+7 (499) 132-61-82

Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012

4-09-2015, 14:00

Перемонтажи лавных комплексов в России стали быстрее и безопаснее



Первые такие машины в России начали применяться с марта 2008 г. на шахтах ОАО «СУЭК». Были приобретены две модели, которые успешно были применены при перемонтажах трех лавных комплексов, с их помощью извлекли более 500 тяжелых секций крепи (рис. 1, 2).

Модель 1550
- на электрическом ходу, во взрывобезопасном исполнении, предназначена для извлечения секций крепи массой до 36 т.
Техническая характеристика модели 1550

Размеры, м:
- высота 1,3 - 1,7
- ширина 2,8
- длина без стрелы / со стрелой 6,8 / 9,4
Длина кабеля, м 305
Масса с кабелем, т 35
Ширина трака, мм 546
Система автоматического пожаротушения Имеется
Поворот стрелы, градус 90
Напряжение (при частоте 50 Гц), В 1140/660

Одной из наиболее трудоемких и опасных операций при подземной добыче угля является перемонтаж лавного комплекса. Технические достижения последних 10 лет привели к развитию технологий, которые способны предоставить широкую гамму возможностей при осуществлении монтажно-демонтажных работ в шахте и существенно сократить их сроки. Рассмотрим несколько последних технических достижений, используемых при перемонтажах, проанализируем варианты их применения, включая как технологии, так и технику.

Первые машины для извлечения тяжелых секций крепи Petitto Mule появились в США около 30 лет назад, и в настоящее время уже несколько сотен таких машин работают на многих угольных шахтах в мире, что подтверждает надежность и качество этих машин.
Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012
Рис. 1. Первая секция крепи, массой 36 т, извлеченная в России с помощью машины Petitto Mule мод. 1550

Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012
Рис. 2. Машина Petitto Mule

Модель 1039 - на электрическом ходу, во взрывобезопасном исполнении, предназначена для извлечения секций крепи массой до 22 т. Данная модель была приобретена и используется ОАО «Воркутауголь» c 2009 г.
Техническая характеристика модели 1039

Размеры, м:
- высота 0,9 - 1,2
- ширина 2,3
- длина без стрелы / со стрелой 5,6 / 7,8
Длина кабеля, м 210
Масса с кабелем, т 20
Ширина трака, мм 546
Система автоматического пожаротушения Имеется
Поворот стрелы, градус 90
Напряжение (при частоте 50 Гц), В 1140/660

Все машины имеют опцию - могут разбираться на четыре части для удобства спуска в шахту. Имеются также машины в дизельном исполнении, взрывозащищенные, предназначенные для извлечения секций крепи массой 50, 60, и 70 т.

Модель 3050 - на электрическом ходу, во взрывобезопасном исполнении, предназначена для монтажа секций крепи в монтажной камере.
Техническая характеристика модели 3050

Размеры, м:
- высота 1,3 - 1,7
- ширина 2,8
- длина без стрелы / с ковшом 6,7 / 9,2
Длина кабеля, м 305
Масса с кабелем, т 41
Ширина трака, мм 546
Система автоматического пожаротушения - Имеется
Напряжение (при частоте 50 Гц), В 1140/660

Крепление кровли - один из наиболее ответственных моментов в технологии проведения демонтажных работ. Деревянные костры в угольной промышленности повсеместно используются в основном в качестве элемента, дополняющего крепь выработок в местах повышенного давления горного массива. Однако эффекты, полученные при применении традиционных костров, выполненных обычно из использованных железнодорожных шпал или другого низкокачественного сырья, оставляют желать лучшего - такие костры характеризуются высокой сжимаемостью уже при относительно небольших нагрузках, а кубатура занятого пространства и масса используемого материала несоразмерныс полученными результатами.

Эти наблюдения послужили основой для разработки компанией «Strata Products» (США) системы деревянных крепей нового поколения, к которым, в частности, принадлежит система деревянной костровой крепи LINK-N-LOCK®, благодаря соответствующей форме элементов, из которых построена костровая крепь, передача давления происходит на всей их поверхности, а следовательно на удержание перекрытия работает 100 % используемой древесины (рис. 3).
Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012
Рис. 3. Система деревянной костровой крепи LINK-N-LOCK®
Плотный контакт элементов и оригинальный механизм заклинивания отдельных слоев обеспечивают значительную стабильность костра, несмотря на его тонкость, обеспечивают устойчивость к горизонтальному смещению и благоприятно влияют на характеристики установочной сопротивляемости крепи.
Элементы деревянной крепи LINK-N-LOCK® выполняются из твердой древесины (обычно бук) в виде элементов стандартных размеров. Размеры отдельных элементов представлены ниже.
Размеры элементов LINK-N-LOCK®
Длина L, м Высота H, м Ширина S, м
0,60 0,15 0,082
0,70 0,15 0,082
0,80 0,15 0,082
0,90 0,15 0,082
1,00 0,15 0,082
1,20 0,15 0,082
1,50 0,15 0,082

Величина элементов для постройки костров LINK-N-LOCK® прежде всего зависит от высоты выработки, в которой они будут применяться, а также от предполагаемых нагрузок со стороны горного массива. В типичных условиях применения следует соблюдать ограничения, касающиеся максимальной высоты костров в соответствии с данными, приведенными в таблице. В случаях необходимости можно строить костры квадратного сечения, например, при их использовании для защиты верхнего или нижнего штрека от стороны завала. Костры из твердого дерева системы LINK-N-LOCK® отличаются благоприятной характеристикой установочной сопротивляемости крепи. На рис. 4 показаны примерные характеристики

установочной сопротивляемости костров LINK-N-LOCK® с высотой 2 м в зависимости от длины элементов, применяемых для их постройки. Костры, выполненные из наиболее часто применяемых элементов длиной от 0,8 до 1,5 м обеспечивают предельную нагрузку от 150 до 190 т. Для того чтобы уменьшить расход деревянной крепи и ускорить процесс перемонтажа, используют специальную сетку для крепления пород кровли. Сетка пластичная, не имеет острых травмоопасных кромок, прочная и легкая в применении. Способ закладки кровли полностью механизирован. Для того чтобы избежать геологических осложнений, обезопасить и ускорить процесс извлечения секций крепи применяют систему укрепления кровли - сетку с уникальными свойствами HUESKER (сетка тканная, на текстильной основе, покрытая полимерным негорючим составом с усилием на разрыв 700 кН). В Австралии установлено таких систем около 400. Первые сетки в России появились на шахте «Распадская», затем на предприятиях ОАО «СУЭК-Кузбасс» (рис. 5) и ОАО ХК «СДС-Уголь». Анализируя положительный опыт работы с полимерной сеткой при формировании демонтажной камеры № 52-02, главный технолог «Шахты № 7» ОАО «СУЭК-Кузбасс» Виталий Кравченко отметил, что при внедрении новой технологии удержания кровли, пилотные секции работали так, как надо. Сетка плавно прогибалась, не было породного штыба и мелочи, на зачистку от которых в обычных условиях уходит много времени и трудозатрат. Горняки положительно отзывались об использовании полимерной сетки при формировании демонтажной камеры.

Рекомендуемые максимальные высоты костров из элементов LINK-N-LOCK®
Рекомендуемая максимальная высота костра Hmax, м
Длина элемента L Защита нижних и верхних штреков Временное укрепление лавы в фазе ликвидации
0,60 2,2 2,4
0,70 2,6 2,9
0,80 3,0 3,3
0,90 3,5 3,9
1,00 4,0 4,5
1,20 4,5 5,0
1,50 4,5 5,0
Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012
Рис. 4. Характеристики установочной сопротивляемости костров LINK-N-LOCK® с высотой 2 м в зависимости от длины элементов, применяемых для их постройки

Применение нового способа крепления кровли сокращает трудовые затраты и повышает безопасность шахтерского труда, а также увеличивает скорость демонтажа комплекса. Применение полимерной сетки позволило сократить формирование демонтажной камеры в разы, а также ускорить время извлечение секций механизированной крепи. Крепление сетки осуществляется высокопроизводительными анкерустановщиками RAMBOR; HYDROMATIK с использованием полимерных смол. В США и Австралии на передовых шахтах для крепления выработок применяют металлические трубы с залитой внутрь смесью цемента со смолой и резиновой стружкой (рис. 6), что делает опору крепкой и достаточно гибкой. Опоры нарезаются по размеру сечения выработки и готовятся заранее. Затем спускаются в выработку и, устанавливаются, при выемке секции
крепи в течение нескольких минут, что также сокращает срок перемонтажа.
Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012
Рис. 5. Полимерная сетка в транспортном положении перед спуском в шахту (шахта «Котинская» ОАО «СУЭК-Кузбасс»)

Снижение сроков перемонтажей при использовании квалифицированной рабочей силы и современных технологий может достигать от 30 до 50 %, что будет способствовать скорейшему вводу лавы в работу, росту добычи угля и соответственно увеличению прибыли для угольной компании. Условно сокращение срока перемонтажа лавы на 30 сут. при условии применения тяжелых секций крепи, массой 26 т, и длине лавы 200 м может дать собственнику угольной компании дополнительную прибыль в размере 35 млн руб.
Статья А.Г. Демченко в журнале Уголь, 2012
Рис. 6. Применение сетки HUESKER для крепления кровли в демонтажной камере

Рассмотрим следующий пример. Так, по состоянию на начало 2009 г. в Кузбассе насчитывалось более 50 действующих очистных забоев, которым после отработки требовался перемонтаж комплексов. Среди них: Березовский район - 9 действующих очистных забоев (+ 1 планировался); Ленинский район - 11 (+3);

Беловский район - 5 (+2); Киселевский район - 7 (+1); Прокопьевский район - 1; Новокузнецкий район - 11 (+2); Междуреченский район - 12 (+1). Механизированные комплексы делятся на легкие (при массе секции крепи от 6 до 11 т) и тяжелые (при массе секции крепи от 16 до 36 т). Длина лавы в среднем составляет около 200 м. При этом средняя стоимость перемонтажа одной лавы в нормальных условиях (без излишней обводненности, при отсутствии геологических нарушений и при угле залегания пласта не более 8є) составляет примерно: для лав, оборудованных тяжелыми секциями крепи, - 9 млн руб., для лав, оборудованных легкими секциями крепи, - 6 млн руб. Расходы на перемонтаж 58 лавных комплексов по Кузбассу составляют ориентировочно около 1 млрд руб. Экономия на сроках перемонтажа с учетом применения современных технологий может составить до 30 %, что составит до 300 млн руб. Срок одного перемонтажа составляет в среднем от 16 сут. до 2 мес., с применением современных систем можно сократить срок перемонтажа в 2 раза, а это даст возможность начать добычу угля гораздо раньше, получить прибыль и окупить затраты на новые технологии за один перемонтаж.

Выводы

В России назрела необходимость создания компании, специализирующейся на перемонтажах лавных комплексов с применением современных технологий и техники, что, безусловно, принесет пользу шахтам Кузбасса, сократит расходы на перемонтажи, позволит оптимизировать численность добычного участка, скоординировать доставку материалов и др. На западных шахтах такие компании делают монтажно-демонтажные работы «под ключ» т. е. от формирования демонтажной камеры до запуска лавы на новом участке. У нас такое сложно представить. Проблема - это организация работ на шахтах. Демонтаж начинается с проходки. Необходимо формировать штреки, анкеровать кровлю, правильно устанавливать монорельсовую дорогу, чтобы не было проблем во время транспортировки секций по выработкам (сегодня это слабое место при перемонтажах). Надо готовить новые шахты с использованием наземного транспорта - это дорого сначала, но, безусловно, окупает себя в разы.

Договоры на демонтажно-монтажные работы должны включать контроль за проходческими работами, иначе затем придется расширять выработки в экстренном порядке, привлекать дополнительные силы и решать различные проблемы во время монтажа. С другой стороны, дополнительный контроль со стороны такого подрядчика приведет к ответственности и своевременному информированию руководства компании о возникающих проблемах. В конечном итоге это даст экономию средств и времени для собственников шахт при перемонтажах и создаст предпосылки для извлечения дополнительной прибыли на шахтах Кузбасса. Наша компания готова обсудить с собственниками угольных компаний создание совместной компании, специализирующейся на перемонтажах лавовых комплексов. Самостоятельно это трудно осуществимо.

Все оборудование и материалы, упомянутые в статье, поставляются в Россию компанией ООО «Биотоп Групп».

ООО «Биотоп Групп»
119991, г. Москва, Ленинский проспект, д. 49
Тел.: + 7 (499) 132 09-61; 132-60-19; 132-61-93
E-mail: agdem@biotopgroup. com; office@biotopgroup. com