Источник: «Уголь Украины» №6, 2005 р. Гірниче господарство шахт: стан і перспективи
В угольной промышленности Украины в 2004 г. ра¬ботали 169 шахт (технических единиц) с установ¬ленной производственной мощностью 95,4 млн. т в год. Шахты представлены тремя видами предприятий: индивидуальными — с единой схемой отработки, провет¬ривания и выдачей угля на поверхность (70% общего числа); блокового типа — с независимой отработкой и провет¬риванием отдельных блоков шахтного поля и выдачей угля на поверхность по общему центральному главному ство¬лу (20%); шахтами-рудниками — с независимой отработ¬кой, единой или комбинированной схемой проветрива¬ния и с выдачей угля каждого блока или группы пластов по самостоятельным стволам (10%). Горное хозяйство на¬считывает 380 очистных забоев и 23,9 тыс. выработок сум¬марной протяженностью 9, 9 тыс. км. Ежегодно проходится примерно 590 км выработок.
Основные показатели работы шахт (средняя добыча 465 тыс. т в год и производительность труда рабочих по добыче 23 т/мес) достигают предкризисного уровня. Главными факторами, сдерживающими рост технико-эко¬номических показателей, являются старение шахтного фонда и ухудшение состояния горного хозяйства.
Фактические сроки службы шахт колеблются от 15 до 90 лет, в среднем 45 лет, и только шесть (блокового типа) эксплуатируются до 20 лет. Установленные производствен¬ные мощности шахт 0,11—2,1 млн. т в год (в среднем 565 тыс. т). Размеры шахтных полей: по простиранию 2— 21 км, по падению — от 1,5—2 до 5—6 км, в среднем около 7 и 4,5 км соответственно. Промышленные запасы угля на действующих шахтах за 1998—2003 гг. практи¬чески не изменились и составляют 6,5 млрд. т, однако объем подготовленных к выемке сократился на 40%, т. е. до 57,8 млн. т.
В пределах шахтных полей залегает от одного до один¬надцати пологих пластов рабочей мощности (0,6—2,2 м), часть из них (наиболее продуктивные) на шахтах со сро¬ками службы более 30—40 лет отработана. Пласты сред¬ней относительной метаноносностью 35 м3/т отрабаты¬вают 145 шахт. Среднединамическая мощность пластов 1,45 м. На 73 шахтах разрабатывают пласты, опасные по внезапным выбросам угля и газа. Выемка ведется как в восходящем, так и в нисходящем порядке (45%).
Среди действующих шахт 27 относятся к глубоким и сверхглубоким (1000—1400 м), из них 17 — с весьма тя¬желым тепловым и газовым режимами, где газовыделение достигает 100 м /мин, а температура в забоях посто¬янно превышает норму (26°С). Эксплуатация таких шахт вызвана необходимостью добычи ценных сортов угля и отработки производительных пластов, что порождает ряд проблем, связанных с объемами и темпами проведения выработок, способами их охраны и поддержания, с орга¬низацией проветривания и подземного транспорта. В этих условиях преобладающими становятся шахты блокового типа с проходкой отнесенных секционных ство¬лов на промежуточные горизонты и передачей добычи на основной углевыдачный горизонт по грузовым тран¬зитным наклонным выработкам.
При традиционных схемах вскрытия и подготовки шахтных полей весьма актуальны вопросы сокращения количества сту¬пеней и длины транспортных маршрутов, обеспечения прямо¬точного восходящего проветривания уклонных полей, венти¬ляции очистных забоев с подсвежением исходящих струй и де¬газации выемочных участков. Однако только 10—15% участков при наличии фланговых выработок проветривается по прямо¬точным схемам и 5—7% — с подсвежением исходящих струй. Дегазация пластов и выемочных участков проводится лишь на 47 шахтах (28% их общего числа), но эффективность низкая, концентрация метана в извлекаемой смеси незначительна, а го¬довое метановыделение из отрабатываемых пластов достигает 1,6 млрд. м3. Усложняют проветривание, дегазацию и норма¬лизацию теплового режима резкое сокращение числа действу¬ющих стволов, сбоек, скважин (в среднем с 16 до 10 выработок на одну шахту), малые объемы их воспроизводства в отрасли (пять—семь выработок при требуемых 15—18), прекращение ввода новых капитальных горизонтов и блоков.
В системе подземного транспорта насчитывается 2,5 тыс. конвейеров суммарной протяженностью 1025 км, более 1000 электровозов и 45 тыс. откаточных сосудов. Технический уро¬вень этого оборудования и условия применения не соответствуют требованиям безопасности. Не отвечают этим требованиям и профили путей электровозной откатки, и состояние транспорт¬ных выработок. В последнее время, не считая освоения кислот¬ных батарей и дизелевозов, на подземном транспорте решались лишь задачи использования оборудования, ранее поставлявше¬гося в Украину.
Экономическое состояние шахт также не способствовало обновлению и замене морально и технически устаревших об¬разцов. Оборудование восстанавливали, как правило, при ка¬питальном ремонте. В результате резко возросла протяженность, трудоемкость содержания и энергоемкость транспортных и вен¬тиляционных маршрутов к очистным забоям, а затраты на про-ветривание отдельных шахт достигают половины всех эксплуа¬тационных расходов. Это обусловлено и тем, что проводилась не всегда оправданная реструктуризация шахтного фонда, ка¬питальные вложения были резко снижены. Так, в 2001 г. они составили 256,5 млн. грн., в 2004 г. — 245 млн. грн., т. е. в 10— 15 раз меньше реальных потребностей. В 2005—2006 гг. пла¬нируется значительно увеличить капитальные вложения в от¬расль. Об их экономическом значении можно судить по тому, что только на реконструкцию одной шахты с подготовкой но¬вого горизонта требуется до 600 млн. грн., на проходку ствола или скважины большого диаметра средней глубины — до 60 млн. грн.
