В. А. ТИЩЕНКО, канд. техн. наук (Донбасский ГМИ)

Исходя из норм подсчета запасов, принятых в мировой практике [1], угольные месторождения Донецкого бассейна относятся к забалансовым по мощности пластов (учитываются только более 1,2 м) и по зольности (менее 25%), потому что 70% запасов сосредоточено в пластах мощностью до 0,9 м и зольностью до 40%. Поскольку экономический потенциал Украины зависит от наличия и состояния топливно-энергетических ресурсов, угли Донбасса всех генетических стадий угленосности являются основным источником энергии. Они в общем балансе органического топлива достигают 95,4%. Хотя с увеличением глубины значительно усложняются условия ведения горных работ, объем добычи будет постоянно возрастать.

Предстоит разрешать проблемы, связанные с тем, что уже с глубины 800 м месторождения становятся углеметановыми с высокими экстремальными характеристиками [2,3]: пластовое давление свободного газа достигает 12 МПа, газоносность угля до 50м3/т с. б. м., абсолютная газообильность шахты может быть 100 м3/мин, а относительная — 150 м3/т. Участились выделения в горные выработки конденсата, бензина и нефти, газовые фонтаны из скважин и суфляры с дебитом до 100 тыс. м3 в сутки [4] с большим содержанием тяжелых углеводородов, что резко снижает температуру вспышки и повышает взрывчатость газовой смеси. Современные методы проветривания и меры по технике безопасности не рассчитаны на вентиляцию качественно усложненной шахтной атмосферы. Вентиляционная служба работает в основном на разжижение метана до уровня ПДК и на выброс его в атмосферу до 1964 млн. м3 в год [5].

Затраты на совершенствование техники и технологии всех производственных процессов, способов подготовки пластов и систем разработки, управления горным давлением и охраны выработок, дегазации пластов и снижение температуры рудничной атмосферы, направленное на исключение прогрессирующего с глубиной вредного влияния различных факторов, еще более ухудшили экономическую ситуацию. Значительно возросли непроизводительные удельные расходы на 1 т добываемого угля, а потребительская ценность его снизилась за счет увеличения зольности.

Несмотря на то что Донбасс относится к наиболее сложным по горно-геологическим и горно-техничес-ким условиям бассейнам, в механизации угледобычи за последние десятилетия взята ориентация на широкое применение в очистных забоях механизированных комплексов оборудования. Однако почти за сорок лет средняя добыча из КМЗ на тонких пологих пластах не возросла, а себестоимость 1 т достигла 120 грн. Десяток же комплексов нового технического уровня производительностью 3—5 тыс. т в сутки на пластах средней мощности мало влияет на показатели работы всего ряда механизированных крепей. Очевидно, тяжелое кризисное состояние отрасли обусловлено не столько сложностью перехода от плановой экономики к рыночной, сколько неэффективной технологией выемки, реализуемой на добычном участке, где проявляются успехи и неудачи капиталовложений и с которого начинается формирование главных показателей эффективности горного производства — себестоимости угля и прибыли.

Постоянная модернизация крепей, машин и механизмов привела к тому, что они стали сложными, энергоемкими и дорогостоящими [6]. Увеличивающийся с глубинной разработки разрыв между высокой стоимостью технологии и ее низкой эффективностью, противоречие между требованиями Правил безопасности и производительностью труда достигли такой остроты, при которой эксплуатация угольных пластов становится нецелесообразной. Поэтому оздоровление отрасли за счет дальнейшего совершенствования технологии очистной выемки на базе мехкрепей [7, 8] весьма проблематично, так как они морально устарели [9] и по технико-экономическим показателям не соответствуют горно-геологическим условиям Донбасса.

Горная наука и практика постоянно ведут поиск эффективной технологии очистных работ на тонких пластах: на крутых выемка осуществлялась отбойными молотками, канатными пилами, стругами, комбайнами, агрегатами типа АЩ, комплексом оборудования КМД-72, гидроотбойкой; на пологих — широко-и узкозахватными комбайнами, стругами и скреперо-стругами, бурошнеками. В Лисичанске испытана под- земная газификация угля. По ряду объективных и субъективных причин отдельные технологии не получили дальнейшего развития и широкого практического применения.

