Классификация технологий проведения горных выработок

Систематизация способов и средств проведения горных выработок базируется на различных признаках и характеризует отдельные элементы технологии. Поэтому представляет интерес выявление такого признака, который характеризовал бы технологии проведения горных выработок в целом и служил основой для их классификации. Классификация технологий должна не только отражать современное состояние и тенденции развития средств и способов проведения горных выработок с использованием единой терминологии при исследовании рассматриваемой проблемы, но и определять общие направления научно-технического прогресса на дальнюю перспективу.

Поскольку технология в принципе определяется способом производства работ, включающим и средства их выполнения, в основу классификации в соответствии с принятыми терминами положены число и взаимосвязь технологических операций во времени и пространстве.

Наиболее типичные технологические схемы с применением буровзрывных работ включают последовательно выполняемые технологические операции: бурение шпуров, их заряжание, погрузку горной массы, крепление выработки. При откатке горной массы в вагонетках выделяют и технологическую операцию «Обмен и откатка вагонеток» (удаление горной массы). Таким образом, эти схемы включают четыре-пять производственных технологических операций, на каждой из которых используют (или можно использовать) самостоятельные средства механизация, управляемые разными или одними и теми же проходчиками, но в разный период времени.

При комбайновом способе проведения выработок технологические схемы включают следующие операции: разрушение забоя и погрузка горной массы, удаление горной массы, крепление выработки. При блокировке конвейерных ставов с перегружателем комбайна вместо технологических операций «Разрушите забоя и погрузка горной массы», а также «Удаление горной массы» фактически имеет место одна технологическая операция «Разрушение забоя, погрузка и удаление горной массы». На этой операции используют одну систему машин (комбайн-перегружатель-конвейер), управляемую операторами (машинистом комбайна и его помощником). Таким образом, технологические схемы с использованием проходческих комбайнов могут включать две-три производственные технологические операции.

В принципе осуществима и такая технологическая схема, когда работы по разрушению забоя, удалению горной массы и креплению выработки выполняют с помощью одной технологической операции, управляемой одним или несколькими операторами, находящимися как в забое выработки, так и вне ее. Успешно ведутся, например, работы по созданию агрегата типа «Крот», в определенных горно-геологических условиях в процессе своего перемещения выдавливающего породы за пределы контура выработки, одновременно упрочняя их. В данном случае все три основные технологические задачи выполняют с помощью одной операции «Перемещение агрегата».

В предлагаемой на рис. 3.1 классификационной таблице все технологические схемы распределены на пять классов по признаку, обусловливающему способ выполнения производственного процесса. Каждый класс (снизу вверх) представляет собой новый, более высокий уровень технологии. Три нижние группы характеризуются цикличным, а две верхние - поточным производством работ.

По горизонтали показаны возможные системы машин, определяющие механизацию производственных операций, развитие которых протекает в направлении от индивидуальных машин к комплектной их системе и далее к автоматическим агрегатам. Развитие средств механизации в пределах одного уровня (класса) технологии может рассматриваться как модернизация технологических схем (по аналогии с модернизацией конструкций средств механизации).

Каждому уровню технологии свойственен определенный предел ее модернизации. Например, при трехоперационных цикличных технологических схемах возможна комплексная механизация с использованием не менее двух подсистем машин. Такая технология может быть, в частности, реализована путем создания буровзрывопроходческого комбайна БВПК (соответствующие поисковые исследования ведутся в ИГД им. А.А. Скочинского). В этом случае отпадает необходимость в выполнении отдельных работ по заряжанию, взрыванию и проветриванию.

Комбайн БВПК, сблокированный с конвейером, представляет собой одну подсистему машин, механизирующую операции разрушения, а затем удаления горной массы; другая машина (крепеустановщик) механизирует операцию крепления выработки.

При применении двухоперационных цикличных технологических схем возможна комплексная механизация с использованием единой системы машин, включающей проходческий комбайн, конструктивно взаимоувязанные с ним крепеустановщик и перегружатель, а также сблокированный с ним конвейер. По мере выемки массива горных пород и удаления продуктов разрушения комбайн периодически останавливают и с помощью крепеустановщика крепят выработки. Поэтому в данной схеме, несмотря на использование единого агрегата, различают две производственные операции «Разрушение-удаление» и «Обеспечение устойчивости выработки», Te же операции сохраняются при параллельной установке крепи, если каждая из них требует своих операторов.

Идеальной технологической схемой является однооперационная поточная, полностью автоматизированная технология. Термин «подностью автоматизированная» в данном случае означает возможность отсутствия людей в забое при выполнении производственного процесса.

Таким образом, предложенная классификационная таблица отражает наиболее характерные этапы совершенствования технологии проведения горных выработок с учетом развития средств механизации до перехода на новый, более высокий уровень (класс) по мере полного использования резервов модернизации. Каждый класс таблицы характеризует технологию в целом, а с учетом характера применяемых средств механизации - основное содержание конкретных технологических схем.

Опенку тех или иных технологических решений с помощью классификационной таблицы осуществляют определением их места в соответствующей группе (клетке) технологических схем. Общий технологический уровень конкретной схемы тем выше, чем к более высокому классу технологии она относится, а в пределах класса - чем в большей степени она модернизирована по характеру применяемых средств механизации (систем машин).

Классификационная таблица определяет перспективу направления научно-технического прогресса при проведении горных выработок - от цикличной многооперационной технологии с индивидуальными машинами к малооперационной поточной технологии с автоматической системой машин.

Указанные в классификационной таблице пределы модернизации различных уровней технологии до некоторой степени условны. Так, при многооперационном буровзрывном способе проведения выработок известны патентные и даже проектные решения конструкций средств механизации, близких к агрегатным системам машин. Однако выполненные расчеты показывают, что использование таких систем в многооперационной технологии является неэффективным, вследствие чего ни одна из них не доведена до стадии серийного изготовления.

Изложенный подход к классификации технологий может быть использован и применительно к отдельным группам технологических решений.

Основными операциями при комбайновом способе проведения выработок являются разрушение забоя и возведение постоянной крепа, причем способ и уровень механизации выполнения второй операции обусловливают степень поточности технологии в целом и является на современном этапе основным резервом повышения технико-экономических показателей проведения выработок.

Исходя из этого, целесообразно базировать классификацию рассматриваемых технологий на классификации средств и способов механизации крепления с учетом поточности технологии и возможных структурных уровней модернизации средств механизации крепления.

Механизированную установку крепи можно производить как параллельно с работой комбайна, так и последовательно, т. е. с остановкой комбайна на время, необходимое для крепления выработки. В свою очередь каждый из этих способов может предусматривать механизацию установки отдельных элементов или механизацию установки узлов с предварительной сборкой элементов. Весь процесс крепления выработки разбит на монтаж (имеется в виду монтаж рамы крепи и укладка затяжки), доставку и погрузку элементов крепи.