Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Селективная выемка угольных пластов роторными экскаваторами

09.12.2019

Роторные экскаваторы в наибольшей степени приспособлены для раздельной (селективной) выемки угля из пластов сложного строения, особенно экскаваторы с повышенными усилиями резания. Использование таких экскаваторов на добыче угля открытым способом позволяет: отказаться от ведения буровзрывных работ; исключить случаи отгрузки кусков угля размерами, превышающими установленные ГОСТом; упростить подготовку топлива на электростанциях благодаря ликвидации процесса дробления и др. Благодаря этим и другим преимуществам роторные экскаваторы на выемке угля на разрезах получают все большее распространение. В частности, на угольных разрезах бывшего СССР в 1990 году роторными экскаваторами добывалось 47,3% угля (149 млн т), в том числе по производственным объединениям: Красноярскуголь — 78,5% (44,7 млн т), Boстсибуголь — 52% (19,6 млн т), Приморскуголь — 52,1% (6,9 млн т), Башкируголь — 93,5% (3,9 млн т), Экибастузуголь — 88,9% (71,9 млн т), Александрияуголь — 31,9% (2,1 млн т). Технологические схемы раздельной выемки угля в достаточной мере отражены в горнотехнической литературе, учебнике В.В. Ржевского. К настоящему времени накоплен значительный опыт по селективной разработке сложных пластов роторными экскаваторами на угольных разрезах.

В наибольшей мере опыт выемки угля при разработке сложноструктурных угольных пластов накоплен на разрезах Экибастузского бассейна, где в последние 12-15 лет работниками производства с привлечением научных и проектных институтов были разработаны рациональные технологические схемы и организация работ при селективной разработке пластов роторными экскаваторами.

Особенностью разработанной технологии является предварительное ослабление угольного массива буровзрывным способом перед разработкой его роторными экскаваторами. При взрыве угольный массив «встряхивается», происходит расширение трещин между структурными блоками, но структура массива сохраняется. Угольный массив по структурно-прочностным показателям разделен на четыре типа (табл. 4.1).

Угольный массив I типа отрабатывается без взрывного рыхления. Для II, III и IY типов угольного массива экспериментальным путем установлены значения удельного расхода BB, обеспечивающие допустимое удельное сопротивление резанию (0,8-1 МПа). Бурение осуществляется буровыми станками шнекового бурения с диаметром скважин 150-160 мм. В зависимости от крепости массива расстояние между скважинами и рядами скважин колеблется от 3 до 9 м. Для равномерного ослабления массива по высоте уступа заряды рассредотачиваются на 2-3 части. При наличии крепких мощных породных прослойков заряды располагают в них или в непосредственной близости от них, чтобы они охватывались зонами эффективного дробления. Значения параметров буровзрывных работ при высоте уступа 16 м приведены в табл. 4.2. С целью исключения нарушения структуры забоев применяют диагональные схемы короткозамедленного взрывания с использованием детонирующего шнура.

На разрезах Экибастузского бассейна были разработаны и внедрены эффективные технологические схемы отработки забоев, учитывающие угол залегания пластов и ширину отрабатываемого блока:

• из одного положения оси передвижения экскаватора;

• с использованием эффекта управляемого обрушения, из одного положения оси передвижения экскаватора;

• из двух положений оси передвижения экскаватора.

Первая из этих схем применяется в забоях нормальной ширины при углах залегания пластов от 0 до 40°, вторая и третья схемы — при углах залегания пластов от 40 до 80°.

При первой схеме при работе экскаватора из одного положения оси передвижения (рис. 4.5) селективная выемка угольных и породных пачек (комплексов) пласта осуществляется в основном путем выборочной и последовательной отработки забоя с погрузкой угля или породы в угольный или породный составы. При высоте уступа, равной максимальной высоте экскаватора, верхний слой, равный 0,7 диаметра роторного колеса, вынимается вертикальными стружками, а остальные слои — горизонтальными стружками до встречи с породными прослойками или с угольной пачкой, что позволяет существенно (на 15-20%) повысить производительность экскаватора (по сравнению с отработкой вертикальными стружками). Если выемка верхних слоев вертикальными стружками (при небольшой их мощности) приводит к большим потерям и разубоживанию угля, то выемку всех слоев осуществляют горизонтальными стружками. Угольные пачки и породные прослойки вынимаются последовательно и грузятся в угольный или породный состав. При использовании экскаваторов SRs(k)-470 и ЭРП-1250 погрузка осуществляется на один железнодорожный путь (возможно и на два), а в случае использования экскаваторов SRs(к)-2000 и ЭРШРД-5000 — на два железнодорожных пути. На один из них при необходимости под погрузку подается угольный, а на другой — породный состав. В тех случаях, когда наблюдается частое переслаивание угольных пачек и породных прослойков малой мощности (менее 1-1,5 м), а зольность горной массы превышает допустимую, выемка слоев осуществляется вертикальными стружками с погрузкой горной массы в породные составы.
Селективная выемка угольных пластов роторными экскаваторами

