Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля
У статті представлені розробки УкрНДМІ у галузі бурошнекового виймання вугілля, захищені патентами України, направлені на його вдосконалення і розширення галузі застосування. UkrNIMI developments related to coal augering patented in Ukraine and aimed at improvement and expansion of the field of its...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2008
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15895 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля / Е.Д. Ходырев, В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 161-170. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860018270126473216 |
|---|---|
| author | Ходырев, Е.Д. Филатов, В.Ф. |
| author_facet | Ходырев, Е.Д. Филатов, В.Ф. |
| citation_txt | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля / Е.Д. Ходырев, В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 161-170. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | У статті представлені розробки УкрНДМІ у галузі бурошнекового виймання вугілля, захищені патентами України, направлені на його вдосконалення і розширення галузі застосування.
UkrNIMI developments related to coal augering patented in Ukraine and aimed at improvement and expansion of the field of its employment are described.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:45:56Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
УДК 622.231.76
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
УКРНИМИ В ОБЛАСТИ БУРОШНЕКОВОЙ
ТЕХНОЛОГИИ ВЫЕМКИ УГЛЯ
Ходырев Е.Д., Филатов В.Ф.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
У статті представлені розробки УкрНДМІ у галузі бурош-
некового виймання вугілля, захищені патентами України, направ-
лені на його вдосконалення і розширення галузі застосування.
UkrNIMI developments related to coal augering patented in
Ukraine and aimed at improvement and expansion of the field of its
employment are described.
Большая часть запасов угля (70-80%) в Донецком бассейне
находится в тонких и весьма тонких (менее 0,8 м) высокогазо-
носных пластах, содержится в предохранительных целиках. Од-
ним из путей увеличения добычи угля является вовлечение в экс-
плуатацию этих резервов. Анализ известных технических и тех-
нологических решений показал, что наиболее перспективным в
этом отношении является способ выбуривания угля скважинами с
помощью бурошнековых установок. УкрНИМИ выполнены на-
учно-технические проработки в области бурошнековой техноло-
гии, направленные на ее совершенствование и расширение сферы
применения, и получены патенты на ряд технических решений, а
именно:
1. Способ частичной отработки запасов в предохранитель-
ных угольных целиках. Патент № 28040.
Суть его заключается в том, что бурошнековой установкой
путем выбуривания на глубине Н в угле скважин диаметром d
(диаметр буровых коронок 0,625 м, 0,725 м, 0,825 м) с шириной
захвата x0 равной 1,9-2,1 м (что соответствует размерам диаметра
161
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
d), создают камеры (рис. 1). Между камерами остаются целики
угля шириной L, м величина которой рассчитывается по формуле:
L = К1*К2*К3*К4,
где К1- комплексный показатель, определяющий граничную
ширину целика угля, прочностные свойства, горнотехнические
условия отработки, интенсивность напряжений;
К2- коэффициент, учитывающий влияние глубины разработ-
ки пласта, Н;
К3- коэффициент, учитывающий слоистость массива горных
пород;
К4- коэффициент, учитывающий реологические свойства
межкамерного целика.
Рис. 1. Схема выбуривания пласта
Перед ведением очистных работ выполняют геомеханиче-
скую и геологическую оценку эксплуатационного участка на
предмет наличия в его пределах зон повышенного горного давле-
ния, зон разгрузки и зон тектонических нарушений. Проводят
экспертную оценку газодинамического состояния участка, кото-
рая включает анализ газодинамических явлений имевших место
за весь период отработки угольного пласта в границах шахтного
поля и смежных шахт, а также бурение разведочных скважин с
определением скорости газовыделения и коэффициента крепости
угля.
Использование этого способа позволяет дополнительно до-
быть до 60 % запасов угля из целиков, что существенно повысит
162
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
уровень угледобычи при минимальных финансовых и трудовых
затратах.
2. Способ выемки из предохранительных целиков. Патент
№ 28173.
Суть его заключается в том, что (рис. 2) из подготовитель-
ной выработки 1 в пределах предохранительного целика 2 бу-
рошнековой установкой, выбуривают уголь из пласта 3.
