Сплошная система разработки тонких крутых пластов

Для выемки угля на тонких крутых пластах применяют отбойные молотки или комбайны. Производительность труда забойщика при использовании отбойных молотков сравнительно невелика. К тому же их применение не освобождает рабочего от тяжелого физического труда. Поэтому на шахтах, где позволяют горно-геологические условия, применяют узкозахватные комбайны с индивидуальной или механизированной крепью, щитовые агрегаты. Применительно к условиям комбайновой выемки ниже рассматривается сплошная система разработки.

Крутой пласт, как отмечалось выше, вскрывают этажными квершлагами, от которых в обе стороны проводят этажные штреки — откаточный и вентиляционный. Параллельно откаточным штрекам проводят просеки. Просек и штрек соединяют печами. В печах устанавливают призабойную деревянную крепь. Печь имеет два отделения: для прохода людей и для спуска угля в откаточный штрек. Для погрузки угля в вагонетки оборудуют люки. По мере подвигания очистного забоя система разработки приобретает вид, представленный на рис. 7.6.

Рис. 7.6. Сплошная система разработки на крутых пластах при применении узкозахватных комбайнов

Для охраны откаточных штреков оставляют целики угля, на пластах, склонных к самовозгоранию или к внезапным выбросам угля и газа, штреки поддерживают кострами, кустами и другими искусственными сооружениями. Размеры целиков угля по падению изменяются от 5 до 10 м, по простиранию — от 5 до 6 м. В качестве вентиляционных используют бывшие откаточные штреки, ранее погашенные, а затем вновь восстановленные. Целесообразно также проведение вентиляционных штреков на минусовых отметках вприсечку к бывшим откаточным штрекам или с оставлением целиков шириной 3—4 м.

Переход на минусовую отметку производится посредством наклонных сбоек, проводимых с промежуточных квершлагов. Для удержания вентиляционных штреков под ними выкладывают породные полосы, иногда в сочетании с целиками размером 4—5 м. Порода для полос получается от проведения или от ремонта вентиляционного штрека. Размер полосы по падению принимают из расчета размещения всей породы. Ориентировочно на тонких пластах породные полосы занимают 10— 20 % объема выработанного пространства этажа. Чтобы удержать породу под вентиляционным штреком, ее укладывают на полок из обаполов, который настилают и укрепляют на стойках ранее поставленной призабойной крепи.

Для большей надежности полок усиливают путем установки дополнительных стоек и одного или двух рядов костров. Боковую сторону также отгораживают обаполами, прикрепляемыми с внутренней стороны к стойкам призабойной крепи. Получается своеобразный «ящик», сверху и снизу которого находятся породы соответственно кровли и почвы. Для безопасности от прорыва породы в призабойное пространство заранее готовится два «ящика»; в один укладывают породу, второй — буферный. При применении комбайнов или механизированных комплексов очистной забой на участке их работы имеет прямолинейную форму и расположен или по падению, или под углом 5—7° к линии падения пласта в сторону массива угля.

В результате комбайн лучше прижимается к забою, уменьшаются скорость движения отбитого угля по почве пласта и интенсивность пылеобразования. В нижней части лавы забой движется с опережением и при этом образуется так называемый магазинный уступ. В нем накапливается уголь, который выпускается через люки по мере подхода поездов с порожними вагонетками. Размеры магазинного уступа принимают до 20—25 м по восстанию и до 10—12 м по простиранию пласта. Магазинный уступ дополнительно делят на две-три части. Отбойку угля в нем производят отбойными молотками.

В верхнем углу каждой части магазинного уступа («кутке») проводят специальные опережающие ниши (ниши безопасности). Магазинный уступ с указанными выше размерами имеет объем, достаточный для размещения угля, отбитого в пределах полоски шириной 0,9 м на всю длину машинной части лавы. В верхней части лавы обычно проводят нишу, которая необходима для подготовки комбайна к спуску. Комплект оборудования для выемки угля в лаве при применении узкозахватных комбайнов с индивидуальной деревянной призабойной крепью состоит из комбайна («Темп», «Поиск-2» и др.), лебедки с дистанционным управлением, балки с блоками для направления рабочего и предохранительного канатов, лесодоставщика.

Комбайн «Поиск-2» предназначен для выемки угля любой крепости в лавах крутых пластов мощностью 0,36—0,75 м и углом падения 35—85°. Комбайн работает по односторонней схеме снизу вверх с самотечной выгрузкой угля из рабочего пространства в комплексе с механизированной или индивидуальной крепью. Предусмотрено раздельное ведение процессов выемки угля и крепления выработанного пространства после возвращения комбайна в исходное положение (магазинный уступ). Для прохода корпуса комбайна оставляется машинная дорога шириной 0,4—0,45 м. Исполнительный орган комбайна состоит из двух барабанов, диаметром 330—400 мм, расположенных по концам машины, опережающего и отстающего. Отстающий барабан имеет плавную регулировку по мощности пласта.

Между барабанами установлены два расштыбовщика и течка для угля в виде открытого сверху желоба. Расштыбовщики улучшают транспортирование угля, отбитого опережающим барабаном. При выемке угля опережающий барабан, разрушая пласт, образует у почвы щель высотой 0.33 (0,4) м на всю ширину захвата — 0,9 м. 184 Верхняя часть пласта разрушается отстающим барабаном. За пределами корпуса комбайна уголь транспортируется самотеком. Вдоль забоя при выемке угля комбайн перемещается рабочим (тяговым) канатом лебедки, установленной на вентиляционном штреке; имеется предохранительный канат на случай обрыва тягового, что предохраняет комбайн от падения.

