Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах
Наведено аналіз діючих технологічних схем відпрацювання похилих та крутопохилих вугільних пластів в різних гірничо-геологічних умовах, виявлені переваги і недоліки кожної із схем та можливості їх використання при зміненнях кута залягання пластів і малих глибин розробки. Are analysed of existing te...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53657 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах / Г.И. Горбачев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 186-192. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53657 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Горбачев, Г.И. 2014-01-25T16:45:35Z 2014-01-25T16:45:35Z 2012 Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах / Г.И. Горбачев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 186-192. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53657 622.831 Наведено аналіз діючих технологічних схем відпрацювання похилих та крутопохилих вугільних пластів в різних гірничо-геологічних умовах, виявлені переваги і недоліки кожної із схем та можливості їх використання при зміненнях кута залягання пластів і малих глибин розробки. Are analysed of existing technological schemes of working off inclined and steep-inclined coal seams in different mining-and-geological conditions, identified the advantages and disadvantages of each of the schemes and their possible use in the changes the angle of dip and small depths of working out. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах Ways of perfection of technological schemes of working off inclined and steep-inclined coal seams with a changing angle of dip at shallow depths Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах |
| spellingShingle |
Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах Горбачев, Г.И. |
| title_short |
Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах |
| title_full |
Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах |
| title_fullStr |
Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах |
| title_full_unstemmed |
Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах |
| title_sort |
пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах |
| author |
Горбачев, Г.И. |
| author_facet |
Горбачев, Г.И. |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Ways of perfection of technological schemes of working off inclined and steep-inclined coal seams with a changing angle of dip at shallow depths |
| description |
Наведено аналіз діючих технологічних схем відпрацювання похилих та крутопохилих
вугільних пластів в різних гірничо-геологічних умовах, виявлені переваги і недоліки кожної
із схем та можливості їх використання при зміненнях кута залягання пластів і малих глибин розробки.
Are analysed of existing technological schemes of working off inclined and steep-inclined coal
seams in different mining-and-geological conditions, identified the advantages and disadvantages of each of the schemes and their possible use in the changes the angle of dip and small depths of working out.
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53657 |
| citation_txt |
Пути совершенствования технологических схем обработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов с изменяющимся уголом залегания на малых глубинах / Г.И. Горбачев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 186-192. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT gorbačevgi putisoveršenstvovaniâtehnologičeskihshemobrabotkinaklonnyhikrutonaklonnyhugolʹnyhplastovsizmenâûŝimsâugolomzaleganiânamalyhglubinah AT gorbačevgi waysofperfectionoftechnologicalschemesofworkingoffinclinedandsteepinclinedcoalseamswithachangingangleofdipatshallowdepths |
| first_indexed |
2025-11-26T00:06:44Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:06:44Z |
| _version_ |
1850586074721550336 |
| fulltext |
186
УДК 622.831
Инж. Г.И. Горбачев
(шахта «Нестор»)
ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
ОТРАБОТКИ НАКЛОННЫХ И КРУТОНАКЛОННЫХ УГОЛЬНЫХ
ПЛАСТОВ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ УГЛОМ ЗАЛЕГАНИЯ НА МАЛЫХ
ГЛУБИНАХ
Наведено аналіз діючих технологічних схем відпрацювання похилих та крутопохилих
вугільних пластів в різних гірничо-геологічних умовах, виявлені переваги і недоліки кожної
із схем та можливості їх використання при зміненнях кута залягання пластів і малих глибин
розробки
WAYS OF PERFECTION OF TECHNOLOGICAL SCHEMES OF
WORKING OFF INCLINED AND STEEP-INCLINED COAL SEAMS WITH
A CHANGING ANGLE OF DIP AT SHALLOW DEPTHS
Are analysed of existing technological schemes of working off inclined and steep-inclined coal
seams in different mining-and-geological conditions, identified the advantages and disadvantages of
each of the schemes and their possible use in the changes the angle of dip and small depths of
working out
Анализ научных исследований и опыта эксплуатации различных
технологических схем отработки наклонных и крутонаклонных угольных
пластов в различных горно-геологических условиях шахт Украины показал, что
их разработка и совершенствование является весьма сложной и до настоящего
времени в полной мере не решенной проблемой. Это вызвано тем, что имеется
совершенно недостаточно данных для обоснованного проектирования
технологий и их параметров, обеспечивающих эффективную и безопасную
добычу угля при таком огромном многообразии влияющих факторов даже в
конкретных условиях ведения очистных работ.
В различные периоды времени разработан и широко применяется на шахтах
целый ряд технологических схем отработки наклонных и крутонаклонных
угольных пластов, каждой из которых присущи свои преимущества и
недостатки. К таким схемам следует отнести: с потолкоуступной и
почвоуступной формой забоя пласта, отрабатываемого молотками; с
прямолинейной формой забоя пласта, отрабатываемого по простиранию
выемочными комбайнами или струговыми установками. На крутопадающих
пластах Центрального района Донбасса испытаны и показали
удовлетворительные результаты технологические схемы с диагональной
формой забоя пласта [1, 2] или отработкой полосами по падению с
применением щитовых агрегатов [3]. Каждой схеме присущи свои недостатки и
преимущества. Однако все их объединяют критерии оценки возможности и
эффективности применения в конкретных горно-геологических условиях, к
которым относятся: мощность пласта, угол его залегания, прочностные и
деформационные свойства вмещающих пород, категория их устойчивости и
обрушаемости, сопротивляемость угля резанию, степень выбросоопасности и
187
др.
В работах [4, 5] отмечается, что в уступном забое (при молотковой выемке)
отжим угля происходит наиболее интенсивно на внешних углах забоя и может
проявляться как по простиранию, так и по падению пласта, что приводит к
значительным деформациям в виде интенсивного трещинообразования и
растрескивания угля и вмещающих пород. В кутке уступа отжим угля не
происходит или он незначителен. Однако в зоне, примыкающей к кутку, уголь
находится в состоянии всестороннего сжатия. Таким образом, форма забоя в
виде уступа создает крайне неравномерное распределение напряжений.
Поэтому, здесь весьма важное значение имеет правильный выбор средств
крепления и способов управления горным давлением. Как показывает анализ, в
большинстве случаев крепление очистного забоя осуществляется деревянными
стойками под распил. Помимо большого расхода лесных материалов,
деревянные стойки по несущей способности в сложных горно-геологических
условиях отработки не обеспечивают надежного поддержания кровли и она
обрушается.
Основным средством управления горным давлением, в зависимости от
способа управления, для молотковых забоев могут выступать: бутовые полосы
при частичной закладке выработанного пространства; костры или кустокостры
при плавном опускании кровли; многорядная органка, выполняющая роль
обрезной крепи при полном обрушении кровли.
С точки зрения проявления горного давления и безопасности ведения работ,
авторы многочисленных исследований считают, что необходимо отказаться от
уступной формы забоя и перейти к прямолинейной. Этому способствует и
целый ряд недостатков технологии ведения горных работ при уступной форме
забоя.
Известны технологические схемы отработки угольных пластов по
простиранию с использованием комбайновой выемки и крепления очистных
забоев индивидуальной крепью (деревянные или металлические стойки). В
качестве посадочной крепи, как и при уступной форме забоя, применяется
деревянная органка или костры (кустокостры). При использовании на
наклонных и крутонаклонных пластах широкозахватной комбайновой выемки
(комбайнами типа «Темп-1»), одним из крупных недостатков этой технологии
является большая площадь незакрепленного призабойного пространства, что
зачастую приводит к обрушениям кровли в больших объемах, особенно это
характерно для условий отработки пластов со слабоустойчивой кровлей.
Более прогрессивна технология отработки прямолинейным забоем, когда
выемка угля осуществляется узкозахватным комбайном с использованием
посадочных стоек типа ОКУ [3, 4, 5]. Стойки могут применяться на пластах
мощностью от 0,6 до 2 м с рабочим сопротивлением от 1000 до 2000 кН. Мак-
симальная податливость при указанных рабочих сопротивлениях колеблется от
40 до 140 мм. Предел применения по углу падения пласта до 250. Перекрытие
бесстоечного призабойного пространства осуществляется при помощи кон-
сольно навешиваемых металлических верхняков. Наиболее зарекомендовали
себя шарнирные верхняки, которые хорошо приспосабливаются к неровностям
188
кровли.
Наиболее распространенные технологические схемы комбайновой и молот-
ковой выемки при управлении кровлей полным обрушением приведены на
рис.1.
