайны работают с "присечкой" боковых пород, а струг обеспечивает выдачу практически товарного угля, что важно для Донбасса - здесь 70% запасов сосредоточено в пластах мощностью до 1 м. Отрабатываться такие пласты должны в основном стругами. В этих условиях достоинства струговой выемки угля заключаются в следующем:

• производительность на пластах мощностью 0,55-1,6 м выше, чем при других способах выемки, что подтверждается отечественной и мировой практикой;
• добыча угля высокого качества и сортности, так как разрушение забоя осуществляется способом крупного скола без присечки пород;
• минимальная запыленность рабочего пространства лавы, так как выемка ведется методом крупного скола с малой скоростью;
• минимальные энергозатраты на резание, поскольку разрушение происходит не на полную мощность пласта и с малой скоростью;
• конструкция, принцип работы и компоновка струговой установки обеспечивают возможность создания автоматизированных добычных комплексов, способных работать на пластах мощностью 0,55-1,6 м без постоянного присутствия людей.

В Украине объем струговой добычи сократился с 9,5 млн. т в 1993 г. до 2 млн. т в 2000 г. Это связано с тем что показатели струговых лав по Донбассу значительно ниже чем в зарубежных странах из-за сложных горно-геологических условий.
Свыше 83% достоверных запасов угля, разведанных в Донецком бассейне, содержится в пластах мощностью до 1,2 м, а объем выемки из них в настоящее время составляет всего 54,1%, т.е. налицо определенная диспропорция между объемами добычи и запасами угля. Эта диспропорция является прежде всего результатом отставания в развитии техники для указанных условий.
В связи с тем, что тонкие пологие и наклонные пласты угля относятся к категории пластов со сложными горно-геологическими условиями, применение существующих комбайнов для их разработки приводит к присечке боковых пород (до 20-30% мощности пласта), что повышает энергозатраты и стоимость угля, резко снижает его качество.
Поэтому на очень тонких пластах, а также на пластах углей и антрацитов средней крепости при любой мощности наиболее целесообразна струговая выемка, имеющая преимущества по производительности, экологии и безопасности.
Однако для углей и антрацитов выше средней крепости, а также для тонких пластов со сложной гипсометрией (а таких в Донбассе большинство) возможно применения только комбайновой выемки.
В связи с этим перед проектировщиками горно-шахтного оборудования стоит задача создания техники для выемки тонких пластов. Сложность поставленной задачи состоит в том, что нет мировых аналогов такого оборудования.