На комбайне установлено два пневмодвигателя, кинематически связанных между собой. Управление комбайном производится дистанционно с выносного пульта. Полосу угля длиной порядка 100—110 м комбайн вынимает за 1,5—2 ч. После выемки полосы комбайн спускают вниз, на что затрачивается примерно 1 ч, и переводят на новую дорогу, т. е. заводят его в магазинный уступ, а канаты, воздуховоды и оросительные шланги приближают непосредственно к забою. При спуске комбайна через каждые 10—15 м устанавливают предохранительные полки, которые необходимы для защиты рабочих, находящихся ниже этих полков, от случайно падающих кусков угля или других предметов.

Оставшееся время смены используют для возведения крепи снизу вверх одновременно из нескольких пунктов на участках длиной по 10—15 м. Призабойная крепь на крутых пластах — рама, устанавливаемая по падению и состоящая из деревянных стоек, верхняка (распила) и затяжек. Верхняки обычно имеют длину 2 м. Под них подбивают три стойки, расстояние между которыми по падению должно быть не более 0,7—1 м, так как в противном случае будет затруднено передвижение людей по забою. Расстояние между рамами по простиранию (ширина крепи) 0,9 м. Стойки крепи устанавливают на расстоянии 0,4 м от забоя. При слабых породах кровлю затягивают досками — затяжками, которые укладывают по простиранию под распилы.

На крутых пластах применяют те же способы управления горным давлением, что и при разработке пологих пластов: полное обрушение кровли; плавное прогибание, различные виды закладки выработанного пространства, удержание на кострах (примерно, в 60—65 % лав). Костры, сложенные из круглых стоек или брусьев, имеют форму трапеции или прямоугольника. Костры располагают правильными рядами, а также в шахматном порядке. Расстояние между кострами по простиранию 1,8—2,7 м, по падению 2—6 м. Костры с течением времени сдавливаются, кровля первоначально опускается, а затем постепенно обрушается. В настоящее время в качестве специальной крепи используют пнев-мобаллонную крепь.

Пневмокостры предназначены для управления горным давлением в лавах на пластах с падением более 35° мощностью 0,4—0,9 м (двух типоразмеров) и вмещающими породами, способными плавно, без разрывов и значительных обрушений сближаться в выработанном пространстве. Применение пневмокостров для управления горным давлением в забоях тонких крутых пластов обеспечивает экономию лесных материалов за счет многократного их использования. Кроме того, они имеют преимущества перед деревянными — устанавливаются с предварительным распором и равномерно «передают нагрузку на вмещающие породы.

Рис. 7.7. Механизированная крепь КГУ Доставка лесоматериалов в очистное пространство производится вручную или с помощью скипов или лесоподъемников. При ручной доставке рабочие располагаются вдоль забоя, оборуду ют над собой предохранительные полки, а затем передают лесоматериалы из рук в руки для верхней части лавы с вентиляционного, для нижней — с откаточного штрека. Применение комбайнов позволяет механизировать лишь один процесс — выемку угля. Остальные же процессы по-прежнему выполняются вручную. В результате в комбайновых лавах затраты времени на крепление выработанного пространства, управление горным давлением и доставку леса достигают 65 % общих затрат. При этом установка деревянной крепи сдерживает работу комбайнов и тем самым снижает эффективность их применения.

Рис. 7.7 Механизированная крепь КГУ

Комплекс КГУ (рис. 7.7) предназначен для механизации выемки угля, крепления и управления горным давлением полным обрушением на пластах мощностью 0,6 — 1,5 м с. углами падения более 35° и вмещающими породами не ниже средней устойчивости. Комплекс КГУ включает в себя механизированную крепь КГУ-Д с дистанционным управлением, комбайн «Поиск-2» или «Темп-1 А» с лебедкой подачи, насосную станцию, систему управления, энергетическую станцию.

Крепь КГУ-Д оградительно-поддерживающего типа состоит из однотипных секций, последовательно соединенных гидравлическими штангами, базовой балки, гидродомкратов передвижки, аппаратуры дистанционного управления. Кинематическая связь секций осуществляется через базовые балки групп секций (по восемь секций в каждой), к которым гидродомкратами присоединены секции. Линейная секция крепи КГУ-Д имеет перекрытие, две гидравлические стойки двойной гидравлической раздвижности двустороннего действия, основание, переднее и заднее ограждения, две гидравлические штанги, блок управления и гидрокоммуникации.

Блок управления обеспечивает управление секцией в автоматическом режиме с пульта на штреке, дистанционно с соседних секций и ручном. При этом контролируется: положения секций и базовой балки, распор секций, местонахождение комбайна. Система разработки с указанием размеров основных ее элементов представлена на рис. 7.8. Энергетическая станция (поезд) располагается на вентиляционном штреке на расстоянии 50 м от забоя лавы со стороны переднего промежуточного квершлага, поэтому доставка материалов и оборудования к лаве производится со стороны заднего квершлага.

Внедрение механизированных комплексов существенно улучшает условия труда в очистных забоях крутых пластов. Работа в лавах организована по графику цикличности. При использовании отбойных молотков длительное время применяли исключительно индивидуальную форму организации труда, когда в уступе работал один забойщик, выполнявший операции по отбойке угля, доставке лесоматериалов и креплению уступа. При этом производительность труда забойщика была низкой, на отбойку угля у него оставалось не более 3—4 ч в смену.

В 1935 г. А. Г. Стаханов применил новую форму организации труда забойщика в уступе, отделив доставку лесоматериалов и крепление от работы по отбойке угля. В результате производительность труда рабочих увеличилась более чем в 4 раза. Так, в угольной промышленности впервые в стране зародилось стахановское движение — новаторов производства за повышение производительности труда, которое охватило все отрасли промышленности и сельского хозяйства.