Рис. 2. Формирование перфорированной опорной плиты:
1 – подготовительная выработка; 2 – предохрани-
тельный целик; 3 – пласт; 4 – скважина; 5 – прикон-
турный массив; 6 –угольный целик; 7 – перфориро-
ванная опорная плита
163
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Существующее горное оборудование позволяет за один
проход бурового инструмента выбуривать по пласту 3 скважины
4 в виде камер шириной 2,0 м, без нарушения кровли пласта 3.
Одновременно, вслед за подвиганием бурового инструмента про-
изводят нанесение на стенки скважин 4, например, методом на-
брызга, упрочняющего состава, взаимодействующего с прикон-
турным массивом 5 скважины и повышающего его несущую спо-
собность. После прохода скважины на всю проектную глубину
буровое оборудование перемещают к месту бурения следующей
скважины, оставляя при этом между ними межскваженный
угольный целик 6 шириной 0,5-1,0 м, и аналогичным способом
выбуривают и упрочняют следующую скважину, и так далее, по
всему предохранительному целику. В результате выемки угля та-
ким способом, в пределах предохранительного целика формиру-
ется перфорированная опорная плита 7, поддерживающая выра-
ботанное пространство от обрушения.
Предлагаемый способ обеспечивает снижение на 25-30 %
трудоемкости и стоимости работ по выемке угля из предохрани-
тельных целиков, с одновременным сохранением устойчивости
вышерасположенного массива пород.
3. Способ диагностики напряженного состояния в охранных
угольных целиках при бурошнековой выемке угля. Патент
№ 30384.
Способ решает задачу диагностики напряженного состояния
в охранных угольных целиках при бурошнековой выемке угля. В
пробуренную в массиве угля бурошнековой установкой камеру
устанавливают датчики акустической эмиссии и осуществляют
ими прием сигналов, вызванных внешним силовым воздействием
на целик угля. Источником силового действия является опорное
давление, изменяющееся при проходке следующей камеры. Оп-
ределяют интенсивность акустической эмиссии. По полученным
данным оценивают напряженное состояние в предохранительном
угольном целике.
Такой способ позволяет получать информацию с большого
объема горных пород при минимальных финансовых и трудовых
затратах.
4. Способ диагностики конвергенции стенок бурошнековых
скважин. Патент № 30650.
164
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Способ решает задачу измерения деформаций горных пород
при частичной отработке предохранительных угольных целиков.
Реализуется способ (рис. 3) следующим образом.
Рис. 3. Диагностика конвергенции стенок скважин:
1 – досылочная штанга; 2 – пневматическая коса; 3 –
камеры; 4 – скважина; 5- компрессор; 6 – пневмош-
ланги; 7 – штуцер.
С помощью досылочной штанги 1 пневматическую косу 2 с
закрепленными на ней эластичными измерительными камерами 3
помещают на необходимую глубину в полость бурошнековой
скважины 4. Компрессором 5 по пневмошлангам 6 пневмокосы,
соединенные штуцерами 7 с эластичными измерительными каме-
165
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
рами, нагнетают в них сжатый воздух. Давление воздуха расши-
ряет эластичные оболочки камер 3 до контакта со стенками сква-
жины. Давление, необходимое для обеспечения плотного контак-
та между эластичными измерительными камерами и стенками
скважины считают начальным. Повышая давление в измеритель-
ных камерах, выбирают необходимое рабочее давление. Пере-
крывают пневмокосу и по манометрам ведут наблюдения за из-
менением давления в измерительных камерах. По данным изме-
рений и известным тарировочным зависимостям судят о конвер-
генции стенок скважины.
Этот способ позволяет выбирать оптимальную ширину ох-
ранных и предохранительных целиков с помощью несложного
оборудования и простых операций.
5. Механизм перемещения. Патент № 19809.
Решается задача создания механизма перемещения, в кото-
ром за счет снабжения винтовой поверхности шнека оболочкой,
выполненной из антифрикционного материала и жестко закреп-
ленной на ней по всей длине шнека обеспечиваетcя технический
результат – упрощение конструкции и снижение сил трения, что
позволит на 29-30 % снизить потребляемую мощность.
Привод вращает вал шнека, и его винтовая поверхность с
жестко закрепленной на ней оболочкой захватывает транспорти-
руемый материал и перемещает его по скважине. А поскольку
оболочка выполнена из антифрикционного материала, например
фторопласта, по плоскости контакта оболочки с транспортируе-
мым материалом возникают силы трения, значение которых све-
дено до минимума.
6. Устройство для бурошнековой выемки угля. Патент № 324869.
Использование шнеков в качестве углетранспортирующего
средства предопределяет факторы, сдерживающие широкое ис-
пользование безлюдной технологии выемки тонких пластов, а
именно:
− большая потребляемая мощность на транспортирование
угля шнеками, обусловленная значительным расходом мощности
на преодоление сил трения шнеков о стенки скважины, (около
1 кВт на 1 м става), и потерь мощности на само перемещение угля,
(25-30 % мощности всей установки);
166
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
− истирание, потеря крупности, измельчение в процессе
транспортирования; массовый выход мелких фракций угля при
этом сопровождается таким же массовым выходом метана в зоне
работы шнеков;
− сложность конструкции, большая металлоемкость.
В результате выполненных исследований, анализа отечест-
венного и зарубежного опыта, нами предложено применять пнев-
мотранспорт для перемещения (в закрытой системе) угля от забоя
скважины к откаточной выработке. Вопрос пневмотранспортиро-
вания угля в пределах эксплуатируемой шахты достаточно широ-
ко изучен, а расчетные и экспериментальные данные подтвер-
ждают принципиальную возможность доставки отбитого угля по
трубопроводу за счет энергии сжатого воздуха.
Бурошнековый пневмотранспортный комплекс (рис. 4) ра-
ботает следующим образом.
По воздухопроводу 17 подают сжатый воздух на пневмо-
эжектор 16, размещенный на невращающемся ставе 10, и в полые
валы 15 питающих шнеков 14. Включают расположенные в под-
готовительной выработке 1 на станине 2 приводы вращения 3 и
приводы подачи 4 спаренных ставов 5. При этом спаренные ста-
вы 5 передают вращение через редуктор 9 на режущий орган 8,
перемещаются по скважине 6 на забой 7, и режущий орган 8 раз-
рушает пласт угля. Отбитый уголь подхватывают питающие
шнеки 14 и в пределах направляющего кожуха 12 блока загрузки
11, через калибрующий отбойник 13, предотвращающий попада-
ние крупных кусков угля в став 10 и измельчающий их, подают в
невращающийся став 10. Здесь уголь подхватывается потоком
воздуха, создаваемым пневмоэжектором 16, и по ставу 10 транс-
портируется к циклону 18, где происходит снижение скорости
движения угольной массы, и через бункер 19 осуществляется его
разгрузка на скребковый конвейер 20. Подвижная относительно
бункера 19 конструкция циклона 18 обеспечивает равномерную
загрузку скребкового конвейера 20 при перемещении невращаю-
щегося става 10 по скважине 6. Воздушная струя, поступающая
из полых валов 15 питающих шнеков 14, обеспечивает полную
зачистку блока загрузки 11 от угля и создает дополнительную тя-
гу в ставе 10.