Рис. 1 – Технологические схемы комбайновой (а, б) и молотковой (в, г) выемки при
управлении полным обрушением
При выемке угля комбайнами очистной забой разделяется на пролеты путем
установки разделительных костров, кустокостров (в редких случаях – угольных
целиков). Обычно величина пролета, составляет при органной крепи – 20-40 м,
стоек типа ОКУ – 40-50 м. Разделительные средства устанавливаются рядами
по падению угольного пласта с расстоянием между стойками – 0,1-0,15 м и ме-
жду рядами – 4,5-10,0 м (рис. 1, а). Между органной крепью и очистным забоем
могут устанавливаться переносные одно- двухрядные деревянные костры. Эф-
фективность обрушения кровли может повышаться при удалении призабойной
крепи в выработанном пространстве. Для поддержания сопряжений лавы с вен-
тиляционным штреком при уступном забое выкладывают бутовые полосы из
рядовой породы, с конвейерным штреком – двухрядные костры с шагом уста-
новки 1-8 м по простиранию и 2-4 м по падению.
При комбайновой выемке, в случае использования специальной крепи из
посадочных стоек ОКУ (рис. 1, б), очистной забой может быть разделен на про-
189
леты 40-50 м установкой разделительной крепи из 3-х рядов костров, кустоко-
стров или кустов. Посадочные стойки ОКУ при комбайновой выемке возможно
устанавливать в два ряда по падению пласта в шахматном порядке и это благо-
приятно сказывается на управлении горным давлением и безопасности его
осуществления.
При применении потолкоуступной формы забоя с выемкой отбойными мо-
лотками, как показано на рис. 1, в, г, очистной забой разделен средствами креп-
ления аналогично выше описанной. Органную крепь устанавливают по паде-
нию с расстоянием между стойками 0,10-0,15 м и 5-10 м по простиранию. Ор-
ганная крепь, как правило, возводится в 2 ряда в каждом уступе на 1 м больше
длины уступа и 1 м ниже ножки уступа. Поддержание сопряжения с вентиляци-
онным штреком рекомендуется осуществлять бутовыми полосами рядовой по-
родой, с конвейерным штреком – аналогично комбайновой выемке прямоли-
нейным забоем.
Для охраны призабойного пространства используются посадочные стойки
ОКУ, выполняющие роль посадочной обрезной крепи. В указанных технологи-
ческих схемах в качестве индивидуальной крепи рекомендуется использовать
деревянные или металлические стойки. Область применения приведенных тех-
нологических схем ограничивается угольными пластами с легко и среднеобру-
шаемыми кровлями по классификации ДонУГИ (рис. 1, а, в) и II-IV классами по
обрушаемости (рис. 1, б, г).
Следует заметить, что рекомендуемые параметры технологических схем
приведены для больших глубин разработки и сложных горно-геологических ус-
ловий поддержания кровли. Для других условий они могут быть изменены и
определены научными исследованиями для конкретных условий разработки.
При отработке угольных пластов мощностью от 0,7 до 2,2 м с боковыми по-
родами II-V категорий устойчивости по классификации ДонУГИ возможно
применение технологической схемы щитовой отработки угольных пластов [6].
Щитовые агрегаты осуществляют механизированную выемку угля, крепление и
управление горным давлением при разработке крутонаклонных и крутых пла-
стов с углом падения от 350. Технологическая схема представлена на рис. 2.
Механизированный комплекс состоит из гидрофицированной щитовой крепи
оградительно-поддерживающего типа, конвейероструга и вспомогательного
оборудования. Щитовая крепь служит для крепления призабойного пространст-
ва, ограждения его от обрушенных пород и управления горным давлением пол-
ным обрушением. Конвеероструг выполняет роль агрегата для разрушения угля
прочностью до трех единиц по шкале проф. М.М. Протодьяконова по всей
мощности пласта и длине лавы с доставкой отбитого угля до углеспускной пе-
чи.
190
Рис. 2 – Технологические схемы отработки пластов с применением щитового агрегата (а)
и механизированной крепи (б)
Промышленностью выпускается два типа агрегатов 1АЩ и АНЩ. В агрега-
те 1АЩ применена схема одновременной передвижки секций крепи по всей
длине забоя (40-50 м) под действием сил тяжести и давлением обрушенных по-
род без подпора кровли в процессе передвижки. В агрегате АНЩ применена
схема одновременной или посекционной принудительной передвижки с подпо-
ром кровли.
Основными достоинствами щитовой отработки являются: возможность
применения на пластах с неустойчивыми боковыми породами; в выбросоопас-
ных и геологически нарушенных пластах со значительными колебаниями мощ-
ности и угла залегания; перемещение забоя в направлении сил собственного ве-
са агрегата и давления, размещенных над щитом обрушенных пород упрощает
процесс передвижки и управления крепью, размещение над щитовой крепью
породной подушки по всей длине лавы благоприятно сказывается на состоянии
боковых пород в призабойном пространстве; горизонтальное расположение за-
боя практически исключает возможность сползания почвы пласта.
Недостатками щитовой выемки является отсутствие надежных и эффектив-
ных способов поддержания углеспускных и вентиляционных печей, а примене-
ние местных материалов приводит к значительному объему их расхода из-за
истирания движущимися кусками угля и породы. Вторым серьезным недостат-
ком является отсутствие механизированной проходки и поддержания монтаж-
ных ниш, а применение буровзрывной проходки и крепления деревянными
стойками приводит к дополнительному расходу лесных материалов и задерж-
кам монтажа щитовых агрегатов при высоких скоростях отработки столба.
Большой вклад в решение вышеуказанных проблем привнесен
ИГТМ НАН Украины путем разработки и промышленного испытания средств
крепления углеспускных и вентиляционных печей индивидуальными металли-
ческими стойками с диафрагменным уплотнительным элементом полости стой-
191
ки, позволяющим стойке эффективно работать в условиях деформаций углем и
породой, а также применять механизированный комплекс для проведения и
крепления монтажных ниш [7, 8, 9].
Таким образом, из анализа путей совершенствования технологии и механи-
зации отработки наклонных и крутонаклонных угольных пластов следует, что
несмотря на попытки научного и практического решения этих проблем они да-
леки от своего завершения. Основными причинами, сдерживающими техниче-
ское перевооружение очистных забоев шахт, отрабатывающих указанные пла-
сты являются:
– отсутствие в полной мере обоснованных научных и практических подхо-
дов к проектированию и созданию угледобывающей техники для сложных и
весьма сложных условий отработки, включая пласты, расположенные близко к
дневной поверхности и с нестабильным углом залегания;
– отсутствие научно-обоснованных и подтвержденных практикой данных
для создания и совершенствования техники и технологии отработки наклонных
и крутонаклонных пластов;
– ограниченное применение ныне действующей техники из-за большой
стоимости и отсутствия финансирования для ее приобретения;
– длительное время не решаются вопросы наращивания объема производст-
ва новой техники и технологий для эффективной отработки указанных пластов,
недостаточно ведутся научные исследования и проектные проработки для по-
лучения исходных данных к решению проблем создания техники и технологии,
потребность в которых, в связи с изменяющимися сложными условиями отра-
ботки, с каждым годом возрастает.
Применительно к условиям отработки крутонаклонных и крутых пластов с
нестабильным углом залегания и глубинах разработки вблизи земной поверх-
ности, из всех анализируемых технологических схем, наиболее рациональной
является отработка полосами по падению щитовым агрегатом АНЩ, позво-
ляющая осуществлять выемку угольных пластов с коэффициентом крепости
угля до трех единиц по шкале проф. М.М. Протодьяконова и в широком диапа-
зоне мощности от 0,7 до 2,2 м с кровлями ниже средней устойчивости, благода-
ря возможности посекционной передвижки щитовой крепи и подбутовке пород
вслед за движущимся агрегатом. Вместе с тем следует заметить, что для эффек-
тивного применения щитовой крепи в конкретных горно-геологических усло-
виях, если они обладают выше отмеченными признаками, требуется значитель-
ный объем научных исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Механизированные крепи в лавах тонких крутых пластов Донбасса / И.Ф. Иванов, В.И. Куренин,
Б.И. Курицын, В.А. Чикалин. – Донецк, «Донбасс» 1970.- 255 с.
