Тема 1. Типовые технологические схемы проведения горизонтальных и наклонных горных выработок

1.1. Общие положения

Проведение подготовительных выработок на шахтах Украины производится комбайновым способом и буровзрывным способом с применением погрузочных машин, скреперов и с ручной погрузкой.

Комбайновая технология проведения подготовительных выработок по сравнению с буровзрывной, в сопоставимых горнотехниче­ских условиях, обеспечивает наибольшую скорость проведения и производительность труда проходчиков. Однако серийно выпускаемые проходческие комбайны имеют ограниченную область и объемы применения. Наибольшее распространение на шахтах Украины получили проходческие комбайны типа ГПКС и ПКЗР при проведении пластовых выработок с присечкой боковых пород, f<4 проходческие комбайны 4ПП-2М при проведении пластовых выработок с присечкой боковых пород f<6.

Хотя буровзрывной способ проведения подготовительных вы­работок с применением погрузочных машин, скреперных установок и с ручной погрузкой горной массы характеризуется многооперационностью большая часть из которых требует тяжелою ручного труда, в настоящее время с применением этого способа проводится около двух третей всех выработок. Практически этот способ разрушения горной массы применяется в диапазоне всех горно-геологических и горнотехнических условий.

Основным направлением научно-технического прогресса гор­но-подготовительных работ является расширение области и объема проведения выработок комбайновым способом,·который позволяет механизировать работы по разрушению горной массы в забое выработки и погрузке ее, объединяя эти работы в единую технологическую операцию При применении проходческих и нарезных комбайнов исключаются из технологии проходки бурение шпуров и взрывные работы, удлиняющие цикл работ н ухудшающие условия и безопасность труда проходчиков.

Перспективными направлениями совершенствования технологии проведения подготовительных выработок являются разрабатываемые в настоящее время технологии, позволяющие максимально совмещать основные операции проходческого цикла с использованием многоцелевой проходческой машины со сменными исполнительными модулями. буро-закладочного комплекса, погрузочных и бурильных установок нового поколения.

1.2. Комбайновый способ проведения подготовительных выработок

Комбайновая технология проведения подготовительных выработок обеспечивает наибольшие скорости проведения и производи­тельности труда проходчиков.

Наибольшее распространение па шахта Украины получили проходческие комбайны 4ПП-2М, ГПКС, ПК-ЗР и нарезные комплексы КН-78.

Проходческие комбайны 4ПП-2М н принятый к серийному производству проходческий комбайн П-11О, который должен заменить комбайн 4ПП-2М, предназначены для проведения горизонтальных н наклонных (до ± 10°) подготовительных горных выработок по смешанному забою с коэффициентом крепости пород f<6 на шахтах, опасных по газу и пыли.

Проходческие комбайны ГПКС предназначены для проведений горизонтальных и наклонных (до ± 10°) подготовительных горных выработок по углю и смешанному забою с присечкой боковых пород крепостью f<4. Сечением в проходке 4,7-15 м².

Нарезные комбайны КН-78 двух типоразмеров предназначены для проведения нарезных выработок шириной 4-6 м по углю на пластах мощностью 0,7-1,6 м (I типоразмер 0,7-1,1 м, II типоразмер 1,1-1,6 м) с углом падения до 18°. Эти комплексы могут применять­ся для проведения разрезных печей лав. просеков и печей впереди дейст­вующих лав, а также для выемки угольной части забоя при проведении штреков, бремсбергов и уклонов. Комплексы могут работать по паде­нию, восстанию и простиранию пласта.

1.3. Буровзрывной способ проведения подготовительных выработок

Отсутствие проходческих комбайнов для большого разнообразия встречающихся в процессе эксплуатации горно-геологических и горно­технических условий предопределяет широкое применение буровзрывного способа проведения, который составляет около 70% от общего объема проведения выработок, где требуется погрузка угля и породы.

Погрузочные и буропогрузочные машины, применяемые при проведении выработок буровзрывным способом делятся в основном на три типа:

машины на гусеничном ходу с парными нагребающими лапами на погрузочном столе типа 1ПНБ-2, 2ПНБ-2, 1ПНБ-2Б, 2ППБ-2Б и ПНБ-ЗД2М;

погрузочные ковшовые машины на рельсовом ходу типа ІППН-5 и ППН1С;

ковшовые машины на гусеничном ходу с боковой разгрузкой ковша типа МПК-3.

1.4. Выбор технологических схем проведения подготовительных выработок

1.4.1. Основные принципы выбора технологических схем

Технологические схемы разрабатываются применительно к основным горно-геологическим условиям угольных шахт Украины с применением комбайнового и буровзрывного способов проходки. Поперечные сечения выработок принимаются типовыми. Технологические схемы рассчитываются для наиболее характеристик поперечных сечений в свету с учетом осадки.