В технологической схеме с использованием управляемого обрушения массива отработка пластов с углом падения 40-80° заключается в том, что отработка части забоя, примыкающей к откосу уступа, производится при последовательном управляемом обрушении отдельных слоев массива, предварительно ослабленного взрывом при максимальном использовании параметров роторного экскаватора (рис. 4.6). Однако при выемке крепких углей и небольшом угле откоса уступа (40-50°) производительность роторного экскаватора уменьшается при отработке выполаживающегося участка каждого слоя, а также примыкающего к боковому откосу участка верхнего слоя. Для обеспечения нормальной производительности экскаватора в таких случаях необходимо чередовать неполный поворот роторной стрелы в обе стороны с последующим полным поворотом. Кроме того, для обеспечения нормального процесса экскавации предельный угол поворота экскаватора в плане в сторону выработанного пространства (по нижнему слою) принимается не более 25-30°, так как при больших углах происходит выталкивание угля роторным колесом за пределы заходки и производительность экскаватора уменьшается.

Селективная выемка угля ведется с двух положений оси передвижения экскаватора. С первого положения (на максимальном расстоянии от железнодорожного пути) отгружается уголь (или порода), расположенный на откосе уступа со стороны железнодорожного пути. Co второго положения производится выборочная отработка остальной части уступа. Выемка прослойков ведется, как правило, по всей высоте уступа.

Технологическая схема отработки уступа с двух положений оси передвижения роторного экскаватора (рис. 4.7) применяется на некоторых участках разрезов, где угольные пласты падают под углом 80° (падение в сторону выработанного пространства). При угле откоса уступа более 60° происходит подрезка слоев, которые сползают и обрушаются по плоскостям напластования. Обрушение слоев происходит в момент их экскавации, что часто приводит к повреждению экскаваторов. Для предотвращения обрушений необходимо, чтобы угол откоса уступа был равен углу падения слоев. Однако применяемые роторные экскаваторы не в состоянии обеспечить заоткоску уступа под углом менее 60° без значительного уменьшения высоты уступа (в 2 раза) или ширины заходки. В связи с этим была разработана технологическая схема селективной выемки угля торцовым забоем нормальной ширины с двух положений оси передвижения экскаватора. В случае селективной выемки угля отработка уступа производится в следующем порядке. С положения II оси передвижения экскаватора отгружается уголь (или порода), расположенный со стороны железнодорожного пути. Затем с положения I отрабатывается верхняя часть уступа. После этого экскаватор снова перемещается в положение II и отрабатывает нижнюю часть уступа. Снижение производительности экскаватора из-за уменьшения угла откоса уступа и дополнительных перемещений компенсируется сокращением аварийных простоев, вызванных обрушением откоса уступа. Часовая производительность экскаватора при выемке с двух положений на 8-12% выше, чем при работе с одного положения. При этом зольность товарного угля уменьшается на 15%. Эта схема применяется при отработке угольного массива, не требующего буровзрывного рыхления и имеющего удельное сопротивление резанию не более 0,8 МПа.

Внедрение рассмотренных выше технологических схем разработки позволило снизить потери и разубоживание угля.

Качественная селективная отработка угольных забоев на разрезах Экибастузского бассейна осуществляется на основе внедрения в практику работы геолого-технологических карт отработки забоев. Геолого-технологические карты составляются на очередные сутки по каждому экскаваторному забою. В них отражаются результаты предварительного бороздового опробования уступным пробоотборником УП-2М и ежесуточной геологической зарисовки забоя.

Технологическая часть карты разрабатывается технологом на основе имеющегося опыта и ранее выполненных исследований. В ней для каждого забоя указываются параметры заходки, расположение экскаватора относительного железнодорожного пути, структура забоя, зольность товарного угля, мощность и угол залегания угольных и породных прослойков, способы отработки, объемы, технология выемки угля и породы и их погрузки за смену и сутки. Руководствуясь этой картой, машинист экскаватора обеспечивает надлежащее качество отработки экскаваторного блока (захводки).

Совершенствование схем селективной разработки крепких каменных углей возможно на основе внедрения безвзрывного способа ослабления массива посредством нагнетания в скважины специально разработанных для этих целей составов, а также посредством применения экскаваторов с необходимыми усилиями копания. Созданные для этих целей отечественные экскаваторы отличаются достаточной статической и динамической прочностью несущих конструкций и основных механизмов, обеспечивают заданную кусковатость угля. Их рабочее оборудование приспособлено для селективной выемки.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: