Основной и вспомогательный транспорт подготовительных выработок

В функции транспорта при проведении подготовительных выработок входят обеспечение приема горной массы от средств погрузки и ее транспортировка по проводимой выработке (основной транспорт); своевременное снабжение подготовительных забоев материалами и оборудованием, при необходимости доставка людей по выработке к забою и обратно (вспомогательный транспорт).

Специфика проходческих работ определяет наличие двух зон действия основного и вспомогательного транспорта в проводимой подготовительной выработке: от устья выработки до призабойной зоны и в самой призабойной зоне (зона работы и маневров проходческого оборудования).

Транспорт горной массы (основной транспорт) по выработкам представлен следующими видами:

- конвейерным (специальные проходческие конвейеры, полустационарные и стационарные, преимущественно ленточные телескопические конвейеры, скребковые конвейеры);

- рельсовым (локомотивный, с канатной откаткой);

- самоходным (грузовые электрокабельные вагоны на пневмошинном ходу).

Вспомогательный транспорт при основном конвейерном может быть представлен монорельсовыми подвесными и напочвенными дорогами, самоходным транспортом, а также рельсовым с канатной откаткой. При рельсовом или самоходном основном транспорте он выполняет и функции вспомогательного транспорта.

Призабойную доставку горной массы осуществляют следующими видами транспорта;

- рельсовым (локомотивная, канатная и ручная откатка с использованием забойных средств обмена; плит - разминовок, перекатных платформ, переносных съездов;

- конвейерным (скребковые, ленточные телескопические конвейеры); комбинированным (проходческие перегружатели, бункер-перегружатели);

- самоходным (электрокабельные самоходные вагоны и погрузочные машины с боковой разгрузкой, используемые как доставочные, погрузочно-транспортные средства.).

Расширение объемов применения механизированных комплексов и столбовых систем разработки с лавами, подвигаемыми по падению-восстанию, привело к увеличению объема пластовых выработок с наклонным и знакопеременным профилем. Поскольку величина уклона и его знакопеременность исключают применение локомотивной откатки, расширяется применение конвейерного транспорта. Доля конвейерных линий на шахтах Минуглепрома России в 1988 г. составила 45,9% в горизонтальных выработках и 51,6% в наклонных против 38,4 и 43,1% в 1980 г.

Первый отечественный ленточный телескопический конвейер для проходческих работ 1ЛТП-80 (рис. 2.6) был создан специалистами ИГД им. А.А. Скочинского, Донгипроуглемаша и Александровского машиностроительного завода. С 1981 г. конвейер выпускают серийно.

Конвейер работает в комплексе стхроходческими комбайнами избирательного и сплошного разрушения, оборудованными маслостанциями. Он предназначен для транспортировки горной массы от комбайнов по прямолинейным в плане горным выработкам площадью сечения не менее 8 м2 с углами наклона от -10 до +10°, в шахтах, опасных по газу или пыли, в том числе сверхкатегорных.

Телескопические конвейеры 1ЛТП-80, используемые при проведении транспортных выработок, по завершении работ могут оставаться в тех же выработках для транспортирования угля из очистных забоев.

Телескопическое устройство позволяет периодически удлинять конвейер до 45 м без увеличения длины ленты, шаг удлинения 2,85 м. Наращивание ленты конвейера на 45 м осуществляется за 4-5 часов в ремонтную смену.

Принятый в отрасли принцип преемственности видов транспорта обусловливает применение при проведении подготовительных выработок полустационарных ленточных конвейеров типа 1ЛТ-80, 1ЛТ-100.

Ниже приведены технические характеристики конвейеров, применяемых при проведении выработок.

Распространение конвейерного транспорта в качестве основного вызвало необходимость использования специальных средств вспомогательного транспорта: подвесных и напочвенных монорельсовых дорог с канатной и дизельной тягой и самоходного оборудования.

