Механизированная выемка в длинных очистных забоях

Выше уже отмечалось, что пластовыми месторождениями представлены за­пасы различных видов минерального сырья. Из этих месторождений в настоящее время добывается практически весь марганец, значительная часть редкоземель­ных элементов и радиоактивных металлов, широко известны также пластовые ме­сторождения медистых песчаников Мансфельда. По горнотехническим условиям разработки к пластовым месторождениям можно отнести все захороненные рос­сыпи редких и драгоценных металлов. Но только для твердых горючих полезных ископаемых — угля и горючих сланцев — этот геологический тип месторождений является абсолютно доминирующим.

Техника и технология подземной разработки пластовых месторождений прошли здесь длительный путь эволюции и достигли современного высокого уров­ня развития. Опыт разработки угольных месторождений сегодня является если не основной, то, по крайней мере, отправной точкой для развития технологии под­земной разработки пластовых месторождений других видов полезных ископае­мых.

Именно поэтому в настоящем и всех последующих разделах главы 6 все во­просы будут рассмотрены применительно к практике разработки исключительно угольных месторождений.

Основным средством механизированной выемки угля на пологих и наклон­ных пластах являются очистные комбайны. Очистной угольный комбайн — маши­на, одновременно выполняющая в забое операции по отделению угля от масси­ва, дроблению его до кусков транспортабельного размера и навалке на забойный конвейер. Угольный комбайн как выемочная машина состоит из электродвигате­ля, механизма подачи, исполнительного органа, погрузочного устройства и систем управления и пылеподавления.

Действие исполнительных органов большинства комбайнов основано на принципе механического разрушения угля. Наиболее эффективными являются такие исполнительные органы, при работе которых в угле возникают растягиваю­щие напряжения без образования объемного напряженного состояния.

Исполнительные органы комбайнов должны удовлетворять ряду требований, основными из которых являются: высокая производительность; малая удельная энергоемкость процесса разрушения; высокий КПД; простота конструкции; вы­сокая стойкость инструмента; высокая надежность работы; возможность автома­тизации режимов работы; выполнение функций отбойки и погрузки угля; способ­ность самозарубаться в пласт.

Наибольшее распространение получили барабанные и шнековые исполни­тельные органы.

Барабанный исполнительный орган, литой или сварной конструкции, осу­ществляет разрушение угля путем скола с открытой поверхности забоя стружки толщиной 20 — 30 мм.

Большинство современных комбайнов оснащены шнековыми исполнитель­ными органами. Основное их достоинство заключается в том, что шнеками осуществ-ляется погрузка угля на конвейер. Принцип разрушения угля шнека­ми такой же, как и барабанами, но с некоторым снижением присущих им недо­статков.

Обычно узкозахватные комбайны оснащены двумя шнеками. Они распола­гаются либо с одной, либо с обеих сторон корпуса комбайна. Положение шнеков легко регулируется по высоте гидродомкратами, что позволяет осуществлять вы­емку угля при различной мощности пласта (рис. 6.21).

Комбайны перемещаются по раме за­бойного конвейера, располагаемого у забоя. Перемещение комбайна вдоль забоя осу­ществляется с помощью приводной звезды и калиброванной цепи.

В настоящее время промышленно­стью выпускаются различные типы комбай­нов, предназначенные для работы в разно­образных горно-геологических условиях. Некоторые из них могут быть применены как с механизированными, так и индивиду­альными крепями при углах падения до 35°.

Струговая установка — выемочная ма­шина, предназначенная для механической отбойки, погрузки и доставки угля в очистных забоях. Струговая выемка является одним из наиболее прогрессивных способов добычи угля.

Наибольшее применение получили быстроходные струговые установки ста­тического действия. Исполнительным органом струговой установки является струг. При движении вдоль забоя прижимаемого к нему струга снимается струж­ка угля толщиной 50-150 мм. Отбитый таким образом уголь корпусом струга гру­зится на конвейер (рис. 6.22, см. вкл.).

Струговая выемка требует «жестких» условий применения: спокойное, вы­держанное залегание пласта; кровля не ниже средней устойчивости; крепкая по­чва, не разрушающаяся при работе струга; уголь не выше средней крепости; от­сутствие в пласте угля крепких включений колчедана и породных прослойков; от­сутствие крепких пачек угля у кровли и почвы пласта; преимущественно пласты тонкие и средней мощности (до 2,0 м).

Струговые установки могут применяться как с индивидуальной, так и с меха­низированными крепями. На базе последних созданы струговые механизирован­ные очистные комплексы и струговые агрегаты, позволяющие осуществлять ком­плексную автоматизацию добычи угля в забое.

Эксплуатационную производительность струговой установки можно опреде­лить по формуле

Оэ = 360 KMhmVc у,

где Оэ — эксплуатационная производительность струговой установки, т/смену; Км — коэффициент машинного времени (0,25-0,35); h— средняя толщина сни­маемой стругом стружки, м; т — вынимаемая мощность пласта, м; Vc — скорость движения стружки при резании, м/мин; у— плотность угля, т/м3.