Проведение штреков по углю с применением гидромеханизации

Подготовительные и нарезные выработки гидрошахт по сравне­нию с аналогичными выработками шахт с обычной технологией харак­теризуются двумя отличительными особенностями.

Во-первых, они имеют меньшую площадь поперечного сечения, которая выбирается исходя из условия осуществления нормальной вентиляции. Использование гидравлического транспорта угля (и по­роды) от забоя до гидроподъемных установок позволяет в большин­стве случаев отказаться от применения различных видов и устройств механического транспорта (рельсовых путей, подвижного состава, конвейеров и др.). Доставка крепежных и других материалов в забой осуществляется монорельсовым транспортом, а выдача угля (и породы) из забоя — открытым потоком по желобам.

Во-вторых, для обеспечения эффективного безнапорного гидро­транспорта угля подготовительные и нарезные выработки проводят с уклоном 0,05—0,07 в сторону углесосной камеры.

Основным механизмом для гидроотбойки угля является гидро­монитор. Он служит для формирования струи воды и управления ею при выемке угля.

Рабочие давления, при которых работают современные гидромо­ниторы, составляют 40—100 am. Поэтому для изготовления подзем­ных гидромониторов применяют высокопрочные и высококачествен­ные материалы.

Наиболее широкое распространение получили гидромониторы РГМ-1м (рис. 2). Производительность их в штреках по мягким углям составляет 12—15 т/ч, а при предварительном рыхлении угля взрывом 25—30 т/ч. Управление гидромонитором — ручное. Подъем и опускание ствола осуществляется штурвалом редуктора. Повороты в горизонтальной плоскости осуществляют при помощи штурвала, используя его как водило.

Длительная эксплуатация гидромонитора РГМ-1м показала их высокие эксплуатационные качества в различных горно-геологических условиях. Их недостатками являются большая трудоемкость управления и опасность воздействия на гидромониторщика отражен­ной струи воды, и отбитых частиц угля. Эти недостатки устраняются при использовании для гидроотбойки и гидросмыва гидромониторов с дистанционным управлением, которыми являются гидромониторы ГДЦ-Зм и ГМДЦ-2 (рис. 1).

Проведение подготовительных и нарезных выработок по углю узким забоем с помощью гидроотбойки является наиболее простым как в отношении организации работ, так и обеспечения действующих забоев необходимым оборудованием.

Процесс проведения штрека по углю можно разделить на врубообразование, обрушение подрубленного угля, управление смывом отбитого угля, зачистку, оформление и крепление выработки по утвержденному паспорту.

Техническая характеристика гидромониторов приведена в табл.

Гидромонитор (рис. 3) устанавливают в закрепленной части выработки. Первая от забоя рама крепи должна находиться на рас­стоянии 0,5—0,75 м впереди гидромонитора. Желоб для выдачи угольной пульпы из забоя уложен на уровне передней части салазок.

Рис. 3. Схема проведения подготовительной выра­ботки при помощи гидромонитора:

1 — гидромонитор; 2 — деревянный щиток; з — желоб гидромонитора.

Для направления пульпы в желоб применяют дере­вянные или металлические щитки. Вруб высотой 0,5—0,8 м обычно делают на всю ширину выработки у ее почвы. Глубину вруба прини­мают в зависимости от крепости угля. На пластах со слабыми углями глубина вруба может быть больше, чем на пластах с крепкими углями. Так, например, в Кузбассе при коэффициенте крепости угля по шкале проф. М. М. Протодьяконова f=0,5-0,8 глубину вруба принимают равной 1,5—2 м; при коэффициенте крепости f=1-1,5 она снижается до 1—1,2 м. В Донбассе на гидроучастке шахты № 160 при проведении штреков по антрацитовому пласту первоначальный вруб принят высотой 0,4—0,5 м и глубиной 2 м.

На пологих пластах с легко размываемыми породами почвы необходимо производить вруб с оставлением земника толщиной 0,2—0,3 м, который предохраняет почву выработки от вымывания. Подрезанный уголь обрушают слоями, параллельными врубу. При наличии в пласте крепкой пачки угля вначале следует разрушить более мягкую пачку, а затем крепкую.