Поскольку угольная промышленность консервативна в развитии и совершенствуется эволюционным путем на базе передовых наработок внутри действующей технологии, она не способна к переходу на принципиально новый качественный уровень выемки угля подземной газификацией [9]. Несмотря на преимущества и наличие крупной сырьевой базы, вряд ли возможно внедрить газификацию быстро и в необходимых масштабах из-за отсутствия производственной и технической базы, специалистов и координационного центра, сети и инфраструктуры по переработке и потреблению продукции. Но самое главное — трудно привлечь капитал, который бы при определенной степени риска развил эту технологию. Необходимо предварительно решить серьезные задачи по экранизации газогенераторов от водопритоков, по защите водоносных горизонтов от загрязнения ядовитыми продуктами газификации, предотвращения утечек газа через трещины и разломы на земную поверхность и др. Кроме того, газификация базируется на густой сети скважин (через 20—35 м), в процессе бурения которых при монтажно-демонтажных и эксплуатационных работах по обслуживанию сложной сети дутьевых и продуктивных трубопроводов транспортными средствами на больших площадях будет поврежден поверхностный слой земли вместе с растительным покровом, что угрожает последующей деградацией.

Наряду с совершенствованием действительно рентабельных технологий в благоприятных условиях и поиском эффективных нетрадиционных решений стратегией вывода отрасли из кризиса должно стать комплексное реформирование механизации угледобычи с достижением нового качественного уровня на базе уже развитой отраслевой научной, конструкторской и машиностроительной инфраструктуры. Только при реализации безлюдной выемки и отказе от дорогостоящих механизированных крепей ее можно разработать за короткое время и внедрить в производство с минимальными затратами средств.

Этому направлению отвечает совместная добыча угля и метану, предлагаемая автором, которая находится на стадии эскизно-конструкторской готовности. Действующие модели доказали возможность ее реализации в промышленных условиях при соответствующей доработке.

Сущность технологии заключается в том, что выемку и доставку угля на тонких пологих и крутых пластах, отрабатываемых по столбовой системе, предлагается вести двухрядной скребковой цепью с резцами на скребках без крепления выработанного пространства и его проветривания, без присутствия рабочих в очистном забое. Обрушение пород происходит самопроизвольно.

Газовоздушная смесь с кондиционной концентрацией метана по трубам отсасывается из выработанного пространства, создавая в нем разряжение, за счет которого свежий воздух из ходка по штрекам поступает к сопряжениям с лавой, где находятся рабочие, обслуживающие добычное, транспортное и вспомогательное оборудование, и далее через выработанное пространство — в газоотсасывающую сеть. Скорость подвигания забоя может достигать 10—15 м/сут. Крепление подготовительных выработок — анкерное под сетку. Они не охраняются и повторно не используются. Выемочное оборудование конструктивно простое, дешевое, надежное и высокопроизводительное. Основные его элементы (приводы, редукторы, цепи, резцы) серийно выпускаются заводами Украины.

---

---

Литература:

l.Koпылов В. А., ХлапеновЛ. Е., Бортников А. А. и др. Реструктуризация угольной промышленности и ее социально-экономические последствия// Уголь Украины.— 2000.— №10.

2. Валуконис Г. Ю. Газовые ресурсы угленосной толщи Донбасса//Уголь Украины.— 1999.— № 1.

3. Буханцев А. И, Порубан В. В. Повышение безопасности горных работ на основе эффективной дегазации// Уголь Украины.-» 1999.—№ Ш.

4. Мурич А. Т., Худяков М. Я. Новые проблемы в обеспечении безопасных условий труда на глубоких шахтах// Уголь Украины.— 1989.— № 2.

5. Деметанизация в угольной промышленности/ И. Г Косков, П. П. Дубина, В. И. Шабетя, Н. А. Кононенко// Уголь Украины.— 1999.—№ 8.

6. Захаров В. С. Ставка на техническое обновление Шг5хты// Уголь Украины.— 1999.— № 8.

7. Кияшко Ю. И. Прогнозы развития технологии подземной добычи угля// Уголь Украины.— 1998.— № 10.

8. Радченко В. В., Лаптев А. Г. Пути повышения эффективности угледобычи на шахтах Украины// Уголь Украины.— 1998.— №10.

9. Табаченко Н. М. Закономерности эволюции угольной промышленности// Уголь Украины.— 1998.— № 4.

* В порядке предложения

«Уголь Украины», ноябрь, 2002