После сокращения в ходе реструктуризации отрасли нерен¬табельных шахт и частичного перевооружения оставшихся об¬щие объемы добычи стабилизировались на уровне 76 млн. т, а нагрузки на лавы возросли на 66%. Наиболее влияющими фак¬торами роста нагрузки являются увеличение объемов примене¬ния комплексной механизации до 93,8% и оснащение очист¬ных забоев техникой нового уровня при использовании про¬грессивных систем разработки. При столбовой системе в забоях, обеспечивающих 55% общей добычи, нагрузка возросла почти на 80% (с 400 до 700 т), в то время как при сплошной и комби¬нированной — всего на 25—30%.
Однако применение столбовой системы на больших глуби¬нах затруднено, поскольку требует значительного объема пред¬варительной проходки протяженных подготовительных выра¬боток с высокими капитальными затратами. В результате умень¬шения на 30% количества действующих шахт объемы проведения и поддержания выработок упали соответственно на 18 и 22%, а объемы, приходящиеся на один действующий очистной забой увеличились на 32 и 16%. При этом структура и протяженность выработок, определяемые удельными объемами проходки и под¬держания стволов, квершлагов и штреков, практически не из¬менились. Удельный вес находящихся в проходке наклонных выработок составил 16%, квершлагов — 3%, штреков — 33%. Трудоемкость поддержания на больших глубинах выработок с увеличенными (на 20—30%) площадями сечения непрерывно возрастает, а темпы их проходки снижаются.
Удельная протяженность поддерживаемых выработок на 1000 т добычи сократилась со 170 м в 1998 г. до 120 м в 2003 г. (на 30%), а на один действующий очистной забой увеличилась с 20 до 24 км. Количество поддерживаемых выработок, прихо¬дящихся на лаву, составило 63 ед. общей протяженностью 24 км. Уменьшилось и количество вертикальных и наклонных стволов (на 21 и 52%). Объем проходки полевых выработок сокра¬тился на 37%. Для радикального совершенствования развития гор¬ных работ необходимо до 2010 г. подготовить 24 новых капитальных горизонтов и блоков, ежегодно вводить в эксплуатацию не менее 18—20 стволов и скважин боль¬шого диаметра. При объединении шахтных полей и при¬резке удаленных запасов по падению следует шире прак¬тиковать блоковую разработку, в том числе с передачей добытого угля из отдаленных фланговых блоков на цент¬ральную промплощадку шахты-рудника по поверхности. Объемы проходки полевых магистральных выработок целесообразно увеличить на глубоких горизонтах и в раз¬груженных зонах не менее чем в 2 раза.
На шахтах, отрабатывающих пласты газоносностью свыше 15 м3/т, необходимо на 30—35% больше исполь¬зовать схемы с промежуточными и фланговыми выработ¬ками при прямоточном проветривании выемочных участ¬ков и разбавлении метана по источникам газовыделения, как практикуется на шахте им. Скочинского. При этом после введения в эксплуатацию очистные забои 7 на отдаленных участ¬ках крыла работают без перенарезки и без демонтажа очистного оборудования, с подачей свежего воздуха к лавам по двум выработкам от секционных ходков 4, с подачей свежего воздуха к лаве по двум штрекам (верхнему и ниж¬нему) и с отводом исходящей струи в сторону вырабо¬танного пространства при минимальной их (штреков) протяженности. Важно, что вспомогательные секционные наклонные и подготовительные выработки проводятся и эксплуатируются в разгруженных от горного давления зонах без осложняющего влияния передовой волны опор¬ного давления. Это особенно ценно при разработке силь¬ногазоносных и опасных по внезапным выбросам угля и газа пластов и на больших глубинах.
В связи с повышенной интенсивностью выборочной отработки наиболее продуктивных пластов очистными комплексами нового технического уровня, например, на шахтах "Краснолиманская", "Красноармейская-Западная" № 1 и им. Засядько весьма актуальной становится реали¬зация горно-планировочных решений, обеспечивающих стабильное развитие горных работ при минимальном ко¬личестве высоконагруженных очистных забоев. В целом для роста эффективности использования современной выемочной техники необходимо увеличивать размеры выемочных участков до 1, 5—1, 6 км, а удельный вес сис¬темы разработки длинными столбами целесообразно по¬высить примерно на 30%. Эти параметры проще реали¬зуются при проходке и эксплуатации на крыльях выемоч¬ных полей промежуточных и фланговых выработок (шахты им. Стаханова и им. Засядько).
В целях обеспечения планируемой угледобычи в 2010 г. объем механизированной проходки выработок следует довести до 75—85%. При этом на 20% должно быть уве¬личено применение проходческих комбайнов нового тех¬нического уровня и усовершенствованных технологий буровзрывного способа. Целесообразно скорректировать и переутвердить технологические схемы разработки пластов и схемы вскрытия и подготовки новых горизонтов, в том числе при радикальном сокращении удельных объе¬мов проведения и поддержания наклонных выработок.
Необходимы комплексный мониторинг и анализ эф¬фективности использования прогрессивных решений, а на этой основе разработка и реализация комплексной про¬граммы совершенствования планирования и концентра¬ции горных работ. При составлении проектов и планов развития горных работ следует предусматривать комп¬лексную оптимизацию сечений депрессии сетей вырабо¬ток шахт как универсального и наиболее действенного способа адаптации проектируемой программы к конкрет¬ным условиям шахты.