Структура объема горноподготовительных работ

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Структура объема горноподготовительных работ

14.12.2019

В течение длительного времени (до 1975 г.) годовые объемы горноподготовительных работ на угольных шахтах интенсивно сокращались, несмотря на развитие подземной угледобычи. Так, в 1965 г, для добычи 430,9 млн. т угля было пройдено 9820 км подготовительных выработок, в 1975 г. для добычи 470,7 млн. т - 6843 км, а в 1988 г. для добычи 424,1 млн, т - 5584 км.

Сокращению объемов проведения подготовительных выработок способствовали интенсификация и концентрация горных работ, непрерывное совершенствование горного хозяйства шахт, внедрение прогрессивных систем разработки и схем подготовки выемочных полей. За годы десятой пятилетки число очистных забоев на шахтах сократилось с 4962 до 3120, или на 37,1%, а число подготовительных забоев - с 11218 до 7439, или на 33,7%. При этом в связи с концентрацией горных работ удельные объемы проведения подготовительных выработок снизились с 22,8 до 14,5 м/1000 т, или на 36,4%, а общие объемы - на 2987 км, или на 30,4%. Если учесть, что за этот период среднединамическая мощность разрабатываемых пластов увеличилась с 1,34 до 1,59 м, или на 19%, а длина лав возросла со 110 до 143 м, или на 30%, то сокращение числа подготовительных забоев и объемов горноподготовительных работ следует считать вполне правомерным с точки зрения обеспеченности шахт подготовленными к выемке запасами.

В 1976-1987 гг. объемы проведения подготовительных выработок продолжали сокращаться, однако менее интенсивно. За этот период при практически неизменившихся показателях мощности разрабатываемых пластов и длины лавы число, очистных забоев сократилось с 3101 до 2804, или на 9,6%, тогда как число подготовительных забоев уменьшилось с 7439 до 7148, или на 3,9%, при снижении общих объемов проведения с 6715 до 5634 км, или на 16,1%.

Анализ показывает, что при ожидаемых объемах подземной угледобычи и темпах совершенствования горного хозяйства шахт с учетом изменения соотношения объемов добычи из пластов различной мощности и углов наклона годовые объемы проведения подготовительных выработок в близкой перспективе стабилизируются на уровне 5500 км.

В настоящее время 73,9% общей протяженности проводимых выработок приходится на вскрывающие и подготавливающие выработки; на долю нарезных выработок приходится 19,3% общей протяженности; оставшийся объем (6,8%) составляют прочие выработки, главным образом сбойки, водосборники, ходки, выработки, проводимые вслед за очистным забоем. В перспективе соотношение объемов этих групп выработок также изменится в сторону повышения доли вскрывающих и подготавливающих выработок.

Установление объективных характеристик рациональных объемов применения основных технико-технологических решений, отражающих возможности научно-технического прогресса, связано с исследованием структуры объемов горноподготовительных работ.

Под структурой объемов горноподготовительных работ понимается систематизация объемов проведения вскрывающих, подготавливающих, нарезных и прочих выработок по факторам, определяющим использование основных средств механизации и трудоемкость проходческих работ.

К числу факторов, формирующих структуру объемов горноподготовительных работ, относят угол наклона выработки; ее площадь сечения или мощность пласта, направление проведения (вверх-вниз), характер забоя (угольный, смешанный, породный), степень присечки. прочность и абразивность пород, проектную протяженность выработки. Перечисленные факторы обусловливают конструктивные особенности используемых проходческих машин и, таким образом, ограничивают условия и объемы их применения: от прочности и абразивности пород зависят тип режущего инструмента и специфика конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов, бурильных и погрузочных машин; площадь и форма сечения выработок отражаются на габаритах, массе конструкций и их энерговооруженности; от угла наклона и направления проведения выработки зависит ходовая часть конструкций, необходимость в специальных приспособлениях для их подвески или удержания в процессе работы; проектная протяженность выработки ограничивает область эффективного использования технологических схем проведения подготовительных выработок.