Использование того или иного типа подвесной монорельсовой дороги с канатной тягой определяется возможностью обеспечения транспортировки грузов и перевозки людей одной установкой на полную длину выработки. Для дизельных локомотивов существуют ограничения по площади сечения выработки и условиям проветривания.

Монорельсовые дороги, применяемые для транспортировки грузов и перевозки людей в подготовительных выработках угольных шахт, непрерывно совершенствуются, увеличивается грузоподъемность и расширяется область их применения по дальности доставки и возможному углу наклона выработки. Ниже приведены технические характеристики выпускаемых в настоящее время и вновь создаваемых монорельсовых дорог.

Дороги подвесные монорельсовые типа ДМК, предназначенные для транспортировки материалов, оборудования и перевозки людей по участковым безрельсовым, конвейеризированным выработкам шахт, работают по схеме откатки транспортных сосудов замкнутым тяговым канатом по монорельсу из двутавра, подвешенному к крепи выработки.

Дороги напочвенные канатные типа ДКН используют для доставки вспомогательных материалов, оборудования, горной массы и перевозки людей по участковым горным выработкам, имеющим рельсовые пути переменного профиля с уклоном до +20°. Тяговый канат замкнутый.

Дороги напочвенные грузовые ДНГ предназначены для транспортировки материалов по выработкам с переменным профилем и технологически увязаны с общешахтным рельсовым транспортом, что обеспечивает бесперегрузочную доставку материалов к забою. Работа дороги ДНГ осуществляется по Челноковой схеме.

Монорельсовые дороги с подвесными дизелевозами применяют в шахтах, опасных по газу или пыли, при обеспечении установленных норм разжижения выхлопных газов, температуры воздуха 2-35 °С и запылённости не выше 100 мг/м3.

Выработки малой протяжённости являются областью эффективного применения самоходного транспорта. В объединении «Карагандауголь» на проведении наклонных породных выработок малой протяженности успешно применяют самоходные вагоны 5ВС-15 (5ВС-15м). Самоходный вагон состоит из пневмоколесной ходовой части со всеми ведущими и управляемыми колесами и установленного на нем бункера-кузова, в днище которого вмонтирован двухцепной конвейер (рис. 2.7). Управляют вагоном из двухпозиционной кабины, расположенной у разгрузочного торца вагона. Вагон получает питание по гибкому кабелю, который при движении атоматически наматывается на кабельный барабан. Откатку горной массы вагоном осуществляют по Челноковой схеме без разворотов машины в выработке. Задним бортом вагон обращен к забою, передней (открытой) частью к разгрузке. При разгрузке кузов вагона может подниматься на высоту 1,4 м. Ниже приведена техническая характеристика применяемых при проведении выработок самоходных вагонов.

Самоходные вагоны могут работать в комплексе с проходческими комбайнами типа ГПКС, 4ПП-2, погрузочными и буропогрузочными машинами при проведении малопротяженных наклонных и протяженных, но искривленных в плане горизонтальных выработок. Опыт применения смоходных вагонов на шахтах ПО «Карагандауголь», свидетельствующий об увеличении производительности труда и скорости проведения выработок, позволяет рекомендовать широкое применение таких вагонов.

Для транспортировки вспомогательных грузов и перевозки людей за рубежом широко используют напочвенные и монорельсовые дороги.

Применение лучших образцов напочвенных дорог полностью исключает случаи схода состава с путей благодаря специальному профилю путей и использованию высокопрочных материалов для всех ответственных элементов дорог. Кроме того, напочвенные дороги, например фирмы «Шарф» (ФРГ) характеризуются простотой конструкции, низкой трудоемкостью монтажа-демонтажа и эксплуатации, высокой пропускной способностью и возможностью работы на искривленных и сильно наклонных трассах, максимальной унификацией приводов напочвенной дороги с приводами монорельсовых дорог.