2. А.С. 1164437 СССР, МКИ3 Е 21 Д/00 Агрегат для выемки крутых пластов угля / А.Ф. Булат,
Б.М. Усаченко, В.С. Возиянов и др. - № 3636175/22 – 03. Опубл. 30.06.85, Бюл. № 24.
3. Технология подземной разработки крутых и наклонных угольных пластов Донбасса / С.С. Гребенкин,
А.И. Ильин, А.Д. Доронин и др. – К.: «Лебедь», «Регион», 1998. – 330 с.
4. Совершенствование систем разработки угольных пластов / М.П. Зборщик, Д.В. Дорохов,
Г.Я. Степанович, А.Ф. Бахтин. – Донецк: «Донбасс», 1975. - 191 с.
5. Управление горным давлением при разработке угольных пластов / О.С. Аносов, Н.С. Кузьменко,
Г.В. Кудрявец и др. - Донецк, «Донбасс» 1990.- 303 с.
6. Разработка крутых пластов щитовыми агрегатами. / А.Ф. Остапенко, С.П. Батыгин, М.А. Южанин,
192
Е.И. Питаленко. – К.: «Техника», 1983. – 100 с.
7. Курносов А.Т. Научные предпосылки к созданию средств механизированной выемки и применения
монтажных ниш крутых пластов / А.Т. Курносов, А.Ф. Булат, В.С. Возиянов. – Депонир. ВИНИТИ 6.09.83,
№5731, 1983. – 27 с.
8. А.с. 609902 СССР, МКИ3 Е21Д 23/00. Гидравлическая шахтная стойка/ В.Т. Глушко, А.Т. Курносов,
А.Ф. Булат, Н.А. Шаповал. – Опубл. 1978, Бюл. № 21.
9. Крепление углеспускных и вентиляционных печей крутонаклонных и крутых пластов / А.Т. Курносов,
А.А. Яланский, А.Ф. Булат, М.Д. Свизинский. / «Технология добычи угля подземным способом». – М.: ЦНИЭИ
уголь, 1977. С. 32-34.
УДК 550.34.016:620.173 623.345
Канд.техн.наук Ю.Н. Пилипенко,
инж. Э.С. Клюев
(ИГТМ НАН Украины)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ УГЛЯ И
ШЛАМА МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ
Досліджено активаційна здатність вугілля і шламу різного гранулометричного складу
методом ІЧ-спектроскопії. Встановлено особливості структури органічної речовини вугілля і
ступінь його окислення.
DETERMINATION OF ACTIVATION ABILITY OF COALS AND WASH
SLURRY WASTES BY IR-SPECTROSCOPY METHOD
The activation ability of coals and wash slurry wastes of different granulometric compositions
was investigated. The peculiarities of coal organic matter structure and value of its oxidation by
means of IR-spectroscopy were determined.
На шахтах Украины ежегодно регистрируется от 6 до 36 эндогенных пожа-
ров. Они стабильно остаются на втором месте после экзогенных по величине
наносимого ущерба, который, например, в 1999 году составил около 8 млн.
гривен или 21,4% от потерь, нанесенных авариями в угольной отрасли. За по-
следние годы эндогенными пожарами были выведены из эксплуатации самые
производительные в Украине выемочные поля на шахтах им. А.Ф. Засядько, им.
Г.Г. Капустина, «Привольнянская», им. В.М. Бажанова, парализована работа
шахт «Булавинская» и «Ольховатская».
Эндогенные пожары возникают из-за самонагревания угля в труднодоступ-
ных местах: в выработанном или закрепном пространстве, в целиках, за изоля-
ционными перемычками, в пластах-спутниках. Подавление очагов горения в
таких условиях затруднено, чем обусловлена самая высокая продолжительность
ликвидации таких аварий. Обозначилась тенденция к увеличению продолжи-
тельности и трудоемкости их тушения. Не менее опасными являются взрывы
метана при пожарах или при переходе горнами работами зон флексур и участ-
ков метастабильного состояния системы «уголь-газ» [1,2]. Кроме того, на обо-
гатительных фабриках Украины в настоящее время имеется 39 шламонакопите-
лей и 47 отстойников, содержащих более 170 млн. тонн углеотходов [3]. В этой
проблеме остается неопределенным механизм механохимических преобразова-
ний, приводящий к изменению активационной способности угля и углеотходов.
Потому решение этой задачи имеет важное практическое значение. Цель рабо-
|