5 Технология, механизация и организация очистных работ

5.1 Способы добычи полезных ископаемых

Добыча полезных ископаемых — это извлечение полезных ископаемых из недр в результате разработки месторождения. Различают два способа добычи: без изменения и с изменением агрегатного состояния полезного ископаемого. К первому относят добычу твердых полезных ископаемых подземным, открытым и подводным способами; ко второму — подземную газификацию угля.

Подземный и открытый способы являются традиционными, освоенными и широко применяемыми. Однако в последние десятилетия возрастает значение добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов.

Подземная газификация заключается в том, что каменный или бурый уголь под воздействием химически активных компонентов — кислорода, паров воды и двуокиси углерода превращаются на месте залегания в энергетический или технологический газ.

5.2 Классификация способов подземной выемки угля

Под технологией очистной выемки следует понимать совокупность производственных процессов, выполняемых в определенной последовательности в пространстве и времени и направленных на получение готовой продукции.

Основным процессом в технологии добывания твердых полезных ископаемых является отделение от массива кусков горной породы и дробление их до крупности, удобной для транспортирования.

При подземном методе добычи разрушение угля может осуществляться механическими средствами, взрывчатыми веществами, гидравлическим способом. Основной является технология с механическим разрушением угля.

В зависимости от применяемых средств механизации очистных работ и поддержания обнаженных пород в призабойном пространстве можно выделить следующие способы выемки угля: комплектом оборудования, очистным комплексом и очистным агрегатом, а также с применением отбойных молотков и взрывчатых веществ (ВВ).

Комплектом оборудования очистного забоя называют набор оборудования, состоящий из выемочной машины и забойного конвейера со средствами механизации его передвижения, применяемый в сочетании с индивидуальной крепью, устанавливаемой вручную. Область их применения постепенно сужается и перспектив не имеет.

Механизированным очистным комплексом называют совокупность взаимно увязанных по своим параметрам и кинематическим связям машин и оборудования, обеспечивающих комплексную механизацию процессов выемки угля при местном управлении ими. В комплексах допускается замена одного типа оборудования другим (например, комбайнов, крепи).

Очистным агрегатом называют комплекс машин и механизмов, конструктивно и технически связанных в единое целое и предназначенных для комплексной механизации процессов выемки угля в очистном забое при местном или дистанционном управлении.

Различают широкозахватную и узкозахватную выемку.

Широкозахватная выемка угля — способ добычи, при котором разрушение угольного массива горной машиной производится на глубину 1 м и более. Большая ширина призабойного пространства вызывает необходимость стоечного крепления и применения разборного призабойного конвейера. Эта технология отличается высокой трудоемкостью и поэтому широких перспектив к применению не имеет.

Узкозахватная выемка угля — способ добычи, при котором разрушение угольного массива горной машиной производится на глубину менее 1 м, что обеспечивает возможность применения механизированных крепей и безразборную передвижку забойного конвейера вслед за выемочной машиной.

При узкозахватной выемке разрушение угля производится исполнительным органом машины в зоне его эффективного ослабления (отжима) горным давлением. Различают узкозахватную фланговую и фронтальную выемку комбайнами и струговую выемку.

При фланговой выемке разрушение угля осуществляется комбайном (стругом), движущимся вдоль забоя, а комплекс перемещается в направлении подвигания забоя. Выемочная машина может работать по односторонней схеме с холостым ее перегоном в исходное положение и по двусторонней челноковой схеме. Мощные пласты могут отрабатываться по уступной схеме – в одну сторону вынимается верхняя часть пласта (верхний уступ), а при обратном движении – нижняя часть (нижний уступ). Выемочных машин в лаве может быть одна или две, в последнем случае второй комбайн является вспомогательным.

При фронтальной выемке агрегат совместно с выемочными машинами перемещается в направлении подвигания забоя, при этом угольный массив сразу разрушается по всей длине забоя.

Уровень добычи комплексно-механизированными очистными забоями в Карагандинском бассейне в настоящее время составляет 100%.

Процесс выемки угля включает в себя не только разрушение пласта угля, но и погрузку его на конвейер, транспортирование вдоль очистного забоя в транспортную выработку, крепление обнаженной поверхности кровли в призабойном пространстве и управление горным давлением, производство работ по оборудованию ниш, выполнению концевых и других операций.