Технологія очисних робіт

Під технологією очисних робіт слід розуміти сукупність технологічних процесів з видобутку вугілля, пов’язаних між собою в просторі й часі.

Основними технологічними процесами з видобутку вугілля є: виїмка вугілля в очисному забої, навантаження його на транспортний засіб і транспортування лавою, провітрювання очисного забою, зве­дення або пересування кріплення, управління гірничим тиском і т. ін.

Виїмка вугілля складається з відбійки і навантаження відбитої корисної копалини.

Відбійкою вугілля називається відділення його від масиву. Вона виконується механічним, буровибуховим і гідравлічним способами. Вибір засобу відбійки залежить від фізико-механічних властивостей вугільного пласта, стійкості його порід, наявності відповідного устаткування і т. ін.

Найпоширеніший – механічний засіб відбійки, при якому виконавчі органи гірничих машин руйнують пласт за допомогою різців, шарошок, коронок і т. ін. При цьому розрізняють комбайнову і стругову виїмку.

Виїмковий комбайн (рис. 3.3) являє собою машину, що за допомогою різання відокремлює вугілля від масиву і завантажує його на забійний конвеєр (на похилих пластах). На крутих пластах відсутня необхідність у навантаженні вугілля, тому що він скочується лавою під дією власної ваги.

Рис. 3.3. Вугільний комбайн 1ГШ-68:

1 – механізм подачі; 2 – лівий шнек; 3,5,7,9 – редуктори;

4, 10 – гідродомкрати; 6 – електродвигуни; 8 – правий шнек;

11 – навантажувальний щит; 12 – електроблок; 13 – опорні лижі.

Залежно від ширини захвату виконавчого органу виїмкові комбайни діляться на вузько- й широкозахватні. Якщо ширина захвату до 1 м, комбайни називають вузькозахватними, більш 1 м – широко­захватними.

На відміну від виїмкових комбайнів вугільні струги відокремлюють вугілля від масиву не різанням, а сколюванням стружками товщиною до 0,4 м. Переміщення струга уздовж лави забезпечується ланцюговим тяговим органом. Стругова виїмка дозволяє поліпшити сортність вугілля, знизити пилоутворювання, механізувати виїмку тонких пластів і пластів, небезпечних через раптові викиди вугілля і газу.

Гідравлічний спосіб дозволяє перейти від багатоопераційних процесів видобутку вугілля до малоопераційних, виконуваних без присутності людей у забоях. Гідровидобуток вугілля широко поширений на шахтах Кузбасу (Росія).

Сутність цього способу полягає у відбійці вугілля сильним струменем води, який подається під великим тиском гідромонітором, і транспортуванням його разом із водою по жолобах у спеціальний колодязь (зумпф). Звідти цю суміш відкачують вуглесосами на поверх­ню шахти і подають на збагачувальну фабрику.

До механізованих способів відділення вугілля від масивів належить також відбійка відбійними молотками. Відбійний молоток – ручна пневматична машина ударної дії. Відбійний молоток застосовується в очисних забоях на крутоспадних і крутих пластах, де застосування електроенергії практично неможливе через винятково небезпечні умови експлуатації. Відбите вугілля транспортується уздовж лави само­плином.

Транспортування відбитого вугілля лавою від місця відбійки до місця навантаження в транспортні засоби на положистих і похилих пластах здійснюється за допомогою скребкових конвеєрів, на крутоспадних (α = 36-55°) і крутих пластах (α = 56-90°) доставка під дією власної ваги по металевих жолобах, емальованих риштаках або підгрунтям пласта.

Скребкові конвеєри розподіляються на розбірні й гнучкі (не­розбірні).

Розбірні конвеєри мають порівняно легкий риштачний став і переносяться вручну. Вони застосовуються вкрай рідко, переважно при широкозахватних виїмкових машинах, а також для транспортування гірничої маси просіками, печами, підготовчими виробками.

Гнучкі конвеєри використовуються в основному при вузькозахватних виїмкових машинах (комбайнах, стругах). Вони пересуваються без розбирання за допомогою механічних або гідравлічних устроїв.

Кріплення очисних виробок виконується з метою запобігання завалення покрівлі, оскільки в результаті очисної виїмки вугілля вона втрачає стійкість. Кріплення очисних виробок розділяють на індивіду­альне і механізоване.