После смыва отбитого угля, зачистки и оформления выработки в забое устанавливают крепь. Крепление выработки при гидравли­ческой отбойке угля является наиболее трудоемким процессом цикла, составляющим до 70%. Высокая трудоемкость крепления при гидро­механизации объясняется тем, что в условиях новой технологии выемки конструкция крепи и способы ее возведения остались в основ­ном прежние.

Штреки крепят деревянными неполными рамами, устанавлива­емыми через 1,0—1,5 л., и затяжкой кровли и боков или только кровли. Для крепления выработок на шахтах Кузбасса и Донбасса применяют также анкерную крепь.

После подвигания забоя на 5—6 м (иногда на 10 м) гидромонитор передвигают к забою, наращивают желоб и трубопровод рабочей (напорной) воды. Желоб составляется из отдельных секций длиной 1,5—2 м. Желоба применяют трапециевидной формы поперечного сечения с размерами верхнего основания 400 — 500 мм и нижнего —-300—400 мм; глубина желоба 300 мм.

Проведение выработок с помощью гидромониторов организуют по многозабойному методу. Если, например, на участке имеется три действующих подготовительных забоя, то работу ведут следующим образом. В начале смены проходчики принимают забои в таком состоянии: в первом забое произведено сотрясательное взрывание, гидромонитор подсоединен к гидронапорному ставу и подготовлен к работе, забой готов к выемке угля; во втором забое произведен гидросмыв угля, выработка протяженностью 3 — 4 м подготовлена для крепления; третий забой обурен и подготовлен к взрывным рабо там. В смену выходят пять проходчиков, гидромониторщик и четыре его помощника по креплению. Гидромониторщик направляется в первый забой для отбойки угля и оформления выработки (на рас­стояние 3—4 м). Помощники гидромониторщика идут во второй забой, где они устанавливают крепь, укладывают желоба, наращивают напорный водовод, присоединяют, подвигают гидромонитор, наращи­вают вентиляционные трубы и обуривают забой. Взрывник произво­дит взрывание в третьем забое.

Для устранения потерь рабочего времени при переноске гидро­монитора, которая занимает обычно 30 мин, целесообразно иметь два ствола — короткий (длиной 1 м) и длинный (2,5 м). Ствол заме­няют за 5—6 мин без переноски гидромонитора.

На гидроучастке шахты № 4 им. Лутугина (Донбасс) на крутом пласте мощностью 1,1 м подэтажные штреки проводят поперечным сечением в свету 1,8 м² без подрывки вмещающих пород; крепь — деревянная. Работа в забое организована в 4 смены (по шесть человек в смену). Гидромони­торную выемку произво­дят без предварительного ослабления угольного мас­сива с f= 1,4—1,6 струей воды рабочим давлением 60—70 am. В начале смены гидромониторщик присту­пает к гидроотбойке угля. Высоту вруба принимают 0,3—0,4 м. Средняя часть массива по сечению вы­работки обрушается под действием собственного веса. Уголь транспорти­руется самотеком по почве выработки. Рамы крепи устанавливают через каж­дые 0,85 м.

При принятой органи­зации работ бригада, со­стоящая из 12 проходчи­ков, добилась суточной скорости подвигания за­боя 18—20 м.

Процесс проведения выработки с буровзрыв­ными работами и гидро­смывом угля включает: бурение шпуров, их заря­жание, взрывание, про­ветривание, смыв угля и оформление выработки. Взрывные работы произ­водят для разрыхления угля до состояния, обеспе­чивающего гидросмыв его из забоя струей с неболь­шим напором. Опыт по­казывает, что для смыва угля, разрушенного удель­ным зарядом 0,6—0,8 'кг на1 т. напор должен быть не менее 10 am.

Машины с механиче­ским разрушением угля, созданные специально для гидравлической добычи угля и проведения выработок, могут иметь электрический или гид­равлический привод рабочего и ходового органов.

Технология проведения горных выработок механогидравлическим способом включает отбойку угля и породы исполнитель­ными органами механического типа с последующей навалкой и транспортированием отбитой горной массы гидравлическим спо­собом.

Проходческий комбайн ПКГ-4 (рис. 4) предназначен для гидро­механизированного проведения подготовительных выработок сводча­того сечения (2,8 м²) по углю. Производительность комбайна за 1 ч чистого машинного времени по проведению составляет 30 м. Основ­ные размеры комбайна 1800×1800×6310 мм. Вес 10 т. Расход воды 180—200 м³/ч.