автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии интенсивной подготовки и отработки запасов угля на пластах с неустойчивыми и обводненными вмещающими породами

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

МИ ГУНОВ Борис Иванович

УДК 622.272.6(043)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕНСИВНОЙ ПОДГОТОВКИ И ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ УГЛЯ НА ПЛАСТАХ С НЕУСТОЙЧИВЫМИ И ОБВОДНЕННЫМИ ВМЕЩАЮЩИМИ ПОРОДАМИ

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук п форме научного доклада

Москва 1992

'Работа выполнена в производственном объединении «Ту-лауголь».

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. КУЗНЕЦОВ Ю. Н.

Научный консультант докт. техн. наук ПОТАПЕНКО В. А.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук КРАШКИН И. С., канд. техн. наук НОСОВ К. В.

(Ведущая организация — концерн«Кузнецкуголь» (г. Новокузнецк Кемеровской обл.).

Защита диссертации состоится « » ЦаР^-.Я 1992 г.

в ./.$. часлР£>на заседании специализированного совета К-053.12.02 в Московском горном институте по адресу: 117935, Москва, ГСП, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Диссертация разослана « . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук КОРОЛЕВА В. Н.

Г г»!-.

" ! «

>

ссгр^цягЦ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация, ¡представленная в форме научного доклада, является обобщением опубликованных в !1977—11991 гг. работ автора по результатам исследований, совершенствования и промышленного внедрения на шахтах ¡Подмосковного бассейна технологии интенсивной подготовки и отработки запасов угля.

Актуальность работы. ¡В связи с возрастающими потребностями Центра России в минеральном энергетическом сырье угольной промышленности Подмосковного бассейна предстоит решить ряд довольно сложных задач. Это и дальнейшее наращивание объемов добычи угля, повышение технического уровня и эффективности горного произврдства. Несмотря на широкое внедрение средств комплексной механизации очистных и подготовительных работ, на шахтах бассейна еще велика доля ручного труда. Не всегда своевременная подготовка очистного фронта связана с неэффективностью осушения шахтных полей, применением систем разработки с большим объемом горных выработок и нерациональных вариантов технологических схем их проведения. Отсутствие работоспособных технических средств делает поддержание подготовительных выработок трудоемким и далеко не безопасным процессом.

Практика показывает, что очистные механизированные комплексы, применяемые на шахтах Подмосковного бассейна, не исчерпали еще своих потенциальных возможностей прежде всего из-за отсутствия в их конструкциях функциональных элементов, обеспечивающих требуемую адаптивность к изменяющимся горно-геологическим ситуациям. Отсюда и наличие резервов повышения нагрузки на очистной забой как основного фактора интенсификации и концентрации горных работ.

Таким образом, совершенствование технологии интенсивной подготовки и отработки запасов угля на пластах с неустойчивыми и обводненными вмещающими породами можно с должной объективностью признать актуальной научной и практической задачей.

Целью работы является выявление комплекса факторов, определяющих эффективность ведения горных работ на пластах с неустойчивыми и обводненными вмещающими породами для совершенствования технологии интенсивной подготовки и отработки запасов угля.

Идея работы заключается в учете свойств, состояния и механизма поведения массива неустойчивых и обводненных вмещающих пород при обосновании адаптивных к ним технико-технологических и организационных решений, обеспечивающих интенсивную подготовку и отработку запасов угля.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна их:

интенсивная и качественная подготовка запасов шахтного поля обеспечивается путем опережающего блочного .осушения, целесообразные варианты технологии которого определяются комплексом геолого-гидрогеологических и горнотехнических условий;

эффективная и безопасная отработка запасов выемочных столбов спаренными комплексно-механизированными лавами может быть реализована сочетанием в технологической схеме отстающего и опережающего забоев с транспортом угля по бортовым штрекам и механизированной крепью сопряжения;

с целью повышения эффективности поддержания выемочного штрека в зоне влияния очистных работ секционную крепь усиления следует устанавливать впереди забоя лавы на расстоянии, определяемом в зависимости от глубины залегания угольного пласта, максимального опускания кровли выработки, вынимаемой мощности пласта и мощности основной кровли;

повышение нагрузки на очистной забой при переходе пластовой горной выработки механизированным комплексом обеспечивается за счет рациональной технолого-организационной системы, предусматривающей разделение лавы на две неравновеликие части с выемкой угля в каждой из них в определенной последовательности разными комбайнами.

Обоснованность и достоверность научных положений и рекомендаций подтверждаются:

удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных исследований сданными практики ¡(92. ..85%);

положительными результатами широкомасштабного внедрения на шахте «Подмосковная» ПО «Тулауголь» прогрессивных технологических схем осушения шахтного поля, проведения и поддержания горных выработок, а также очистных и монтажно-демонтажных работ, в частности, была достигнута нагрузка на очистной забой свыше 7000 т в сутки, темпы проведения горных выработок одним забоем составили 700... 1100 м/мес, уровень ручного труда снизился на шахте на 25—30%.

Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении влияния комплекса факторов на эффективность ведения горных работ на пластах с неустойчивыми и обводненными вмещающими породами для обоснования рациональных вариантов и параметров технологических схем интенсивной шодготовки и отработки запасов угля.

Практическое значение диссертации состоит в разработке технико-технологических решений по интенсивной подготовке и отработке запасов шахтных полей и специфических условиях Подмосковного бассейна.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Технология отработки запасов выемочных столбов спаренными комплексно-механизированными лавами внедрена на шахте «Подмосковная» ПО «Тулауголь». Внедрение технологии обеспечило снижение на 25% объемов проведения подготовительных выработок, на 50%—затрат на монтаж и эксплуатацию оборудования в транспортном штреке, а также полное исключение потерь вскрытых запасов угля в межлавных 'целиках. При этом общий экономический эффект от перехода на спаренные лавы составил 100 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на заседаниях ученого 'совета ПНИУИ :(г. Новомосковск, '1981—11986 гг.), на научно-тёхнических советах ПО .«Новомосковскуголь» (г. (Новомосковск, 1977—1988 гг.) и ПО «Тулауголь» (г. Тула, 1992 г.), научном семинаре кафедры ТПУ Московского горного института (г. Москва, 1992 г.).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 2 'брошюрах, 7 статьях, 7 авторских свидетельствах на изобретения, использованы в ряде научно-технических отчетов, технических и рабочих проектов подготовки и отработки запасов угля на пологих пластах средней мощности с неустойчивыми и обводненными вмещающими породами.

Автор выражает благодарность коллективам шахты «Подмосковная» ПО «Тулауголь», ПНИУИ, ИГД им. А. А. Ско-чинского, кафедры ТПУ МГИ за помощь в работе.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

По уровню механизации Подмосковный бассейн находится на ведущих позициях в стране. В то же время стремление к расширению области эффективного применения очистных механизированных комплексов, повышению отдачи от них далеко не всегда может быть реализовано в полной мере. В первую очередь это обусловлено сложностью горно-геологических условий разработки угольных месторождений:1 неустойчивые кровли, слабые почвы, высокая водообильность вмещающих пород, резкая изменчивость мощности и гипсометрии пластов.

Объективное выявление совокупности факторов, определяющих уровень эффективности производства, позволяет осуществлять направленное совершенствование технологии интенсивной подготовки и отработки запасов шахтных полей, адаптировать средства механизации горных работ к изменяющимся условиям их ведения.

¡Решению указанных вопросов и посвящены опубликованные работы автора, подготовленные по результатам проведенных при непосредственном его участии исследований и промышленного внедрения разработок.

1. Совершенствование технологии подготовки запасов шахтных полей

Важным элементом технологической системы подготовки запасов шахтных полей Подмосковного бассейна к интенсивной отработке является 'передовое блочное осушение. Анализ показал, что каждый вариант его реализации целесообразен в определенных геолого-гидрогеологических и горнотехнологических условиях [3]. Так, например, выемочный столб лавы № 10 «Восточная» на шахте «Подмосковная» ПО «Тулауголь» был подготовлен и осушен по первому варианту.

Геолого-гидрогеологическое строение участка и сложившиеся горнотехнологические условия показали эффективность первого варианта блочной схемы осушения. I При этом было обеспечено повышение по сравнению с обычной схемой интенсивности горнопроходческих работ на 54%, работ по осушению— на 16% и очистных работ — на 17%.

Необходимым гидрогеологическим условием применения второго варианта является направление потока подземных вод со стороны участка развития горных работ. При этом барьерные опережающие выработки будут способствовать перехвату подземных вод. Из технологических условий необходимым является наличие опережения штреками главных направлений выемочного столба, которое по величине должно быть более трех длин лав.

Третий вариант рекомендуется применять во всех геологических условиях за исключением двух случаев, когда преобладает падение обводненных пород от оконтуривающей выработки к штрекам главных направлений, а также в сторону отрабатываемого выемочного столба. Границы угольного пласта должны иметь простую конфигурацию. Необходимым технологическим условием для третьего варианта также является наличие опережения штреками главных направлений отрабатываемого столба более чем на три длины лавы. Эффективно также наличие опережения на «оконтуривание» ранее отработанных панелей относительно действующих выработок, которые могут выполнять роль дренажных.

Опытом осушения шахт Подмосковного бассейна и исследованиями ПНИУИ с участием автора установлено, что водо-понижение необходимо начинать за 2...2,5 года до начала горных работ [5]. Проектом строительства шахты «Подмосковная», такое время не было предусмотрено. Для обеспечения нормальных условий проведения горных выработок потребо-

/

валось срочно бурить и обустраивать большое количество скважин, которые начали эксплуатировать за 2...4 месяца до начала горных работ.