Все эти факторы отражаются также на технической и эксплуатационной производительности машин, их надежности, а следовательно, на затратах механизированного труда. Кроме того, они влияют и на трудовые затраты проходчиков, выполняющих немеханизированные операции, и, таким образом, на общую трудоемкость и стоимость проведения подготовительных горных выработок. Поэтому при систематизации объемов проведения горных подготовительных выработок учитывают конкретные диапазоны изменения влияющих факторов, определяющих области применения и результаты использования основных средств механизации горнопроходческих работ.

Так, диапазоны изменения углов наклона выработок обусловливают использование:

а = 0 — + 3° - электровозной откатки;

а = ±3,1 — ±10° - оборудования на гусеничном и пневмоколесном ходу;

а = + 10,1 — + 18° средств конвейерного транспорта и канатной откатки;

а = 18,1 — 35° - оборудования с распорно-шагающей предохранительной крепью;

а больше 35,1° — буровых машин;

а = 18,1 — -35°-грейферных и скреперных погрузчиков в сочетании со скипами.

Диапазоны прочности присекаемых пород определяют применение:

осж < 60 МПа - комбайнов избирательного разрушения легкого типа с энергоемкостью разрушения до 10,8 МДж/м3;

осж = 61 — 80 МПа - комбайнов избирательного разрушения среднего и тяжелого типов с энергоемкостью разрушения 21,6 Мдж/м3;

осж = 81 — 120 МПа - комбайнов сплошного разрушения с энергоемкостью 36 Мдж/м3 и более;

осж больше 120 МПа - буровзрывной отбойки горной массы.

Диапазоны абразивности присекаемых пород обусловливают использование:

а < 15 мг - резцового инструмента;

а = 15,1 — 35 мг - шарошечного инструмента; а > 35 мг - средств буровзрывной отбойки.

Диапазоны протяженности проводимых выработок определяют эффективное использование:

L больше 150 м - комбайнов избирательного разрушения легкого типа;

L > 250 м - комбайнов избирательного разрушения среднего и тяжелого типов;

L больше 1000 м - комбайнов сплошного разрушения.

Диапазоны изменения площади сечения выработок в проходке Sпр или мощности пласта m отражаются на возможности размещения различных типов комбайнов, бурильных установок, погрузочных машин в сочетании с транспортным оборудованием; нарезных и буровых машин. Эти параметры рационально систематизировать следующим образом:
Структура объема горноподготовительных работ

Систематизируя объемы проведения подготовительных горных выработок, учитывают их номенклатуру, принятую в официальных формах статистической отчетности шахт, производственных объединений и министерств (форма 25 ТП). При этом конкретные диапазоны влияющих факторов учитывают по следующим группам выработок: вскрывающие и подготавливающие, прочие (без нарезных), нарезные.

Структуру объемов горноподготовительных работ исследуют в ИГД им. А.А. Скочинского совместно с бассейновыми научно-исследовательскими институтами периодически - один раз в пятилетие.

Результаты последних исследований (на начало двенадцатой пятилетки) характеризуются следующими данными.

Из общего объема проведения 5921 км на выработки, где требуется погрузка торной массы, приходится 5010 км (84,6%); оставшийся объем работ (911 км, или 15,4%) погрузки горной массы не требует.

В общем объеме проведения значительную часть составляют горизонтальные выработки - 3215 км, или 54,3%; объем проведения наклонных выработок - 2706 км (45,7%), в том числе с углом наклона 3-10° - 1084 км (18,3%) и более 35° - 983 км (16,6%); значительно меньшие объемы - 456 (7,7%) и 183 км (3,1%)-соответственно приходятся на выработки с углом наклона 11-18 и 19-35°.