Одной из областей применения напочвенных дорог являются проводимые и эксплуатируемые выемочные выработки. При этом в качестве погрузочно-транспортного средства, принимающего материал от напочвенных дорог и доставляющего его непосредственно в забой, широко используют маневровые тележки этой же фирмы (типа отечественных 4ПТ-1, ГТ4, ТМ-3, УПТ, ГТУ).

По сравнению с напочвенными дорогами эксплуатация монорельсовых подвесных дорог не зависит от характера почвы выработки, а перегрузка материалов облегчается благодаря использованию кран-балок. Однако если на шахтах ФРГ ранее преобладали монорельсовые подвесные дороги с канатной тягой, то теперь около половины таких дорог оборудовано локомотивами, преимущественно дизельными.

При необходимости дорогу оборудуют гидравлическими подъемными балками с приводом от дизельного локомотива. Область применения дизельных тележек с фрикционными вулколановыми колесами ограничивается углом наклона трассы, равным 20°. Для более крутых трасс и трасс с сильным загрязнением ходовых рельсов (или отдельных их участков) пылью и влагой используют комбинированный привод зубчато-фрикционного колеса.

В России с 1982 г. успешно работает одна дизельная монорельсовая дорога 2ДМД конструкции «Донгипроуглемаша» (шахта «Западная Капитальная» объединения «Ростовуголь»).

Аккумуляторные монорельсовые дороги на шахтах ФРГ впервые появились в 1977 г. (одна дорога), в конце 1986 г. их число составило 44 шт.

Аккумуляторный локомотив представляет собой тягач, состоящий из приводной части с двумя приводными механизмами, двух кабин для водителей, батареи и гидравлической установки, обеспечивающей торможение локомотива, прижатие приводных фрикционных колес и работу подъемного механизма (подъемных балок).

Предпосылками для создания аккумуляторных локомотивов явились возможности преодоления уклонов до 10° (местами 14°) более экономично, чем дизельными локомотивами; быстрой смены батарей, их зарядки в подземных условиях; применения аккумуляторных локомотивов в выработках с содержанием метана в рудничной атмосфере до 1% (а по специальным разрешениям горного надзора и до 1,5%).

Основной и вспомогательный призабойный транспорт. Характерной особенностью применения средств основного и вспомогательного призабойного транспорта является их эксплуатация в непосредственной близости от забоя (до 40 м) в условиях насыщенности выработки персоналом и высокой загроможденности различным проходческим оборудованием. Функции основного призабойного транспорта заключаются в передаче разрушенной горной массы от средства погрузки на средство транспортировки ее по выработке, а вспомогательного призабойного транспорта - в передаче грузов массового назначения и единичных грузов от места временного складирования у призабойной зоны до места их потребления.

В качестве средств основного призабойного транспорта можно использовать подвесные и напольные перегружатели, скребковые конвейеры, машины с боковой разгрузкой ковша МПК-3, МПК-2, грузовые самоходные вагоны 5ВС-15М, BC-15Э, скреперные погрузчики и др.

При применении рельсового транспорта по горизонтальным выработкам в призабойной зоне оборудуют пункт для одиночного обмена вагонеток или осуществляют групповой обмен вагонеток при помощи перегружателей или бункер-поездов.

Для обеспечения передачи разрушенной горной массы от средства погрузки на ленточный конвейер без применения обособленно работающего промежуточного призабойного средства используют телескопический проходческий конвейер 1ЛТП-80, особенностью которого является наличие мостового перегружателя, позволяющего осуществлять технологическую связь средства погрузки с конвейером без введения в транспортную цепочку обособленных средств.

Наиболее острым в отрасли является положение со вспомогательным призабойным транспортом, неудовлетворительное состояние которого обусловливает высокие трудовые затраты на доставку материалов (до 20% общих затрат на проведение выработок) и уровень ручного труда (до 100%). Повышенный травматизм в призабойной зоне также вызван отсутствием средств механизации доставки материалов и погрузочно-разгрузочных работ.

