Архів новин
23 Жовтня 2015
Шляхи підвищення продуктивності вугільних шахт
Вуглевидобувна галузь Львівсько-Волинського басейну знаходиться в складному економічному становищі. Для її розвитку потрібне впровадження сучасних технологій. Тільки таким шляхом можна зробити виробництво рентабельним і конкурентоспроможним на міжнародному ринку. Одним з найбільш важливих напрямків вирішення даної проблеми є забезпечення стійкості підготовчих виробок. Незадовільний стан виробок стримує весь технологічний процес видобутку вугілля – збільшується аеродинамічний опір, що спричиняє погіршення провітрювання і зростання витрат електроенергії, яка живить вентилятори; виникають проблеми з пропускною здатністю конвеєрних штреків; в підсумку, стримуються темпи виїмки вугільного пласта. При цьому найважливішим є значне погіршення умов праці, що підвищує небезпеку травматизму і, знову ж, знижує продуктивність.
Інститутом геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАНУ розроблені і впроваджені на багатьох шахтах України передові технології різних процесів гірничого виробництва і, зокрема, технології забезпечення надійної стійкості підготовчих виробок для їх повторного використання при відпрацюванні суміжних виїмкових стовпів.
Стійкість підготовчих виробок залежить від напружено-деформованого стану вміщуючих порід. Ступінь порушеності масиву визначає величину навантажень на всі види кріплення, а, отже, і їх деформацію. Негативний вплив гірничих робіт (проходки штреків і виїмки вугільного пласта) починає розвиватися з деформації порід підробленої покрівлі. Величина опускання контуру покрівлі визначає потужність шару порід, що піддаються деформаціям. Цей шар, у свою чергу, формує навантаження на рамне кріплення і на кріплення сполучення штреку з лавою. Залежно від гірничо-геологічних умов, потужність деформованого шару порід у 10 і більше разів перевищує величину опускання контуру підробленої покрівлі. Крім того, внаслідок збільшення навантаження на кріплення сполучення, зростає навантаження на породи надробленої підошви вугільного пласта, а, отже, і інтенсивність здимання підошви штреку. Тому, першочерговим завданням при кріпленні підготовчих виробок є мінімізація опускання підробленої покрівлі. При проходці штреку це досягається шляхом анкерування його контуру і якісного тампонажу закріпного простору, а при подальшій виїмці вугільного пласта – спорудою навколоштрекової полоси високої жорсткості.
Важливе значення при розробці паспортів кріплення має мінімізація матеріальних і трудових витрат, що досягається вибором раціональних параметрів комплексного кріплення для конкретних умов експлуатації виробки.
Наприклад, застосування сталевополімерного анкерного кріплення створює зміцнений шар порід на контурі виробки, що дозволяє збільшити крок встановлення рам, а в деяких умовах і зовсім відмовитися від їх використання. Такий досвід досить широко поширений на шахтах ВАТ «Павлоградвугілля». Це дозволяє поліпшити стан виробок і, при цьому, отримати істотну економію на витраті металу.
Для умов видавлювання вугільного пласта в порожнину виробки або інтенсивного здимання підошви, інститутом розроблені різноманітні конструкції склопластикових анкерів. Дані анкери володіють високою міцністю на розрив при незначній опірності на зріз. Це дозволяє здійснювати подальшу виїмку заанкерованного вугільного пласта без пошкодження робочого органу комбайна, а, при необхідності, і підривку підошви виробки.
Хороші результати показує тампонаж кріпленням Булл-флекс простору між рамами і породами покрівлі. Воно являє собою спеціальні рукави, які укладаються на рамний спецпрофіль і потім, через клапани наповнюються бетоном до створення попереднього підпору покрівлі.
Використання навколоштрекових полос, основу яких складають різні конструкції з лісоматеріалів і бутової породи, дозволяє породам підробленої покрівлі опускатися на 50-70% від виймальної потужності пласта, що вельми негативно позначається на стійкості виробки. Крім того, при підвищених вологості і температурі навколишнього середовища міцність деревини знижується до 50% і більше. Тобто в шахтних умовах міцність лісоматеріалів з плином часу суттєво зменшується. Це особливо важливо враховувати при плануванні повторного використання виробок.
Єдиним матеріалом, який не тільки не втрачає міцності в таких умовах, але і збільшує її протягом десятків років, причому тим інтенсивніше, чим вище вологість і температура, є бетон. До теперішнього часу найбільше поширення мали два способи спорудження бетонних полос – їхнє викладення з блоків (БЖБТ), або заливка бетону в попередньо сформовану з органних рядів опалубку (лита полоса). Основним недоліком БЖБТ є концентрація напружень в місцях контакту дотичних блоків, що обумовлює їх руйнування при відносно невеликих навантаженнях. Досвід використання литих полос показав їхню високу ефективність, однак їх практичне застосування в Україні істотно обмежується технологією спорудження, яка вимагає додаткового коштовного обладнання. Нами розроблений і вже застосований в більш ніж 2-х десятках виробок, спосіб спорудження навколоштрекової бетонної пакетованої полоси. Він передбачає викладку пакетів з сухою цементно-мінеральною сумішшю на сполученні виїмкових штреків із лавою і подальше нагнітання води в пакети через голчастий ін’єктор. Дана технологія проста у виконанні, дозволяє істотно знизити витрату лісоматеріалів і надає значний позитивний ефект на стан виробок.
Крім того, у нас є цікаві розробки з забутовки закріпного простору на сполученні виробок з лавою, з нанесення бетону на контур штреків і т.д.