Індивідуальне кріплення складається звичайно з окремих стояків і верхняків, установлюваних одночасно. Вони можуть розбиратися цілком або частково при перенесенні.

Верхняк і стояки утворюють раму, що розташовується паралель­но або перпендикулярно забою. Відстань між сусідніми рамами змінюється зазвичай від 0,8 до 1,2 м і визначається паспортом кріплення очисної виробки.

Індивідуальне призабійне кріплення може бути дерев’яним і металевим. В даний час індивідуальне дерев’яне кріплення в очисних ви­робках застосовують в обмеженому обсязі.

Металеві стояки призабійного кріплення випускають двох типів: стояки тертя і гідравлічні.

Стояк тертя – це стояк, у якого фіксація його висувної частини в робочому положенні і створення опору забезпечуються за допомогою клинового замка.

Гідравлічний стояк – виконаний у виді циліндра і трубчастої висувної частини, що є плунжером. Як робочу рідину в ній використовують мінеральне масло або водомасляну емульсію. Розрізняють гідравлічні стійки з внутрішньою гідросистемою та із зовнішнім живленням.

В міру переміщення очисного забою збільшується площа оголення видобувних порід, а отже, і їхній тиск на призабійне кріплення і вугільний масив. Сукупність заходів щодо регулювання гірничого тиску в робочому просторі очисного забою з метою досягнення безпеки і необхідних виробничих умов називають управлінням гірничим тиском.

Основні засоби управління гірничим тиском:

а) повне завалення;

б) часткове закладання;

в) повне закладання виробленого простору;

г) плавне опускання покрівлі.

Управління гірничим тиском повним заваленням полягає в тому, що в міру переміщення очисного забою на межі між робочим і вироб­леним простором покрівлю обрушують на спеціальне обрізне кріплення. Відстань, через яку здійснюють посадку покрівлі, називають кроком посадки (завалення) покрівлі. При нормальному режимі роботи лави, закріпленою індивідуальним кріпленням, крок посадки покрівлі кратний ширині захвату комбайна. При використанні механізованого кріплення він дорівнює кроку пересування кріплення.

Як спеціальне кріплення, що створює ріжучу опору і запобігає поширенню завалення на робочий простір лави, застосовують металеві посадкові стояки, металеві або дерев’яні костри, одно- або дворядне кріплення із дерев’яних стояків.

Сутність засобу плавного опускання покрівлі полягає в опусканні на грунт покрівлі за рахунок її прогину. При цьому використовують спеціальне кріплення – дерев’яні костри трикутної або прямокутної форми. Костри розташовують в один або два ряди і переносять у міру просування забою. Плавне опускання крівлі застосовують при породах, що не дробляться.

При утриманні покрівлі на кострах, що практикується поряд із плавним опусканням, застосовують також спеціальне кріплення із кострів, що проте не переносяться. Ці костри викладаються через кожні 4-6 м по падінню і 1,8-2,7 м по простяганню.

При управлінні гірничим тиском частковим закладанням виробленого простору для підтримки покрівлі у виробленому просторі будують бутові смуги, що розташовуються на визначеній відстані одна від одної. Породу для зведення бутових смуг одержують у спеціально проведених бутових штреках.

Управління гірничим тиском через повне закладання виробленого простору передбачає заповнення його закладним матеріалом (гірничою породою).

З лави вугілля надходить на транспортний 9 (відкаточний) штрек (рис. 3.1), по якому його доставляють до вантажного ствола для підйому на поверхню. Підйом вугілля здійснюють у скипах, куди вугілля надходить із завантажувальних бункерів. У бункери вугілля надходить із конвеєрних ліній або перекидів вагонеток.

Всі описані операції – виїмка вугілля, транспортування, кріплення, управління гірничим тиском складають один цикл роботи. Після його завершення механізми переміщують і знову починають черговий цикл із виїмки вугілля. Таким чином, робоче місце в шахті не є постійним, а поступово переміщується, що, природно, ускладнює виробничий процес і повну його механізацію.

На кожній шахті щорічно проходять багато кілометрів підземних виробок різноманітного поперечного перетину: трапецієподібного, аркового, прямокутного, круглого. А на всіх шахтах України протяжність щорічно споруджуваних підземних виробок досягає декількох тисяч кілометрів.

Швидкість проведення підготовчих виробок досягає 300-400 м на місяць при застосуванні прохідницьких комбайнів і до 50 м – при застосуванні буровибухових робіт і машинного навантаження породи.