Тагам образом, следует рекомендовать предусматривать проектом строительства шахты водопонижение с поверхности в период строительства на участках, осваиваемых в первые 2...3 года после сдачи шахты в эксплуатацию.

Исследования и производственный опыт показали, что технология проведения горных выработок в сложных гидрогеологических условиях с применением опережающего осушения путем бурения наклонных (опережающих забой) скважин позволяет предотвратить внезапные прорывы воды и повысить темпы проведения выработок [6]. Применять данную технологию следует при наличии надугольных и подугольных горизонтов, ограниченных по размерам обводненных геологических нарушений, угольного пласта или вмещающих пород, местных скоплениях воды с остаточными напорами более 2 м в породах с коэффициентом фильтрации не менее 0,5 м/сут при отсутствии или ненадежности водоупора (мощность менее 1 м).

Своевременное и качественное воспроизводство очистного фронта является залогом интенсивной отработки подготовленных запасов угля.

Основным способом проведения выработок в Подмосковном бассейне является комбайновый. Большинство выработок проводится комбайнами ПКЗР, ГПК и 4ПУ. В то же время удельный вес проведения выработок вручную составляет порядка 13... 15% общей протяженности [8].

Актуальным остается вопрос создания проходческих комплексов. Отдельные функциональные элементы проходческих комплексов уже созданы, проходят или уже прошли испытания под руководством и непосредственном участии автора. В частности, это относится к испытаниям на шахте «Подмосковная» проходческого комплекса КПП [б].

По рекомендациям автора на шахте были организованы скоростные проходки выработок. Так, скоростной проходке в апреле 1976 г. предшествовало выполнение ряда организационно-технических мероприятий, был разработан план научной организации труда с максимальным совмещением во времени операций проходческого цикла ['1]. Всего за месяц было пройдено 703 м штрека по пласту мощностью до 3 м с неустойчивыми и обводненными вмещающими породами. В целях безопасности работ оставлялась защитная пачка угля 0,4 м. Среднемесячная производительность труда проходчика составила 27 м, на выход—1,4 м. Себестоимость проведения 1 м штрека составила 33,5 руб. при плане 34,5 руб.

В июне 1986 г. на шахте «Подмосковная» был реализован подготовленный под руководством автора технический проект скоростной проходки бортового штрека 24-бис, в результате

чего были достигнуты рекордные для Подмосковного бассейна темпы— 1110 м в месяц [8].

Одной из задач сокращения уровня и трудоемкости ручного труда на подготовительных работах является механизация процесса крепления выработок. Применение в комплексе с серийными проходческими комбайнами установки УВК-3 позволяет механизировать разгрузку, подачу в забой и возведение постоянной крепи [6].

Анализ результатов исследований, проведенных на шахте «Подмосковная» при внедрении опытной партии установок УВК-3, показал, что общая трудоемкость установки одной рамы в среднем в 1,5 раза ниже трудоемкости установки крепи вручную.

2. Исследование и совершенствование технологии интенсивной отработки запасов угля на пластах с неустойчивыми и обводненными породами

Важными аспектами повышения интенсивности отработки запасов угля на шахтах Подмосковного бассейна являются прогрессивные технико-технологические и организационные решения по адаптации средств механизации очистных работ к специфичным горно-геологическим условиям залегания угольных пластов, совершенствованию схем и способов поддержания выемочных выработок, изысканию резервов нагрузки на очистной забой [2, 4, 6—16].

Одним из основных факторов, позволивших добиться шахте «Подмосковная» стабильной и высокопроизводительной работы, явился переход на отработку запасов выемочных столбов спаренными лавами. Данная технология на шахтах Подмосковного бассейна применялась и .ранее, но при использовании в лавах деревянной крепи. При использовании .в лавах механизированных комплексов данная технология переходит на новый уровень [4, 7].

Технологическая схема отработки запасов выемочных столбов спаренными лавами на один общий штрек для шахты «Подмосковная» была разработана с участием автора в соответствии с рекомендациями ПНИУИ [2].

Опыт внедрения технологической схемы показал, что высокопроизводительная работа спаренных лав возможна в следующих горно-геологических условиях ¡[7]:

геологическая мощность угольного пласта должна быть не менее 2,2 м;

угольный пласт не должен включать прослойков глины и других вмещающих пород, требующих раздельной выемки;

гипсометрия почвы угольного пласта спокойная, максимальные углы наклона не должны превышать 10°;

выемочный столб не должен иметь геологических нарушений;

длина выемочных столбов должна быть в пределах 600— 1200 м, длина лав — 60—120 м;

уровень воды подугольных водоносных горизонтов после осушения выемочных столбов должен быть не менее чем на 1 м ниже почвы пласта, водоносные горизонты кровли осушены до уровня не менее 0,5 м.