Грамотно підібраний комплекс перерахованих заходів дозволяє не просто протидіяти силам гірського тиску, а залучати породний масив в роботу охоронної конструкції і, тим самим, мінімізувати матеріальні витрати при високій стійкості виробок. Безумовно, впровадження передових технологій спочатку вимагає фінансових вкладень, але вони швидко окупаються і, в підсумку, забезпечують рентабельність підприємства. У нинішніх умовах складно знайти кошти для розвиток шахт, проте інших варіантів немає. Зі свого боку наш інститут готовий здійснювати науковий супровід даних робіт. Тільки спільні зусилля вугледобувних підприємств і науки зроблять галузь конкурентоспроможною на світовому ринку.
Інститутом геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАНУ розроблені і впроваджені на багатьох шахтах України передові технології різних процесів гірничого виробництва і, зокрема, технології забезпечення надійної стійкості підготовчих виробок для їх повторного використання при відпрацюванні суміжних виїмкових стовпів.
Стійкість підготовчих виробок залежить від напружено-деформованого стану вміщуючих порід. Ступінь порушеності масиву визначає величину навантажень на всі види кріплення, а, отже, і їх деформацію. Негативний вплив гірничих робіт (проходки штреків і виїмки вугільного пласта) починає розвиватися з деформації порід підробленої покрівлі. Величина опускання контуру покрівлі визначає потужність шару порід, що піддаються деформаціям. Цей шар, у свою чергу, формує навантаження на рамне кріплення і на кріплення сполучення штреку з лавою. Залежно від гірничо-геологічних умов, потужність деформованого шару порід у 10 і більше разів перевищує величину опускання контуру підробленої покрівлі. Крім того, внаслідок збільшення навантаження на кріплення сполучення, зростає навантаження на породи надробленої підошви вугільного пласта, а, отже, і інтенсивність здимання підошви штреку. Тому, першочерговим завданням при кріпленні підготовчих виробок є мінімізація опускання підробленої покрівлі. При проходці штреку це досягається шляхом анкерування його контуру і якісного тампонажу закріпного простору, а при подальшій виїмці вугільного пласта – спорудою навколоштрекової полоси високої жорсткості.
Важливе значення при розробці паспортів кріплення має мінімізація матеріальних і трудових витрат, що досягається вибором раціональних параметрів комплексного кріплення для конкретних умов експлуатації виробки.
Наприклад, застосування сталевополімерного анкерного кріплення створює зміцнений шар порід на контурі виробки, що дозволяє збільшити крок встановлення рам, а в деяких умовах і зовсім відмовитися від їх використання. Такий досвід досить широко поширений на шахтах ВАТ «Павлоградвугілля». Це дозволяє поліпшити стан виробок і, при цьому, отримати істотну економію на витраті металу.
Для умов видавлювання вугільного пласта в порожнину виробки або інтенсивного здимання підошви, інститутом розроблені різноманітні конструкції склопластикових анкерів. Дані анкери володіють високою міцністю на розрив при незначній опірності на зріз. Це дозволяє здійснювати подальшу виїмку заанкерованного вугільного пласта без пошкодження робочого органу комбайна, а, при необхідності, і підривку підошви виробки.
Хороші результати показує тампонаж кріпленням Булл-флекс простору між рамами і породами покрівлі. Воно являє собою спеціальні рукави, які укладаються на рамний спецпрофіль і потім, через клапани наповнюються бетоном до створення попереднього підпору покрівлі.
Використання навколоштрекових полос, основу яких складають різні конструкції з лісоматеріалів і бутової породи, дозволяє породам підробленої покрівлі опускатися на 50-70% від виймальної потужності пласта, що вельми негативно позначається на стійкості виробки. Крім того, при підвищених вологості і температурі навколишнього середовища міцність деревини знижується до 50% і більше. Тобто в шахтних умовах міцність лісоматеріалів з плином часу суттєво зменшується. Це особливо важливо враховувати при плануванні повторного використання виробок.
Єдиним матеріалом, який не тільки не втрачає міцності в таких умовах, але і збільшує її протягом десятків років, причому тим інтенсивніше, чим вище вологість і температура, є бетон. До теперішнього часу найбільше поширення мали два способи спорудження бетонних полос – їхнє викладення з блоків (БЖБТ), або заливка бетону в попередньо сформовану з органних рядів опалубку (лита полоса). Основним недоліком БЖБТ є концентрація напружень в місцях контакту дотичних блоків, що обумовлює їх руйнування при відносно невеликих навантаженнях. Досвід використання литих полос показав їхню високу ефективність, однак їх практичне застосування в Україні істотно обмежується технологією спорудження, яка вимагає додаткового коштовного обладнання. Нами розроблений і вже застосований в більш ніж 2-х десятках виробок, спосіб спорудження навколоштрекової бетонної пакетованої полоси. Він передбачає викладку пакетів з сухою цементно-мінеральною сумішшю на сполученні виїмкових штреків із лавою і подальше нагнітання води в пакети через голчастий ін’єктор. Дана технологія проста у виконанні, дозволяє істотно знизити витрату лісоматеріалів і надає значний позитивний ефект на стан виробок.
Крім того, у нас є цікаві розробки з забутовки закріпного простору на сполученні виробок з лавою, з нанесення бетону на контур штреків і т.д.
Грамотно підібраний комплекс перерахованих заходів дозволяє не просто протидіяти силам гірського тиску, а залучати породний масив в роботу охоронної конструкції і, тим самим, мінімізувати матеріальні витрати при високій стійкості виробок. Безумовно, впровадження передових технологій спочатку вимагає фінансових вкладень, але вони швидко окупаються і, в підсумку, забезпечують рентабельність підприємства. У нинішніх умовах складно знайти кошти для розвиток шахт, проте інших варіантів немає. Зі свого боку наш інститут готовий здійснювати науковий супровід даних робіт. Тільки спільні зусилля вугледобувних підприємств і науки зроблять галузь конкурентоспроможною на світовому ринку.