Если вопрос создания средств вспомогательного призабойного транспорта для проведения горизонтальных выработок решен хотя бы частично (ограниченное серийное производство подъемных устройств - тали ТЭВ-2, подъемника ПЭ, подвесных грузовых тележек ТГП-2,5), то для проведения наклонных выработок имеются лишь разработки на уровне технического задания или опытных образцов.

Создаваемые средства призабойного вспомогательного транспорта являются оборудованием многоцелевого назначения. Выполняя основные работы по доставке материалов до мест потребления, они в зоне своего функционирования могут использоваться также на ряде других немеханизированных работ, например при монтаже-демонтаже секций скребковых и ленточных конвейеров, подвеске трубопроводов, перемещении средств пылеулавливания и др. После проведения выемочных выработок эти средства могут быть оставлены в выработке и использованы для работы в призабойной зоне очистных забоев. Некоторые из них, например монорельсовые маневровые тележки, могут успешно использоваться на трассах следования материалов в очистные и подготовительные забои при перегрузке этих материалов на стационарных или полустационарных перегрузочных пунктах.

В отличие от традиционных средств вспомогательного транспорта (тали, подъемники и др.) создаваемые средства более маневренны и обладают более высоким диапазоном применимости по углу наклона и изменению направления обслуживаемой трассы. Например, обладая высокой маневренностью, самоходные пневмоколесные транспортные средства могут применяться в выработках с углом наклона +12°, а монорельсовые маневровые тележки - преодолевать уклоны до +25° и перемещаться по трассе с радиусом закругления монорельсового пути в горизонтальной плоскости 4 м, в вертикальной 10 м и более,

К настоящему времени созданы или находятся в стадии разработки два основных вида средств вспомогательного призабойного транспорта: дизельный самоходный тягач на пневмошинном ходу TFЛ-1 с комплексом навесного оборудования (ТГЛК) и монорельсовые маневровые тележки УПТ-1, ТМ-3, ГТУ с электрогидравлическим приводом (рис. 2.8).

Помимо указанных средств функции маневрового вспомогательного призабойного транспорта могут выполнять грузовые самоходные вагоны типа BC на пневмошинном ходу, погрузочные машины с боковой разгрузкой ковша на гусеничном ходу типа M ПК с электроприводом и погрузочно-транспортные машины на пневмошинном ходу с пневматическим приводом.

Основной производственной и научно-технической задачей эффективного использования новых средств призабойного транспорта при проведении горных выработок является технологическая взаимоувязанность, работы участковых средств доставки материалов и других грузов с работой средств призабойного транспорта в местах передачи грузов с одного вида транспорта на другой и обеспечение их дальнейшей транспортировки к месту потребления по загроможденной проходческим оборудованием выработке. Вместе с тем к современным средствам призабойного транспорта, особенно к тем, которые возможно использовать на перегрузочных пунктах, предъявляются требования по грузоподъемности, которая не должна быть ниже массы единичной упаковки параметрического ряда пакетированных грузов.

Одним из важных вопросов применения призабойных вспомогательных средств является их технологическая взаимоувязанность со вспомогательным участковым транспортом, представленным, как правило, монорельсовыми и напочвенными дорогами.

При использовании монорельсовых маневровых тележек участковая дорога должна передать груз, а маневровое средство принять его и по мере необходимости доставить к месту потребления. Технология стыковки участковых дорог и монорельсовых маневровых тележек, разработанная НПО «Углемеханизация» совместно с ИГД им. А.А, Скочинского, позволяет решить эту задачу с учетом конструктивных особенностей и технических характеристик монорельсовых и напочвенных дорог и создаваемых маневровых тележек ТМ-3, УПТ-1, ГТУ. Разработанные схемы учитывают знак угла наклона выработки (однозначный или знакопеременный уклон) и расположение привода дороги верхнее или нижнее.