Переход на технологию отработки запасов спаренными лавами на шахте «Подмосковная» позволил достичь значительно более высокого уровня показателей по сравнению со средними показателями, имеющими место при работе на данной шахте одинарных лав [2, 8]. В частности, повышается уровень концентрации очистных работ, сокращается объем проведения выемочных штреков на 25%, снижаются в два раза затраты на оборудование погрузочных пунктов и конвейерного штрека.

Для нормальной работы спаренных лав серийная крепь сопряжения Т-бк была усовершенствована с таким расчетом, чтобы обеспечивалось размещение на сопряжении двух приводов лавных конвейеров, причем привод одной лавы закрепляется жестко, а привод другой лавы может перемещаться на 1,6 м (опережение лав на 2,5—3 цикла). Это обеспечило возможность непрерывной по дачи угля на сборный конвейер одной лавой при остановке другой [2].

Дальнейшее совершенствование технологии отработки запасов выемочных столбов спаренными лавами, по мнению автора, должно идти в направлении повышения производительности и безопасности очистных работ, обеспечения независимости функционирования лав при остановке одной из них. В предложенной с участием автора технологической схеме как раз и реализуется данный подход [13].

В ее основе заложен тот принцип, что при остановке одной из лав.за сопряжением опережающей лавы с общим штреком под защитой завальных консолей механизированной крепи сопряжения на каждом шаге ее передвижки производят временное поддержание штрековой крепи и её восстановление (рис. 1). Штрековую крепь на участке между опережающей и отстающей лавами дополнительно усиливают, а сопряжение общего штрека с отстающей лавой поддерживают линейными секциями механизированного комплекса этой лавы. При аварийной остановке отстающей лавы опережающая лава продолжает работать, а при аварийной остановке опережающей лавы забой отстающей лавы подвигается с увеличенной скоростью до подхода линейных секций механизированного комплекса вплотную к завальным консолям крепи сопряжения опережающей лавы. Затем крепь сопряжения опережающей лавы отъединяют от линейных секций механизированного ком-

плекса и передвигают совместно с линейными секциями механизированного комплекса отстающей лавы до установки их в один ряд с линейными секциями комплекса-опережающей лавы. Заключают цикл работ отсоединение линейных секций механизированного комплекса отстающей лавы на общем штреке от него, соединение с механизированным комплексом опережающей лавы и соединение механизированного комплекса отстающей лавы с крепью сопряжения опережающей лавы. После этого отстающая лава подвигается с опережением.

Интенсивность бесцеликовой отработки' запасов выемочных столбов во многом зависит от эффективности поддержания штреков. Автором внесен ряд предложений по совершенствованию способов и средств поддержания выемочных выработок. В частности, предложен способ, включающий возведение рам штрековой крепи, установку крепи усиления и последующее извлечение крайней по отношению к очистному забою рамы штрековой крепи по мере выемки угля [14].

\ Технологическая реализация способа состоит в том, что в выемочном штреке / (рис. 2) возводят рамную крепь 2, а участок 3 крепят секционной крепью усиления 4. Секции этой крепи устанавливают на расстоянии от очистного забоя 7, определяемом по формуле:

+ (1)

iiiB

где а — эмпирический коэффициент;

SuaKC—максимальное опускание кровли штрека в зоне влияния очистных работ, м;

Я — глубина залегания угольного пласта, м;

—вынимаемая мощность пласта, м; т0 — мощность основной кровли, м.

Крепь усиления имеет несущую способность в 1,5...2 раза выше, чем рамная металлическая крепь 2. Особенностью конструкции крепи усиления является наличие шарнирных соединений 5, обеспечивающих ее перевод в рабочее и транспортное состояние. Устойчивость крепи усиления в рабочем состоянии достигается посредством фиксаторов шарнирных соединений и индивидуальных гидравлических стоек 6, которые одновременно являются и средством механизации возведения секций крепи усиления. На сопряжении штрека с лавой устанавливают механизированную крепь 8, оборудованную подъемным приспособлением 9. В выемочном штреке устанавливается лебедка 10.

В исходном положении секция крепи усиления 4 расперта. Перед выдвижкой механизированной крепи 8 разгружают первую от лавы секцию крепи усиления, для чего снимают

—А

Рис I. Технологическая схема отработки выемочных столбов спаренными комплексно-

Г!аловГ™'2 "¿я лава; 3 - общий штрек; 4,5 - бортовые конвейерные итпеки:' 6 - линейные секции крепи комплекса; 7 - крепь сопряжения лавы с Ковшштреком; 8 - кошевые секции крепи; 9 - крепь сопржония оперевавдей лавы с общим штреком; 10 - завальные консоли крепи сопряжения ; II. - перо-кштие: 12 и 13 - соответственно стойки и верхнякя штрековой крепи, 18 - вандруты; 17 - переносные гидростойки; 19 - кошзепвр; 20 - рельсовый путь.

Рис.2. Технологическая схема поддержания выемочного штрека.

Е?

о о Я X И со 43 ~ га а я

а

63

Я М

га Э

и и м со Ьг О 43

о

и ги о со

9 Й §с 9

03 о

м к

Ё Ъ

в а

и В

►а *п

о и

И ¡4

§ О

о я

$9 ел £ 5

г

/

распор с гидравлической стойки 6 и удаляют фиксаторы с шарнирных соединений 5. В результате этого крепь складывается на лежень, причем элементы стоек при складывании входят внутрь крепи. Затем разгружают и выдвигают механизированную крепь 8, соединяют ее верхний элемент со сложенной секцией крепи усиления. Распирая механизированную крепь 8, поднимают и разворачивают крепь усиления 4. После этого производят транспортировку сложенной крепи усиления 4 посредством лебедки 10 к границе участка 3 и с помощью гидравлической стойки 6 и тали переводят ее в рабочее положение, устанавливают между двумя ближними к участку 3 рамами и распирают. Затем извлекают крайнюю со стороны очистного забоя раму штрековой крепи 11. После этого цикл работ повторяется.

В целях обеспечения возможности работы механизированной крепи сопряжения со спаренными лавами при непосредственном участии автора был предложен новый вариант ее конструктивного исполнения [12]. Механизированная крепь сопряжения работает следующим образом.

Очистные работы ведутся параллельно в лавах 13 и 16, соответственно привод 18 лавного конвейера является опережающим, а привод 15 — отстающим (рис. 3). Вначале с помощью гидропривода 30 передвижения производят передвижку опережающего лавного привода 18, который при этом свободно перемещается по постели 17 на величину шага передвижки. Затем аналогично с помощью гидропривода 29 передвижения перемещают на шаг передвижки отстающий лав-ный привод 15, который перемещается по постели 14 (возможно вначале выдвинуть привод 15, а затем 18 или оба вместе).

После передвижения лавных конвейерных приводов приступают к передвижке крепи сопряжения. Перед этим распорными гидроцилиндрами 27 распирают от смещения в сторону завала став штрекового перегружателя 25,, для чего упорами 28 гидроцилиндры 27 распирают в борта 26 конвейерного штрека (возможно в боковые элементы штрекового крепления при их надежной установке). После этого поочередно передвигают секции 1 и 2 (в любом порядке) крепи сопряжения. Для передвижения секции 1 снимают распор с гидростоек 12, 10 и 7, установленных под этой секцией. Затем включают на сокращение домкрат 20 передвижения, который сокращаясь, выдвигает вперед забойное основание 3 и связанную с ним секцию 1 крепи сопряжения. При этом плита 19 с закрепленным на ней ставом штрекового перегружателя 25 остается на месте, забойное основание секции 1 проскальзывает между плитой 19 и почвой конвейерного штрека. Аналогично постель 14, жестко связанная с забойным основанием 3, совместно с ним перемещается относительно лавного привода 15, который также остается на месте. По исчерпании хода

выдвижки домкрата 20 передвижения производят распор гидростоек 12, 10 и 7. В таком же порядке домкраты 21 передвижения производят передвижку секции 2 крепи сопряжения.

После распора гидростоек 12, 11 и 7 секции 2 крепи сопряжения передвигают штрековый перегружатель 25. Для этого сокращают распорные гидроцилиндры 27, а домкраты 20 и 21 передвижения включают на раздвижку. При этом домкраты 20 и 21 передвижения, отталкиваясь от забойных оснований, 3, ранее передвинутых и распертых секций 1 и 2 крепи сопряжения, выдвигают вперед став штрекового перегружателя 25 совместно с его концевыми секциями 22—24 и жестко связанной с ним плитой 19, которая при этом перемещается относительно забойных оснований 3 между постелями 14 и 17 лав-ных приводов 15 и 18. По исчерпании хода выдвижки домкратов 20 и 21 передвижения крепь сопряжения совместно со штрековым перегружателем оказывается готовой к работе.

Специфика пространственно-планировочных решений на шахтах Подмосковного бассейна во многих случаях вызывает необходимость перехода очистными забоями горных выработок. Для повышения нагрузки на очистной забой за счет увеличения скорости перехода горной выработки предложена технологическая схема перехода их механизированными комплексами, суть которой сводится к следующему ,[Ф1]. .

При входе очистного забоя в диагонально расположенную горную выработку, предварительно усиленную инвентарными кострами, и отходе фронта лавы от вентиляционного штрека на длину, превышающую длину выемочной машины, на этом участке лавы монтируют второй комбайн, располагая его исполнительным органом в сторону вентиляционного штрека. Далее работы в очистном забое ведут двумя комбайнами, причем первый комбайн работает на участке лавы, расположенном между вентиляционным штреком и диагональной горной выработкой, второй — на участке лавы между диагональной выработкой и конвейерным штреком.

Первый комбайн начинает работу по выемке угля от вентиляционного штрека, а второй комбайн — от конвейерного штрека; так как первый комбайн находится в более короткой части очистного забоя, то он быстрее достигает переходимой диагональной горной выработки и входит в нее. При этом с помощью него разгружают поочередно инвентарные костры, находящиеся на сопряжении лавы с переходимой горной выработкой. Этим же комбайном извлекают штрековую крепь на шаг передвижки механизированной крепи. Поочередно производят подрывку почвы и поддирку кровли напротив секций механизированной крепи, находящихся в зоне сопряжения лавы с диагональной горной выработкой, после чего осуществляют переход через последнюю и передвижку секций. Далее первый комбайн двигается обратным ходом в сторону венти-

ляционного штрека для зачистки угля. В то время, пока первый комбайн переходит диагональную выработку, второй комбайн параллельно производит выемку угля в более длинной части лавы от конвейерного штрека к переходимой диагональной выработке, обеспечивая непрерывность выемки угля. К тому времени, когда первый комбайн переходит диагональную горную выработку и начинает работать обратным ходом для зачистки угля, второй комбайн подходит к диагональной выработке, входит в нее, обеспечивая полноту отбойки угля на сопряжении, а также начинает работу по зачистке угля от диагональной выработки к конвейерному штреку.

В дальнейшем операции по выемке угля очистным комбайном при переходе диагональной горной выработки повторяются с той лишь разницей, что по мере подвигания очистного забоя относительно диагональной выработки первый комбайн оказывается в более длинной части лавы, второй — в более короткой. Тогда переход диагональной выработки осуществляется вторым комбайном, а первый комбайн обеспечивает большую часть добычи угля и ее непрерывность.

Внедрение на шахтах Подмосковного бассейна семейства новых машин и механизмов, естественно, позитивно сказалось как на количественных результатах: работы предприятий, так и на решении многих социальных вопросов. Так, уменьшилось число непрестижных профессий, возросли мастерство и квалификация работающих, заметно улучшились условия труда в подземных условиях, инженерно обеспечивается безопасность ведения горных работ [9]. Вместе с тем следует отметить, что даже широко применяемые комплексы очистного оборудования имеют конструктивные просчеты. Так, в комплексах ОКП, изготовляемых Узловским машиностроительным объединением «Кран», межсекционные перекрытия с пружинными приводами не дают результатов, заложенных в проекте. Отсюда и появляются небезопасные ручные операции по исключению :просыпания угля и породы через межсекционные зазоры при существенных затратах лесоматериалов.

В этой связи автором совместно с работниками ПНИУИ и бывшего ПО «Новомосковскуголь» были предложены разработки по совершенствованию линейных секций механизированной крепи [10, 16].

В целях повышения надежности поддержания неустойчивых пород кровли в конструкции перекрытия секций механизированной крепи плечи Г-образных козырьков выполнены различной длины, при этом отношение произведения длины плеча призабойного козырька на длину консоли завального козырька к произведению длины плеча завального козырька на длину консоли призабойного козырька принимается в пределах 1,2...2. Породы кровли в устойчивом состоянии, воздействуя на консоли призабойного и забойного козырьков, урав-

новешиваются.. При этом призабойная консоль воспринимает от кровли нагрузку большую, чем завальная, что исключает расслоение пород [10].

Предложенное устройство для надежного перекрытия межсекционных зазоров включает в себя защитный кожух, конструктивно закрепляющийся на перекрытии секции механизированной крепи таким образом, что появляется возможность адаптировать комплект секций механизированной крепи к изменению состояния кровли [16].

Для повышения реакции гидросистемы очистных механизированных комплексов на изменение системы «крепь — вмещающие породы» предложено устройство в виде роторного акустического излучателя, увеличивающего мощность генерируемых колебаний [15]. При этом за счет акустических колебаний в проточной жидкой среде интенсифицируются процессы растворения, диспергирования, эмульгирования, гомогенизации.

Наряду с совершенствованием технико-технологических решений автором выполнены комплексные исследования по изысканию резервов повышения качества эксплуатации оборудования и нагрузки на лаву на шахтах Подмосковного бассейна. Эти исследования были проведены применительно к условиям работы спаренных лав шахты «Подмосковная» [2].

Автором совместно с работниками ИГД им. А. А. Скочин-ского была усовершенствована методика изыскания резервов нагрузки на очиьтной забой. Методикой предусматривался анализ факторов (причина их последствий), влияющих на уровень нагрузки на лаву. Сначала выявлялись главные группы факторов. В дальнейшем определялись группы и единичные факторы, влияющие на уже выявленные, и так до тех пор, пока не уяснялись управляющие воздействия для увеличения нагрузки на спаренные лавы или обеспечения заданного качества угля.

В процессе анализа факторов были определены коэффициенты весомости основных групп факторов. Так, факторы, связанные с отказами оборудования, получили коэффициент 0,88, с организационными простоями на участке — 0,24, с вне-участковыми простоями — 0,15.

Все группы факторов в ходе исследования уточнялись и анализировались. Экспертным путем было установлено, что в результате улучшения качества эксплуатации оборудования можно снизить время простоев из-за отказов на 45%. Наиболее существенным фактором (весовой коэффициент 0,32), определяющим качество эксплуатации оборудования, является качество организации планово-предупредительного ремонта.

Исследования показали, что для обеспечения качества добываемого угля прежде всего необходимо уменьшить просыпание по.роды в межсекционные зазоря, уменьшить присечки

боковых пород, предусмотреть раздельную выемку угля и породы в местах утонения угольного пласта.

Среди причин, сдерживающих нагрузку на лаву, выявлены следующие: недостаточная скорость передвижки крепи, неудовлетворительное состояние линейного става конвейера, нарушение плана-графика ППР участка, отставание вспомогательных операций. Для ликвидации этих причин была намечена программа работ. 'В результате реализации этой программы на шахте «Подмосковная» нагрузка на лаву возросла в среднем до 2,5 тыс. т/сут [2]. В 1985 г. шахтой установлен рекорд суточной добычи но бассейну— 11471 т [8].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации в форме научного доклада изложены научно обоснованные технологические решения, обеспечивающие совершенствование технологий интенсивной подготовки и отработку запасов угля на пластах с неустойчивыми и обводненными вмещающими породами.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Показано, что эффективность ведения горных работ на шахтах Подмосковного бассейна, как правило, разрабатывающих пласты с неустойчивыми и обводненными породами, во многом определяется рациональностью вариантов предварительного и опережающего блочного осушения запасов шахтных полей.

2. С участием автора разработаны и реализованы технологические принципы и варианты блочного опережающего осушения запасов угля. Показана целесообразность их применения в определенных геолого-гидрогеологичеоких и горнотехнологических условиях.

|В результате обобщения и анализа опыта осушения шахты «Подмосковная» ПО «Тулауголь» показано, что при проектировании строительства шахт необходимо предусматривать во-допонижение с поверхности в период строительства на участках, осваиваемых в первые 2—3 года после сдачи шахты в эксплуатацию.

3. Обоснованы и реализованы технологические решения по интенсивной подготовке запасов выемочных столбов за счет рационализации структур механизации проходческих работ и научной организации труда.

4. Разработаны варианты технологических схем очистных работ на основе перехода на отработку запасов выемочных столбов спаренными .комплексно-механизированными лавами.

'Внедрение на шахте «Подмосковная» технологических схем в варианте «спаренные лавы» позволило обеспечить суточную нагрузку на забой свыше 7 тыс. т угля, а месячную — более 100 тыс. т угля. .

5. ¡Предложены варианты и обоснованы параметры технологии поддержания выемочных штреков. Показано, что в зоне влияния очистных работ секционную крепь усиления следует устанавливать впереди забоя лавы на расстоянии, определяемом в зависимости от глубины залегания, 'величины опускания кровли выработки, вынимаемой мощности пласта и мощности основной кровли.

6. Разработана технология интенсивного перехода комплексно-механизированным очистным забоем диагональной горной выработки, в основу которой положена двухкомбайновая выемка угля при делении очистного забоя на разновеликие части.

7. В целях обеспечения эффективной добычи угля в спаренных лавах разработана и внедрена на шахте «Подмосковная» усовершенствованная методика изыскания резервов повышения надежности работы оборудования и нагрузки на лаву.

'В .результате реализации методики выявлены факторы, сдерживающие нагрузку на лаву. Для устранения их негативного влияния была выработана программа инженерно-технических мероприятий. Выполнение мероприятий обеспечило доведение нагрузки в среднем до 2,5 тыс. т/еут.

8. Экономический эффект от перехода шахты «Подмосковная» ПО «Тулауголь» на спаренные лавы составил 100 тыс. руб. на один добычной участок.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах автора:

/1. Зайцев Ю. В., Моисеев В. В., Степанов В. В., Мигу-

нов Б. И. Проходка 708 м штрека в месяц на шахте «Подмос-ковная»/Научно-технический реферативный сборник. № 22 (102). —М., ЦНИЭИуголь, 1977.—С. 14—И6.

2. Мигунов Б. И., Рахутин Г. С., Вульфович Г. А. Резервы повышения нагрузки на очистной забой/Уголь.—1981.— №6. — С. №—21.

3. Мигунов Б. И., Момчилов В. С., Харчев В. Н. Условия, определяющие выбор варианта опережающего блочного осушения/Совершенствование технологии и средств осушения, подготовки и выемки угля на шахтах Подмосковного бассейна: Сб. науч. тр. ПНИУ'И. — Новомосковск, 1982, —С. 44—47.