167
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Рис. 4. Бурошнековый пневмотранспортный комплекс
1 – подготовительная выработка; 2 – станина; 3 – п-
риводы вращения; 4 – привод подачи ставов; 5 – спа-
ренные ставы; 6 – скважина; 7 – забой; 8 – режущий
орган; 9 – редуктор; 10 – невращающийся став; 11 –
блок загрузки; 12 – направляющий кожух; 13 – от-
бойник; 14 – питающие шнеки; 15 – полые валы; 16 –
пневмоэжектор; 17 – воздухопровод; 18 – циклон;
19 – бункер; 20 – конвейер; 21 – трубопровод дегаза-
ции
168
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Одновременно этот воздушный поток захватывает метан,
выделяющийся при разрушении угольного пласта, и по невра-
щающемуся ставу 10, через циклон 18 и воздушный фильтр 21,
доставляет его в трубопровод дегазации 22 для дальнейшей ути-
лизации.Устройство обеспечивает снижение потребляемой мощ-
ности на 40-50 % и упрощение конструкции; снижает загазован-
ность рабочей зоны, поскольку метан образуется только в зоне
разрушения пласта коронкой и удаляется потоком воздуха по
трубопроводу для последующей утилизации. Улучшаются усло-
вия труда и безопасность работ. Представленные технические и
технологические решения дают возможность эффективно и безо-
пасно извлекать уголь из тонких и весьма тонких пластов и пре-
дохранительных целиков, в том числе на малых глубинах.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Пат. 28040 Україна, МПК Е21 С 41/18. Спосіб часткового
відпрацювання запасів в охоронних вугільних ціликах/ Кисе-
льов М.М., Ходирєв Є.Д., Анциферов А.В., Дрібан В.О., Бевза
В.О. - № u200707429; Заявлено 02.07.07.;Опубл.26.11.07, Бюл.
19.
2. Пат. 28173 Україна, МПК Е 21 С 41/00. Спосіб виймання ву-
гілля із запобіжних ціликів/ Ходирєв Є.Д., Філатов В.Ф., Ан-
циферов В.А. - № u200708856; Заявлено 31.07.07; Опубл.
26.11.07, Бюл. 19.
3. Пат. 30384 Україна, МПК Е21С 39/00. Спосіб діагностики на-
пруженого стану в охоронних вугільних ціликах при бурош-
нековому вийманні вугілля/ Кисельов М.М., Ходирєв Є.Д.,
Анциферов В.А., Квашук О.Ю. – № u200711890 29.10.07;
Опубл.25.02.08, Бюл. 8.
4. Пат. 30650 Україна, МПК Е21С39/00. Спосіб діагностики
конвергенції стінок бурошнекових свердловин/ Кисельов
М.М., Ходирєв Є.Д., Анциферов В.А.. - № u200710543; Заяв-
лено 24.09.07; Опубл.11.03.08, Бюл. 11.
169
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
5. Пат. 19809 Україна, МПК В 65 G 33/00. Механізм переміщен-
ня/ Кисельов М.М., Філатов В.Ф., Ходирєв Є.Д. - №
u200611468; Заявлено 31.10.06; Опубл. 15.12.06, Бюл. 12.
6. Пат. 24869 Україна, МПК Е 21 С 35/10, Е 21 С 35/06, Е 21 С
35/14. Пристрій для бурошнекового виймання вугілля/
Філатов В.Ф., Ходирєв Є.Д., Анциферов В.А. - № u200706563;
Заявлено 12.06.07; Опубл. 10.07.07, Бюл. 10.
170
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15895 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:45:56Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ходырев, Е.Д. Филатов, В.Ф. 2011-02-02T13:10:38Z 2011-02-02T13:10:38Z 2008 Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля / Е.Д. Ходырев, В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 161-170. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15895 622.231.76 У статті представлені розробки УкрНДМІ у галузі бурошнекового виймання вугілля, захищені патентами України, направлені на його вдосконалення і розширення галузі застосування. UkrNIMI developments related to coal augering patented in Ukraine and aimed at improvement and expansion of the field of its employment are described. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля Article published earlier |
| spellingShingle | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля Ходырев, Е.Д. Филатов, В.Ф. |
| title | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля |
| title_full | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля |
| title_fullStr | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля |
| title_full_unstemmed | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля |
| title_short | Технические и технологические решения УкрНИМИ в области бурошнековой технологии выемки угля |
| title_sort | технические и технологические решения укрними в области бурошнековой технологии выемки угля |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15895 |
| work_keys_str_mv | AT hodyreved tehničeskieitehnologičeskierešeniâukrnimivoblastiburošnekovoitehnologiivyemkiuglâ AT filatovvf tehničeskieitehnologičeskierešeniâukrnimivoblastiburošnekovoitehnologiivyemkiuglâ |