На рис. 2.9 показана схема совместной работы монорельсовой дороги типа ДМКУ с нижним расположением привода и маневровой тележки ТМ-3, Площадь сечения обособленной выработки арочной формы принята исходя из размеров контейнеров и доставляемого оборудования. Концевой блок монорельсовой дороги находится между кровлей и монорельсом. Его устанавливают на расстоянии не менее 8 м от конца зоны действия дороги. В зоне действия маневровой тележки поддерживающие устройства монорельсовой дороги (блоки роликов) не устанавливают. При этом маневровую тележку используют для периодического наращивания монорельсовой дороги (механизированная доставка элементов дороги к месту монтажа, перемещение концевого блока дороги, удлинение ее тягового каната).

Применение маневровых тележек в качестве призабойного транспортного средства позволяет значительно снизить уровень тяжелого ручного труда при снабжении подготовительных забоев материалами и другими грузами и уменьшить трудоемкость доставки в 2-3 раза.

В настоящее время область применения машин такого класса определена недостаточно полно. Однако испытания опытных образцов I титана ТГЛK с платформой и комплексом навесного оборудования на шахтах «Тентекская» и «50-летия Октябрьской революции» объединения "Карагандауголь» уже позволяют сделать вывод о технической целесообразности применения и достаточной технологической взаимоувязанности высокоманевренных самоходных машин с автономным приводим, работающих в комплексе с существующими средствами вспомогательного транспорта.

Нa шахте «50-летия Октябрьской революции» тягач ТГЛК использовали для доставки материалов в подготовительный забой 2-го западного параллельного полевого откаточного штрека площадью сечения в свету 14,4 м2 пласта к18. Протяженность штрека - 700 м, коэффициент крепости пород f = 1,5-9, крепь - спецпрофиль СВП-27, затяжка - деревянная, шаг установки крепи - 0,7 м.

Технологическая схема проведения штрека и схема транспортировки материалов показаны на рис. 2.10, Трасса движения тягача в плане представляла собой ломаную линию с двумя поворотами: на 90° (с наклонного участкового квершлага на штрек) и на 45° (излом самого штрека). Наклонный участковый квершлаг, где складировали материал, имея длину 45 м и угол наклона 10-19°. Отсюда в ремонтную смену материал доставляли к забою вначале вручную, а затем при длине доставки, равной 250 м, был применен дизельный тягач ТГЛК с платформой. Помимо работ по доставке материалов тягач использовали также при демонтаже скребковых конвейеров и монтаже ленточного конвейера, а затем, по мере по двигания подготовительного забоя, - на работаx по демонтажу-перемещению - монтажу секций промежуточного призабойного скребкового конвейера СР-70М. За месяц было пройдено 180 м штрека. За это время объем доставки материалов составил около 185 м (металлическая крепь - 70 т, дерево-115 т, или 175 м3).

Из навесных элементов комплекса на погрузочно-разгрузочных работах наиболее широко использовали вилочный захват. Особенно большой эффект получен при демонтаже скребковых конвейеров CP-10M и монтаже ленточного конвейера 1ЛТ-80, где тягач с вильчатым проработал около 20 мото-ч. Максимальная масса поднимаемого вильчатым захватом груза составила 1600 кг, крановой стрелой - 300 кг. Показатели, полученные при испытаниях опытного образца TГЛK с платформой и комплексом навесного оборудования, свидетельствуют о целесообразности использования дизельного тягача, особенно в условиях доставки материалов в неподготовленном виде, т.е. поштучно и россыпью. При доставке пакетированных материалов (для некоторых видов упаковок) грузоподъемность платформы и навесных элементов является недостаточной.

Необходимо отметить, что увеличение грузоподъемности до требуемых величин (около 4 т) связано с увеличением массы и основных размеров тягача и навесных механизмов, что при существующих площадях сечений горных выработок приведет к резкому снижению возможного объема применения пневмоколесного транспорта на угольных шахтах.