По характеру забоя общий объем проведения выработок распределяется следующим образом: по углю 2588 км (43,7%), смешанным забоем 2670 км (45,1%) и по породе 663 км (11,2%),

Из 2670 км выработок, проводимых смешанным забоем, 562 км (9,5%) пройдено с присечкой породы прочностью осж < 60 МПа; 1374 км (23,2%)-с oсж < 80 МПа; 622 км (10,5%)-с. осж < 120 МПа; 112 км (1,9%)-с осж больше 120 МПа.

Из 663 км выработок, проводимых по породе, 308 км (5,2%) пройдено по породе с осж < 80 МПа, 355 км (6%) - по породе с осж < 120 МПа.

Из 2588 км выработок, проводимых по углю, 1581 км (26,7%) пройдено проектной длиной до 150 м, в том числе 634 км (10,7%) - проектной длиной до 50 м, 260 км (4,4%) - проектной длиной 51—100 м, 687 км (11,6%) - проектной длиной 101-150 м, 1006 км, (17%) - проектной длиной более 150 м. Из выработок, проводимых смешанным забоем и по породе, 497 км (8,4%) пройдено проектной данной до 250 м и 2836 км (47,9%) - проектной данной более 250 м.

Из всех вскрывающих, подготавливающих и прочих (без нарезных) выработок наибольший объем 2108 км (35,6%) составили выработки площадью сечения 8,1-12 м2 в проходке. Объем выработок площадью сечения до 6; 6,1-8; 12,1-14; 14,1-16 м2 и более составил соответственно 332 км (5,6%); 444 км (7,5%); 787 км (13,3%); 450 км (7,6%) и 166 км (2,8%).

Основной объем нарезных выработок 1034 км (17,5%) проводят по пластам мощностью 0,71-1,2 и более 1,6 м; остальной объем 127 км (2,1%) - по пластам мощностью до 0,7 м и 171 км (2,9%) - по пластам мощностью 1,21-1,6 м.

Полученные в разные периоды исследования результаты позволяют проследить динамику структуры объемов горноподготовительных работ во времени, тенденции ее изменения с учетом характеристик факторов, обусловливающих перспективы развития научно-технического прогресса.

На основе анализа динамики структуры объемов горноподготовительных работ выявлены следующие тенденции: возрастание доли протяженности вскрывающих и подготавливающих выработок; доли наклонных выработок и выработок, проводимых смешанным забоем, относительно общей протяженности; увеличение средней площади сечения подготовительных выработок; рост коэффициента присечки и прочности вмещающих пород.

Первая тенденция сопряжена со значительным уменьшением (на 18,3%) протяженности прочих и нарезных выработок в результате широкого распространения бесцеликовой отработки пластов, долевое участие которой в общем объеме добычи из действующих очистных забоев в 1975 г. составляло 24,2%, в 1980 г. - 51,5%, а в 1988 г. - 67,5%. Ликвидация значительных объемов проведения просеков и печей различного назначения привела к сокращению доли прочих и нарезных выработок с 40,3 (1975 г.) до 36,1 (в 1980 г.) и до 30,6% (1988 г.) и к соответствующему возрастанию (с 59,7 до 63,9 и до 69,4%) доли вскрывающих и подготавливающих выработок.

Вторая тенденция отчасти связана с ликвидацией горизонтальных просеков при бесцеликовой отработке пластов, применяемой при столбовых системах разработки по простиранию, и особенно с широким распространением прогрессивного погоризонтного способа подготовки и столбовых систем разработки по восстанию (падению), доля которых в 1975 г. составляла 10,5%, в 1980 г. 17,5%, а в 1988 г. - 18,7% общего объема добычи из очистных забоев. При этом доля протяженности проводимых наклонных вскрывающих и подготавливающих выработок возросла соответственно с 11,5 до 15,3 и 17,5% (в том числе проводимых сверху вниз с 6,5 до 8 и 9,8%), в связи с чем увеличилась общая доля наклонных выработок (с 41,4 до 44,6 и 45,7%), главным образом с углами наклона до 18° (с 20,1 до 24,2 и 26%).

