Основные характеристики и определения

Очистные работы являются центральным содержанием фактических действий по извлечению запасов шахтного поля и включают комплекс основных, вспомогательных и обслуживающих процессовв пределах выемочного участка.

Основные процессы очистных работ выполняются в лаве и включают:

1) выемку угля (разрушение пласта и навалку угля на транспортное средство);

2) доставку угля к ближайшей горной выработке выемочного участка;

3) передвижку выемочного и транспортного оборудования.

Вспомогательные процессы очистных работ включают:

1) поддержание призабойного пространства лавы в безопасном состоянии;

2) управление горным давлением (управление кровлей);

3) ремонт и обслуживание горношахтного оборудования;

4) обеспечение работоспособности сопряжений лавы с примыкающими выработками;

5) воспроизводство и ликвидацию технологических связей лавы в пределах выемочногоучастка (в случае производственной необходимости).

Обслуживающие процессы очистных работ включают:

1) транспортные работы по доставке материалов и запасных частей и по выдаче угля в выработкахвыемочного участка;

2) охрану, ремонт и поддержание выработоквыемочного участка;

3) работы по дегазации пласта, его спутников и выработанного пространства;

4) профилактические работы по борьбе с пылью и внезапными выбросами;

5) работы по упрочнению и разупрочнениюпород кровли.

Очистные работы выемочного участка проходят три стадии:

1) стадию ввода лавы в устойчивую работу (проходка разрезной печи; монтаж оборудования лавы; работа лавы на стадии «нерегулярного» горного давления);

2) стадию работы лавы в устойчивом режиме;

3) стадию выбытия лавы (демонтаж оборудования лавы и ликвидацию использованных выработок выемочного участка).

Выемка угля в лаве преимущественно основывается на механическом способе разрушения пласта резанием его массива исполнительными органами выемочных машин, работающих по фронтальной или фланговой схеме. При фронтальной схеме(рис. ) уголь от массива отделяют выемочным агрегатом одновременно по всей длине забоя. При фланговой схеме (рис. ) уголь от массива отделяют выемочной машиной в одной точке забоя, перемещая машину вдоль забоя и вынимая полосу определенной ширины, которую называют шириной захвата выемочной машины. В зависимости от ширины захвата выделяют широко- и узкозахватную, а также струговую выемку. В первом случае ширина захвата превышает 1м, во втором она составляет 0,4–1,0 м, а при струговой выемке 0,03–0,15м. Если выемка угля ведется лишь при движении выемочной машины вдоль очистного забоя в одном направлении, то она называется односторонней. Выемка угля при двустороннем движении выемочной машины называется челноковой. В качестве выемочных машин на шахтах Украины наибольшее распространение, в настоящее время, получили угольные комбайны, струги, скрепероструги, отбойные молотки и агрегаты (на крутом падении).

Угольный комбайн совмещает резание части пласта, ее дробление и погрузку угля на транспортное средство лавы исполнительным органом барового, бурового, шнекового или барабанного типа (рис. ).

Струг (скрепероструг) скалываетуголь(в виде стружки) с забоя сплошным или зубчатым ножом. Условием его применения являются мягкие, трещиноватые угли пластов. Скрепероструг, кроме того, доставляет отбитый уголь.

Отбойный молоток (ручной инструмент ударного действия) применяется, как правило, в лавах, где не требуется навалка угля (на наклонных и крутых пластах).

В лавах крутопадающих пластов, движущихся по падению, применяют щитовые агрегаты 1АНЩ, АЩМ, основанные на использовании выемочно-доставочной машины фронтального действия (конвейероструга).

На пологих пластах отбитый уголь вдоль лавы доставляют скребковыми конвейерами(рис. ). Уголь перемещают по постели конвейера скребками, укрепленными на вертикально замкнутой цепи. Постель собирают из шарнирно соединяемых рештаков (отрезков желоба).

Выемочное и транспортное оборудование лавы(рис. )в направлении подвигания очистного забоя передвигают, преимущественно, домкратами или, в редких случаях, лебедками.

В результате выемки угля боковые породы пласта теряют опору и могут обрушаться. Для создания безопасных условий труда и эксплуатации горного оборудования выемка угля сопровождается установкой в призабойном пространстве лавы крепи – конструкций, призванных восполнить роль вынутого пласта для предотвращения обрушения кровли пласта. В зависимости от способа возведения и принципов работы различают индивидуальное и механизированное крепление призабойного пространства лавы.

Индивидуальную крепь собирают из стоек, устанавливаемых перпендикулярно кровле и почве пласта, и верхняков, укладываемых непосредственно под кровлю на стойки для расширения таким образом площади их опоры. Элементы индивидуальной крепи (стойки и верхняки) изготавливаются из дерева или металла. Есть предложения использовать также полимеры. Стойки и верхняки образуют рамную конструкцию. Рамы состоят из верхняка и одной, двух или более стоек. По мере подвигания очистного забоя рамы либо разбирают и собирают на новом месте, либо оставляют в выработанном пространстве. Подгонку деревянной стойки под мощность пласта производят вручную в месте ее установки. Подгонку металлической стойки под мощность пласта осуществляют за счет взаимной подвижности ее частей. По назначению индивидуальную крепь разделяют на призабойную и посадочную (обрезную крепь). Посадочную (обрезную) крепь устанавливают для отделения призабойного пространства от выработанного.

Механизированная крепь – это металлическая, гидрофицированная, преимущественно агрегатная крепь, которая, будучи однажды смонтирована, передвигается механически и состоит из связанных между собой несущих, опорных и защитных элементов. Мехкрепи выполняют в виде поддерживающих, оградительных, поддерживающе-оградительных и оградительно-поддерживающих конструкций (рис. ). Мехкрепи открывают путь к агрегированию основных процессов очистных работ на принципе балочной связи. Роль балки выполняет скребковый конвейер, увязывающий работу комбайна и секций мехкрепи.

Совокупность физических действий по ограждению призабойного пространства от вредного влияния выработанного пространства называют управлением кровлей.

Идея управления кровлей состоит в том, чтобы предпринять действия для предотвращения неуправляемого обрушения всех или значительной части слоев пород кровли пласта путем: а) оставления опорных целиков из угля; б) возведения искусственных сооружений, заменяющих целики угля. В лавах Донбасса исключительное распространение получил второй вариант управления кровлей. Для его реализации используют несколько способов:

1) полная закладка – полное замещение вынутого пласта закладочным материалом (рис. );

2) частичная закладка – замещение части вынутого пласта полосами закладочного материала (рис. );

3) полное обрушение –замещение вынутого пласта разрыхленными принудительно обрушенными слоями пород, непосредственно примыкающих к пласту (рис. );

4) плавное опускание – замещение целиков угля податливыми (сжимающимися) искусственными сооружениями (кострами), когда породы кровли способны изгибаться не разрушаясь (рис. ).

При втором и третьем способах в лаве используют специальную посадочную (обрезную) крепь из стоек повышенной несущей способности: 1) деревянных, установленных в сплошной одинарный и двойной ряд («органная крепь»); 2) металлических тумб(ОКУ или «Спутник»). Металлические тумбы передвигают вслед за очистным забоем лавы через определенное расстояние: а) ОКУ – вручную; б) «Спутник» - механизировано за счет кинематической связи со скребковым конвейером. Расстояние, на которое передвигают посадочную крепь, называют шагом посадки кровли. Механизированная крепь выполняет одновременно и роль призабойной, и роль посадочной крепи.

Общий состав разнородных процессов очистных работ требует их организационного упорядочения в ходеотработки запасов выемочного участка. Организационная деятельность нацелена на достижение пропорциональности, ритмичности и непрерывности процессов очистных работ. Для этого устанавливают структуру процессов и работ, нормируют их скорость и численность исполнителей, определяют стимулы соблюдения установленных нормативов.

Типовые места процессов и работ на выемочном участке (рис. ):

1) основная (машинная)часть лавы;

2) концевые участки лавы (в частности, ниши);

3) сопряжение лавы с примыкающими выработками;

4) забои подготовительных выработок выемочного участка;

5) тупики погашаемых выработок участка;

6) места возведения искусственных сооружений для охраны выработок от горного давления;

7) зоны ремонтного восстановления оборудования;

8) зоны упрочнения нарушенных пород кровли;

9) зоны увлажнения пласта;

10) зоны дегазационных работ;

11) зоны локальных мероприятийпо предотвращению выбросов газа и угля.

Принципы конкретного проекта отработки запасов выемочного участка отражаются технологической схемой очистных работ, в которой увязаны во времени и пространстве их основные, вспомогательные и обслуживающие процессы, способы управления кровлей, проветривание лавы, средства и способы технологических связей на выемочном участке.

Ключевым положением технологической схемы является решение о порядке ведения во времени и пространстве подготовительных и очистных работ на выемочном участке. Конкретный вид указанного решения принято называть системой разработки.

Информация о конкретных решениях по отработке запасов выемочного участка на шахте сводится в документ «Паспорт добычного участка».