Источник: Журнал УГОЛЬ № 2-2017, Подземные работы. – с. 16-17 // URL: www.ugolinfo.ru
УДК 622.234.5
В.В. Мельник, д.т.н., проф., и.о. зав. каф. Геотехнологий освоения недр
Горного института НИТУ МИСиС
, 119049, г. Москва, Россия,
В.В. Козлов, к.т.н., доц., Горный институт НИТУ МИСиС
, 119049, г. Москва, Россия
Одним из главных направлений повышения эффективности подземной добычи угля является дальнейшее развитие гидравлической технологии и процессов добычи угля, которые отличаются поточностью и малооперационностью, возможностью обеспечения процесса угледобычи без постоянного присутствия людей в забое [1, 2].
Гидродобыча эффективна на пластах простого и сложного строения мощностью от 0,7 до 60 м, с углами залегания по падению от 5 до 90° при глубинах разработки до 800 м.
Для отработки пластов применяются короткозабойные лавы (до 10-15 м) с механогидравлической и гидромониторной системой разработки. Созданные гидромониторы ГМДЦ-3М, 12ГД работают при давлении воды 10-12 МПа с расходом 180-400 куб. м/ч. Следует отметить, что процесс гидравлической выемки нестабилен, производительность изменяется от 2-3 до 120-150 т/ч. Устранение отмеченных недостатков ведется в направлении создания гидромониторов с повышением давления до 16 МПа. Разработаны импульсные двухствольные гидромониторы ГЦ-4, УВП-1, ГПИ, механогидравлические комбайны МГК.
Ведутся исследования по созданию робота для гидроотбойки АГА.
Совершенствование подземной гидравлической добычи ведется и за рубежом, в таких странах, как Канада, Япония, КНР, США, ФРГ, Англия, ПНР и другие. Общий объем угля, добываемого на зарубежных гидрошахтах, составляет 18-20 млн т в год. При этом на пластах с углами залегания по падению от 15 до 70° и мощностью от 1,6 до 16 м достигнуты высокие нагрузки на очистной забой и высокая производительность труда рабочего по участку.
В настоящее время ведутся работы по созданию новых конструкций гидромониторов, позволяющих обеспечивать давление водяных струй до 350 МПа.
Хорошая приспособляемость к гипсометрии и возможность оперативного изменения параметров систем разработки позволяют достигать высоких показателей в сложных горно-геологических условиях. Применяемые короткозабойные технологические схемы при выемке пластов по падению и простиранию при небольшой (до 150 м) глубине разработки, отсутствии крепи в нарезных выработках позволили достигнуть максимальных в отрасли показателей производительности труда рабочего по добыче. Ухудшение показателей связано с большим объемом проведения нарезных выработок (30-80 м на 1000 т добычи угля), снижением их устойчивости при возрастании глубины разработки, недостаточной эффективностью процесса гидравлического разрушения современными техническими средствами, невозможностью точного учета добычи угля непосредственно в забое, относительно высокими эксплуатационными потерями (16-35%) угля.
В связи с переходом к отработке нижележащих горизонтов и усложнением горно-геологических условий в два раза возросла трудоемкость проведения и поддержания нарезных выработок. Углубление горных работ и связанное с этим возрастание горного давления явились причиными несоответствия параметров систем разработки и выемочной техники и изменившихся горногеологических условий. Из анализа установлено, что если на глубине разработки до 200 м достаточно высокие технико-экономические показатели обеспечиваются при ширине вынимаемой полосы 6-8 м (ГМДЦ-3М), то при глубине 300 м ширина вынимаемой полосы должна быть не менее 10-12 м.
Анализ опыта работы и динамики совершенствования техники и технологии на шахтах с традиционной и гидравлической добычей угля показывает, что, несмотря на прогрессивность последней, за двадцатилетний период не проводились в необходимом объеме работы по дальней шему развитию и использованию имеющегося потенциала для повышения технического уровня гидравлического способа угледобычи.
Обоснованию технологических параметров (ширины выемочного столба, размеров заходок и подзавальных целиков и т.д.) посвящены работы ВНИИгидроугля, ВНИМИ, ЛГИ, ИГД им. А.А. Скочинского и других.
Из анализа методов расчета технологических параметров короткозабойных систем разработки установлено, что они все в основном базируются на ряде допущений и прямо не учитывают глубину разработки, а для фактических глубин разработки более 300 м исследования отсутствуют.
Проведенный анализ показал, что к настоящему времени выполнен комплекс исследований, связанных с выбором параметров гидроотбойки, технологических параметров короткозабойных технологических схем и так далее. Однако в рассмотренных работах отсутствуют рекомендации по расчету параметров гидроотбойки для очистных выработок, когда забой крепится механизированными крепями и гидромонитор работает при наличии дополнительных плоскостей обнажения. Отсутствуют также рекомендации по выбору параметров технологических схем и технических средств для очистных выработок промежуточной (между длинными и короткими забоями) длины.