4. Постников В. И., Мигунов Б. И., Антонов Л. П. Опыт работы коллектива участка № 4 шахты «Подмосковная» 1ПО «Новомосковскуголь»/Добыча угля подземным способом. — 1983. —№ 6. —С. 9—10.

'5. Мигунов Б. И., Момчилов В. С., Харчев В. Н. Опыт осу- )

шения шахты «Подмосковная» в период 'строительства и освоения проектной мощности/Совершенствование технологии и технических средств ведения горных, работ в Подмосковном бассейне: Сб. науч. тр. ПНИУИ.— Новомосковск, 1983.— С. 61—62.

6. Потапенко Г. Д., Губин Н. И., Бусаров Ю. Ф., Мигунов Б. И. и др. Механизация производственных процессов и сокращение ручного труда на шахтах объединения «Новомос-ковскуголь». — М., ЦНИЗИуголь, 1984. — 43 с.

7. Корж П. Г., Мигунов Б. И. Опыт высокопроизводительной работы спаренных лав/Вопросы разработки угольных месторождений Подмосковного бассейна: Сб. науч. тр. ПНИУИ.—Новомосковск, 1985, —С. 83—90.

8. Мигунов Б. И., Кононов В. А., Духовный Е. И., Гумилев-ская А. С. Шахта «Подмосковная» — передовое предприятие угольной промышленности. — М., ЦНИЗИуголь, 1986. — 39 с.

9. Мигунов Б. И., Батуков П. М., Заславский П. М. Научно-технический прогресс и социальные проблемы/Безопасность труда в промышленности. — 1988. — С. 8—9.

ilO. А. с. 1213211 CCGPiMKH Е21Д 23/04. Перекрытие секции механизированной крепи/Ю. П. Дубовский, Е. А. Волков, Б. И. Грицаюк, В. Е. Парфенов, Ю. М. Дьяков, Б. И. Мигунов С. Я. Саутов, В. В. Шаев :(ОССР). —№ 3623210. Заявлено 24.05.83. Опубл. 23.02.86. Бюл. № 7/Огкрытия. Изобретения. — 1986. — № 7.

11. А. с. 1239330 СССР МКИ Е21С 41/04. Способ перехода горной выработки механизированным комплексом/Ю. П. Дубовский, Б. И. Мигунов, В. А. Потапенко, В. Г. Ковалев, Ф. С. Чендев (СССР). — № 3S19346. Заявлено 30.11.84. Опубл. 23.06.86. Бюл. № 23/Открытия. Изобретения. — 1986. — № 23.

1'2. А. с. 1295000 СССР МКИ Е21Д И/36. Механизированная крепь сопряжения/Ю. П. Дубовский, Б. И. Мигунов, В. А. Потапенко, Ф. С. Чендев, Ю. Г. Зельцер, В. И. Постников, Н. М. Бакиров (СССР). —№ 3931453. Заявлено 16.07.85. Опубл. 07.03.87. Бюл. № 9/Открытия. Изобретения, — 1987.— № 7.

Il¡3. А. с. 1408069 ССОР МКИ Е21С 41/04. Способ отработки спаренных лав механизированными,комплексами/Ю. П. Дубовский, В. А. Потапенко, Н. И. Губин, Б. И. Мигунов, Ф. С. Чендев (СССР). —№ 3948783/Открытия. Изобретения,— 1988, —№ 25.

14. А. с. 1467182 ССОР МКИ Е21С 41/04. Способ поддержания выемочного штрека/Б. В. Цыплаков, Ю. П. Дубовский, Ю. Г. Зельцер, В. А. Потапенко, Ф. С. Чендев, В. Г. Ковалев, Ю. ,В. Казанский, Б. И. Мигунов (СССР). —№ 4140364. Заявлено 21.10.86. Опубл. 23.03.89. Бюл. № 11/Открьгтия. Изобретения. — 1989, — № Í1.

16. А. с. 1629110 ССОР М'К'И В 06 В 1/20. Роторный акустический излучатель/А. ¡М. Балабышко, А. И. Зимин, М. С. Гудилин, Б. И. Мигунов (СССР).—■№ 46847134. Заявлено 15.03.89. Опубл. 23.02.91. ¡Бюл. № 7/Открытия. Изобретения.— 1991. — № 7.

'16. Заявка № 4807869/03 (035574). Устройство для перекрытия межсекционных зазоров/Ю. П. Дубовский, В. Е. Парфенов, Ф. С. Чендев, Б. И. Мигунов, В. И. Беззубов, 'В. В. Сухов (положительное решение). ,

Подписано в печать 6.05.98. Формат 60x90/16 Объем 1 иеч. л. + З вкл. Тираж 100 экз. Заказ № 944.

Типография Московского горного института. Ленинский проспект, д.. 6