Применение проходческих комбайнов обосновывается их технической характеристикой т.е. способностью разрушения забоя в зависимости от крепости пород, сечения и угла наклона выработки. Крепление выработок принимается в зависимости от назначения выработок и горно-геологических условий. Обосновываются способ транспортирования горной массы и обменно-транспортные средства исходя из условий рекомендуемой суточной скорости проведения выработки. Рекомендуемые средства проветривания и необходимое количество воздуха, подаваемого в забой, определяются в соответствии с "Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт". -Киев: "Основа", 1994 г. Предполагается обособленное проветривание выработок в пределах подготавливаемых участков

При проведении выработок буровзрывным способом необходимое количество шпуров в забое рассчитывается согласно существующим рекомендациям и методикам в зависимости от крепости разрушаемых пород и сечения выработок. При этом для конкретных горно-геологических условий проведения выработок, как правило, рекомен­дуются экономически оптимальные наборы бурового и погрузоч­ного оборудования.

Основными параметрами, определяющими выбор наиболее целе­сообразной технологической схемы проведения конкретной горной вы­работки в конкретных горно-геологических и горнотехнических услови­ях являются скорость проведения выработки, затраты на проведение 1 м² выработки производительность труда проходчиков, уровень механизации проходческих операций, эффективность использования горнопроходческого оборудования и безопасность труда

Скорости проведения выработок и параметры организации работ в условиях действующих угольных шахт как при комбайновом, так и при буровзрывном способах проведения должны обеспечить при принятом оборудовании минимальные затраты на проведение 1 м² выработки и высокий уровень производительности труда.

1.4.2.Технологические схемы проведения подготовительных выработок комбайновым способом

Количество технологических схем определяется количеством применяемых типов проходческих и нарезных комбайнов, при­меняемыми средствами транспорта разрушенной горной массы углом наклона и сечением выработок. Для каждой технологической схемы приводится графическая часть и табличные данные. Графическая часть состоит из вида схемы в разрезе сбоку и сверху и схемы поперечного сечения выработки. Табличные данные состоят из: характеристики проводимой выработки, перечни необходимого проходческого оборудования и расчетных технико-экономических показателей.

В компьютерном варианте технологических схем приводятся следующие типовые схемы комбайнового способа проведения выработок, обеспечивающие наиболее эффективное применения проходческого оборудования:

1. Технология проведения горизонтальных и наклонных до ± 10° выработок смешанным забоем с присечкой боковых пород крепостью f< 4 комбайнами ГПКС (ПК-ЗР) с конвейерным и рельсовым транспортом. Объем проведения выработок этими типами комбайнов составляет 67 - 68% от общего объема проведения выработок проходческими комбайнами. (Модуль Пр-2) рис.3 1, 3.2.

2. Технология проведения горизонтальных и наклонных до ± 10 °.выработок смешанным забоем с присечкой боковых пород крепостью f < 6 комбайнами 4ПП-2М (П-110) с конвейерным и рельсовым транспортом. Объем проведения выработок этими комбайнами составляет 32 - 33% от общего объема комбайновой проходки. Комбайны типа 4ПП-2М работают в наиболее крепких породах. Пример одной из таких схем приведен на рис. 3.4 и 3.5. (Модуль Пр-1).

3. Технология проведения горизонтальных и наклонных до ± 10°выработок смешанным забоем при комбинированном способе разрушения забоя комбайнами 4ΠП-"Μ (П-110) и при встрече пород крепостью f< 6 буровзрывным способом с колесным конвейерным транспортом. (Модуль Пр-3) рис. 3.5, 3.6.

4. Технология проведения горизонтальных и наклонных до ±18° горных выработок нарезным комплексом КН-78 (Модуль Пр-4) рис 3.7, 3.8.

5. Технология проведения горизонтальных и наклонных до ±18°. горных выработок с опережающей выемкой угольного пласта нарезным комплексом КН-78 ( раздельная выемка угля и породы). (Модуль Пр-5)рис. 3.9, 3.10, 3.11.

1.4.3. Технологический схемы проведения выработок буровзрывным способом

Количество технологических схем определяется количеством типов применяемого бурового оборудования, средств погрузки гор­ной массы и ее транспортировки, а также углом наклона прово­димых выработок и других факторов.

В каждой технологической схеме приводится графическая часть и табличные данные. Графическая часть состоит из вида схемы в разрезе сбоку и сверху, схемы поперечного сечения выработки, схемы расположения шпуров в трех проекциях и графика организации работ. Табличные данные состоят из: характеристики проводимой выработки, перечня необходимого проходческого оборудования, средств транспортирования горной массы и расчетных технико-экономических показателей.