Мощные пологие пласты в СССР и за рубежом разрабатываются главным образом наклонными слоями с обрушением кровли. При этой системе разработки стоечная крепь в очистных забоях позволяет укладывать в каждом верхнем слое деревянный настил или металлическую сетку, что исключает потери угля по мощности пласта и обеспечивает высокую полноту выемки. Но применение стоечной крепи требует значительных затрат, тяжелого ручного труда и снижает производственные возможности системы, которая в таком виде не может удовлетворять требованиям текущего периода ...
Проблема разработки мощных крутых пластов с закладкой приобрела особую остроту в Кузбассе, где из-за целого ряда обстоятельств технического характера требуется значительно расширить ее применение, между тем как добыча угля с закладкой развивается здесь весьма медленно. Непопулярность закладки в Кузбассе объясняется, в первую очередь, низкой эффективностью применяющихся там систем разработки. Так, выемка мощных крутых пластов с закладкой ведется до сих пор старыми системами, с делением на слои ...
Сыпучую породу характеризует следующее: 1) массив сыпучей породы состоит из отдельных, не связанных друг с другом кусков твердой породы; 2) куски породы достаточно малы по сравнению с шириной вы рцботки, что практически исключает возможность сводообразования; 3) форма кусков и их расположение определяют возможность возникновения сил бокового распора путем взаимного расклинивания под действием нагрузки. Нередко приходится поддержизать выработки под обрушенной породой или закладкой, свойства которых часто близки к сыпучим породам.
В течение последнего десятилетия гибкие щиты получили широкое распространение при разработке крутопадающих угольных пластов в Кузбассе, где они успешно конкурируют с другими способами разработки. Щитовая разработка в рудной промышленности во многих случаях может заменить малопроизводительную и дорогую разработку слоевым обрушением.
Разработка слоевым обрушением во многих случаях является единственно приемлемой, поэтому вопросы повышения эффективности ее имеют большое практическое значение для рудной промышленности. Однако для этой системы характерны малая производительность забоев и высокая трудоемкость работ, в частности, крепления очистных забоев. Поэтому весьма заманчивым и перспективным является изучение возможности производить отработку слоев с применением только одного гибкого перекрытия . В этом случае рабочее пространство очистного забоя будет находиться между провисающей частью аб гибкого перекрытия и стенкой забоя ав. Успешное решение задачи дало бы возможность отрабатывать слои весьма простым и дешевым способом и тем значительно повысить эффективность системы слоевого обрушения.
Совершенствование систем и способов разработки мощных пологопадающих пластов представляет собой одну из наиболее трудных и в то же время актуальных задач, стоящих перед угледобывающей промышленностью в настоящее время. Наиболее рациональной системой разработки такого рода пластов обычно считают разработку наклонными слоями с обрушением кровли, получившую широкое распространение в промышленности. Инженерный анализ показывает, что эта система не лишена недостатков. Вопрос создания рациональной системы разработки мощных пологопадающих пластов нельзя считать решенным. Рациональная система разработки мощных пологопадающих пластов должна предусматривать исключение в очистном забое стоечной воздвигаемой вручную крепи, а также использование большой мощности пласта. Среди возможных вариантов решений этой задачи особой простотой отличается система разработки мощных пологопадающих пластов с принудительным обрушением угля.
Наибольшие трудности в угольной промышленности представляет разработка мощных крутопадающих пластов. Разработка мощных пластов обычно вызывает большие трудовые затраты, значительный расход леса и влечет за собой большие потери угля, чем при разработке пластов средней мощности. Случаи самонагревания угля и подземных пожаров чаще происходят при разработке мощных пластов. Поэтому производятся значительные материальные затраты на проведение профилактических мероприятий и тушение пожаров, что увеличивает себестоимость угля и часто приводит к весьма значительным потерям полезного ископаемого. Крупным достижением советской горной техники является щитовая система проф. Н. А. Чинакала. Она получила широкое применение на шахтах Кузбасса. Решающим фактором, определившим высокую степень надежности работы щита проф. Н. А. Чинакала, быстрое и широкое внедрение этого щита в горную промышленность, является направление его движения вниз по падению пласта. Предлагаемая работа представляет попытку освещения вопросов, связанных с совершенствованием конструкции щитов и возможностью применения их при разработке крутопадающих весьма мощных пластов.
Актуальной задачей является создание и внедрение надежных и высокопроизводительных способов механизированного крепления очистных забоев. В статье приведены различные типы щитовой крепи для разработки тонких и средней мощности крутопадающих пластов полосами по падению: 1) секционная щитовая крепь; 2) П-образный щит; 3) Г-образный гибкий щит; 4) самотормозящий щит. Горизонтальное расположение очистного забоя и отработка пласта полосами по падению значительно облегчают создание простой и работоспособной щитовой крепи. С целью уменьшения нагрузки на элементы щита, уменьшения расхода металла и обеспечения наиболее надежной работы следует предпочитать гибкие щиты, состоящие из опорных рам или коротких секций (0,5—1,0 м), соединенных гибкой связью. При мощности пластов от 0,6—0,8 до 3,0—4,0 м наиболее целесообразно применение Г-образных щитов. П-образные щиты являются менее рациональными вследствие их чрезмерной громоздкости и трудного управления ими при опускании. Предлагаемая щитовая крепь может быть применена при разработке крутопадающих пластов мощностью от 0,6—0,8 до 3,0—4,0 м, при угле падения больше 50—55° и при боковых породах средней крепости и крепких.
В угледобывающей промышленности разработка мощных пластов представляет наибольшие трудности. В деле совершенствования методов разработки мощных крутопадающих пластов наиболее перспективным направлением следует считать совершенствование известных и создание новых систем, предусматривающих отработку пласта без разделения на слои с максимальным использованием естественных условий: большой мощности пласта, крутого падения и пр. Системы разработки мощных крутопадающих пластов без разделения на слои, в свою очередь, могут быть разделены на три группы: 1) системы, предусматривающие отработку пласта камерами (системы инженеров И. Н. Кознина, Г. А. Ломова и др.); 2) системы, предусматривающие разработку пласта полосами по падению или по восстанию (система профессора Чинакала, система ВУГИ); 3) системы, предусматривающие разработку пласта длинными столбами по простиранию (система инженера П. И. Кокорина и др.). Предлагаемая статья посвящена третьей группе систем, предусматривающих разработку мощных крутопадающих пластов длинными столбами по простиранию без разделения на слои. Эти системы отличаются наибольшей простотой, универсальностью и высокой эффективностью.
Основным недостатком существующих методов разработки тонких и средней мощности крутопадающих пластов угля является применение деревянной крепи в очистных забоях. Крепление очистных забоев производится исключительно ручным способом и представляет наиболее опасную, тяжелую и трудоемкую операцию. Так, трудовые затраты на крепление, доставку леса и управление горным давлением обычно составляют от 50 до 80% общих трудовых затрат в очистном забое (см. статью). Около двух третей чистого времени работы забойщик затрачивает на крепление. Если учесть еще лесодоставку и работы по управлению горным давлением (установку органной крепи и пр.), то суммарный расход времени на эти операции, включая крепление, составит приблизительно 80% общих трудовых затрат в очистном забое на добычу угля. В Донбассе превалирующее распространение получили отбойные молотки, что определяет значительно большую трудоемкость работ по отбойке угля. Поэтому работы, связанные с креплением и управлением горным давлением, здесь составляют приблизительно 50—60% общих трудовых затрат в очистном забое. Но в дальнейшем, в связи с внедрением комбайнов, удельный вес этих работ значительно увеличится и достигнет также 80—85%.