На сокращении доли протяженности проводимых горизонтальных выработок в определенной степени сказывается и увеличение объемов подготовки уклонных нолей по временным схемам.

Продолжает увеличиваться средняя площадь сечения проводимых выработок в свету (1975 г. - 6,2 м2, 1980 г. - 6,7 м2 и в 1988 г. - 7,8 м2). Это объясняется увеличением средних площадей сечения вскрывающих и подготавливающих выработок (соответственно с 7,7 до 8,4 и 9,4 м2) с целью повторного использования выемочных выработок при бесцеликовой отработке пластов (с 5,1 до 20,5 и 28,3% объема добычи из действующих очистных забоев), обеспечения возможности выхода выемочных механизированных комплексов на штреки, повышения уровня конвейеризации транспорта но горизонтальным выработкам (с 15,2 до 17 и 25%).

Доля протяженности проводимых вскрывающих и подготавливающих выработок площадью сечения вчерне до 6 и 6,1-10 м2 снизилась соответственно с 4 и 28,5% в 1975 г. до 2,8 и 24,5% в 1980 г, и до 2 и 20,7% в 1988 г. В то же время доля протяженности проводимых выработок площадью сечения 10,1-12 м2, 12,1-16 м2 и более увеличилась соответственно с 15,2; 10 и 2% до 18,1; 16,8 и 1,7% и до 21,3; 22,1 и 3%.

Несмотря на то, что основные запасы, угля приходятся на топкие и весьма тонкие пласта, доля добычи угля из пластов мощностью до 1,2 м с 1975 до 1980 г. несколько сократилась (31,8 и 30,2%); в дальнейшем намечается увеличение этой доли до 31,4%. Вследствие этого долевое участие протяженности проводимых выработок на пластах мощностью до 1,2 м увеличилось с 11,9% в 1975 г. до 12,5% в 1980 г. и 12,7% в 1988 г.; на пластах мощностью более 1,2 м оно снизилось соответственно с 18,1 до 15,1 и 14,9%.

Долевое участие протяженности выработок, проводимых по углю, смешанным и породным забоями, составляло соответственно: в 1975 г. - 47,7; 39.9 и 12,4%, в 1980 г. - 44,9; 43,4 и 11,7% и в 1988 г. - 43,7; 45,1 и 11,2%.

Увеличение площадей сечений выработок, особенно вскрывающих и подготавливающих, привело к существенному повышению доли выработок, проводимых смешанным забоем, и степени присечки вмещающих пород (соответственно 39,9; 43,4 и 45,1%). Смешанным забоем выработки проводят в основном по вмещающим породам с о < 80 МПа, причем их доля увеличилась с 17,4% в 1975 г. до 21,5% в 1980 г. и 23,2% в 1988 г. Возросло до 10,5% долевое участие выработок, проводимых по породам с осж < 120 МПа, из-за налитая выработок, проводимых по породам с осж < 60 МПа.

Долевое участие выработок с породным забоем также изменяется в сторону повышения средней прочности пород: доля выработок, проводимых по породам с осж < 60 МПа и осж < 80 МПа, снизилась соответственно с 1,9 и 6,4% в 1975 г. до 1 и 5,2% в 1980 г. и 0.7 и 4,5% в 1988 г., а по породам с осж < 120 МПа и осж больше 120 МПа увеличилась с 3,2 и 0,8% до 4,4 и 1,1, 4,6 и 1,4%.

Данные, характеризующие динамику структуры объемов горноподготовительных работ, приведены в табл. 1.4. Здесь же приведены параметры структуры объемов на близкую перспективу, установленные методами технологического прогнозирования и экстраполяции временных рядов. Первый метод предполагает использование данных об ожидаемых объемах добычи угля, их распределении по применяемым системам разработки, схемам раскройки шахтных полей и удельным объемам проведения выработок. Второй метод основан на выделении устойчивых трендов относительных характеристик структуры объемов ТПP во времени, при этом оценку объемов производят в предположении сохранения тенденций их изменения.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: