Комплексное техническое переоснащение шахт современным горно-шахтным оборудованием - радикальная мера увеличения объемов добычи угля

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОМПЛЕКСНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ПЕРЕОСНАЩЕНИЕ ШАХТ СОВРЕМЕННЫМ ГОРНО-ШАХТНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ - РАДИКАЛЬНАЯ МЕРА В УВЕЛИЧЕНИИ ОБЪЕМОВ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Являющаяся одной из древнейших отраслей народного хозяйства угольная промышленность и впредь будет оставаться в числе главнейших поставщиков первичного сырья и энергетических ресурсов. От всех других, связанных с добычей топлива отраслей ее отличают разнообразие и сложность условий (увеличивающиеся глубины, проявления горного давления, газодинамические явления, особый микроклимат и др.), предопределяющие большое число способов и систем разработки угольных месторождений, использование широкого спектра технологических процессов и оборудования.

Постоянное совершенствование техники (прежде всего, в части безопасности и надежности) и технологии добычи угля - необходимое условие успешного развития угольной отрасли.

Угольная промышленность в развитых угледобывающих странах

В последние десятилетия в угольной промышленности ведущих угледобывающих стран мира усиливаются процессы концентрации производства, растет производительность труда, повышается качество, мощность и надежность оборудования, во все большей степени удается обеспечивать бесперебойность производственных процессов, улучшать условия труда и технику безопасности (последнее особенно актуально на фоне постоянного увеличения глубин разработки месторождений). Продолжается техническое перевооружение угольных предприятий, совершенствование существующей и внедрение новой высокопроизводительной техники. От заменяемых аналогов ее отличают возросшая энерговооруженность; наличие автоматизированных систем управления на современной элементной базе с использованием микропроцессорной техники, включая эффективные средства диагностики; применение прогрессивных конструкционных материалов. Наибольшее внимание машиностроители уделяют повышению производительности и надежности машин.

Анализ стратегических мер, которые предпринимались при выведении из кризисного состояния угольных отраслей Великобритании, Германии и Польши, свидетельствует, что в основу процесса концентрации работ и интенсификации подземного производства был положен принцип эффективного использования современной техники и технологии. При этом технология постоянно ориентировалась на полное использование потенциала техники современного уровня, а техника, в свою очередь, совершенствовалась с учетом максимальной адаптации под горно-геологические и горно-технические условия шахт.

Угольные отрасли России и Украины

В 2003 году в России было добыто 275,6 миллиона тонн угля. Добыча открытым способом составила 181,5 миллиона тонн (или 65,8%). По производству угля Россия занимает пятое место в мире после Китая, США, Индии и Австралии. Энергетической стратегией России намечается увеличить добычу угля в 2005 г. до 280 млн т, в 2010 г. - до 340 млн т и в 2020 г. - до 450 млн т. В угольной промышленности России практически завершилась структурная перестройка, и к управлению угледобывающими компаниями пришли частные владельцы. Нагрузка на очистной забой составила на начало 2004 года более 1300 т/сутки.

Состояние дел в угольной промышленности Украины в настоящее время остается неудовлетворительным, несмотря на то, что за последние годы удалось стабилизировать ежегодную добычу угля на уровне 80 миллионов тонн. Кризисное состояние угольной отрасли Украины обусловлено двумя основными факторами: сложными горно-геологическими условиями отработки запасов угля и вызванным хроническим недовыделением средств на капитальное строительство и модернизацию производства старением шахтного фонда. Продолжается процесс реструктуризации, но большинство угольных предприятий пока остаются государственными. Нагрузка на очистной забой в Украине составляет 800 т/сутки.

Несмотря на имеющиеся существенные различия, дальнейшее успешное развитие угольной промышленности как в России, так и в Украине возможны только при условии концентрации горных работ и интенсификации подземного производства на базе эффективного использования современных техники и технологии.

Горно-шахтное оборудование современного технического уровня для очистных работ

Интенсификация производственной деятельности и развитие шахт не могут осуществляться на базе устаревшей техники.

Наиболее слабыми звеньями в современных очистных комплексах, прежде всего по параметрам надежности и ресурса, в настоящее время являются забойные скребковые конвейеры и очистные комбайны. Удельный вес простоев из-за их отказов составляет 70-80% от простоев всего размещенного в лаве и примыкающих выработках оборудования.

Особенно тяжелое положение сложилось за последние 5-10 лет с очистными комбайнами. При отработке одного выемочного столба зачастую приходится производить полную замену комбайна на новый через 300-500 тыс. т добытого угля, замену шнеков - практически через 120-200 тыс. т, поворотных редукторов - через 100-250 тыс. т, зубчатых колес и подшипниковых узлов в редукторах - через 100-200 тыс. т, гидронасосов и гидромоторов в подающих частях - через 60-100 тыс. т, рамных и корпусных узлов и деталей - через 200-300 тыс. т. Практически при отработке одного выемочного столба с учетом замены всех вышедших из строя узлов и деталей, за исключением основных корпусов, происходит замена одного-двух комбайнов. Существенная часть этих отказов не может быть устранена только в ремонтные смены и, как правило, занимает 1-2 добычные смены, порой приводя к суточным простоям высоконагруженных лав.

Основными причинами низкой эффективности эксплуатации широко применяемого до настоящего времени устаревшего горно-шахтного оборудования являются:

· недостаточный расчетный ресурс и, как следствие, низкая в сравнении с машинами современного уровня надежность (2,5-5 тыс. часов против 15-40 тыс. часов);

· низкая энерговооруженность очистных комбайнов (160-200 кВт против 360-600 кВт у современных комбайнов);

· как показывает проведенный в 2003 году анализ горно-геологических условий всех КМЗ Украины, уже в 70 процентах лав крепи устаревших комплексов не соответствуют области применения по вмещающим боковым породам, что является основным сдерживающим фактором стабильной и безотказной работы очистных забоев;

· недопустимо высокая, превышающая нормы более чем в 3 раза, трудоемкость технического обслуживания устаревшего оборудования;

· отсутствие на большинстве шахт квалифицированных кадров для его обслуживания и ремонта.

Как в России, так и в Украине поднять угледобычу на новый уровень можно только одним путем - техническим перевооружением отрасли. Новое оборудование должно стабильно работать в сложных горно-геологических условиях шахт, а его ресурс, надежность и производительность - в 2-3 раза превышать аналогичные показатели существующего. Интенсификация производства при концентрации горных работ возможна только в случае комплексной механизации всех (включая вспомогательные) технологических процессов, максимальном сокращении ручного труда, обязательном обеспечении безопасных и соответствующих санитарным нормам условий работы обслуживающего персонала. Именно таким принципиальным подходом руководствуются при создании горно-шахтного оборудования для комплексной механизации шахт в промышленно развитых странах.

За последние четыре года украинскими машиностроительными заводами освоено производство всех базовых видов очистного, проходческого и транспортного оборудования, отвечающего современным требованиям по производительности, безопасности, эргономике и надежности (расчетный ресурс новых моделей составляет 15-40 тыс. часов, т. е. как минимум в 3 раза выше, чем у заменяемых аналогов). За счет концентрации научного, конструкторского и производственного потенциала Донецкой, Луганской, Днепропетровской, Харьковской областей и г. Киева удалось в кратчайшие сроки освоить выпуск следующего оборудования:

· нового поколения двухстоечных щитовых крепей ДМ, КДД, ДТ и ДТМ со сроком службы до капитального ремонта не менее 8 лет и повышенным до 1200 кН/м2 удельным сопротивлением. Такие крепи пригодны практически для всех возможных к промышленной отработке пологих и наклонных шахтных пластов Украины в диапазоне свыше 0,85 м;

· типажного ряда двухскоростных скребковых забойных конвейеров типа КСД с энерговооруженностью приводных блоков 160, 200 и 350 кВт, способных при ресурсе по горной массе 3 млн т обеспечить стабильную работу высоконагруженных лав длиной 250-350 метров и производительностью 10 тысяч тонн в сутки;

· высокопроизводительных очистных комбайнов УКД300, КДК500 и КДК700 с принципиально новыми электрическими бесцепными системами подачи на базе частотно-регулируемого привода для диапазона пластов от 0,85 до 4,20 м и производительностью 10-24 т/мин;

· высокоэнерговооруженных проходческих комбайнов легкого и среднего классов КПД и КПУ для пород крепостью до 120 МПа, оснащенных средствами пылеулавливания и высоконапорного орошения, устройствами для возведения анкерного и арочного крепления;

· типажного ряда ленточных конвейеров Л800Д, Л1000Д и Л1200Д с повышенной приспосабливаемостью к грузопотокам, оснащенных пожаробезопасными станциями, системами управления, защиты, контроля и диагностики на базе микропроцессорной техники.

Конструктивные решения, технические характеристики и параметры нового поколения очистной, проходческой и транспортной техники максимально соответствуют ее комплексному применению в условиях шахт.

Современные механизированные крепи КД90, КД90Т, КДД, ДМ, поставляемые ТПК «Укруглемаш» (изготовитель Дружковский машиностроительный завод), имеют расширенную область применения - практически все пологие и наклонные (в том числе со сложным горно-геологическим залеганием) шахтопласты Украины, мощностью от 0,8 до 2,6 м. Их конструкция максимально адаптированная к условиям украинских шахт, является конкурентоспособной и на мировом рынке. Повышение в 2,5-3 раза ресурса и надежности новых крепей и снижение в три раза по сравнению с традиционно применяемыми трудоемкости технического обслуживания позволили обеспечить в высоконагруженных лавах коэффициент машинного времени очистного комбайна 0,40-0,45 и довести стабильные нагрузки на забой до 2000-3000 т/сутки при максимальных - 5000-7800 т/сутки.

Столь высокие результаты были обеспечены благодаря целому ряду оригинальных конструктивных и технологических решений и использованию новых материалов.

Перспективные шахты Украины с 2000 года оснащаются высокопроизводительными комплексами МКД90, МКД90Т, МКДД, МДМ, МДТ на базе новых крепей для отработки пластов мощностью 0,85-2,60 м. В условиях практически полного отсутствия средств на капитальное строительство это наиболее радикальный способ повышения эффективности работы шахт. Так, эксплуатация пяти таких комплексов с соответствующей проходческой техникой и транспортными средствами дает годовой прирост добычи угля 1,2 млн т, что равносильно строительству новой шахты стоимостью не менее 1,5 млрд гривен (примерно 7,5 млрд рублей). Только ежегодный ввод в эксплуатацию 15-20 комплексов современного типа, несмотря на сокращение количества действующих лав и забоев, позволит наращивать объем добычи угля на 4-5 млн т ежегодно.

Положительные результаты внедрения нового оборудования особенно ярко проявляются на передовых шахтах, где оснащение забоев очистными комплексами, проходческим оборудованием и транспортными средствами современного уровня позволило обеспечить стабильную добычу из одной лавы до 3-5 тыс. тонн угля в сутки. Именно благодаря внедрению таких комплексов шахты им. А.Ф. Засядько и «Красноармейская-Западная №1» стали добывать по 4 млн т угля ежегодно, шахта «Краснолиманская» - 3 млн тонн и еще 20 шахт преодолели миллионный рубеж.

Краткая характеристика и преимущества нового очистного оборудования

Комбайны

В настоящее время на шахтах стран СНГ для выемки пластов мощностью 0,85-1,3 м в составе механизированных комплексов используются комбайны КА80, К103М, 1К101У, 1К101УД. Однако вследствие технической сложности, недостаточных надежности и энерговооруженности привода резания они имеют низкую производительность, а потому - ограниченное применение.

Для выемки пластов мощностью 1,35-3,2; 2,2-4,3 м в составе механизированных комплексов на шахтах Украины используются комбайны 2ГШ68Б, РКУ10, РКУ13, 1КШЭ, КШ3М, а основной выемочной машиной является очистной комбайн 1ГШ68 и его модификации. Комбайны этого типа имеют существенный недостаток - механизмы подачи по скоростным и тяговым характеристикам не соответствуют современным требованиям, предъявляемым к очистным комбайнам, работающим в составе механизированных комплексов с высоким уровнем нагрузки. Кроме того, используемый в комбайне 1ГШ68 механизм подачи с открытой тяговой цепью является источником травматизма рабочих.

Для выхода из создавшейся ситуации институтом «Донгипроуглемаш» выполнены исследовательские, опытно-конструкторские и проектные работы по созданию:

· Комбайна УКД300, в качестве базового образца очистного комбайна нового технического уровня с повышенной в 2-3 раза надежностью приводов исполнительных органов, с двумя механизмами бесцепной системы подачи, частотно-регулируемым электроприводом и современными системами управления, диагностики и контроля. Комбайн УКД300 позволит осуществить экономически эффективную замену серийно выпускаемых комбайнов К103М, 1К101, 1К101УД, ГШ200В, РКУ10 (в нижнем диапазоне пластов) для работы с комплексами 1МКДД, 1МКД90, 1МКД80, МДМ.

· Нового поколения узкозахватных очистных комбайнов типоразмерного ряда КДК с бесцепными системами подачи, оснащенными частотно-регулируемым электроприводом, с выполненными на современном техническом уровне системами управления, контроля и диагностики. Высокопроизводительный, надежный и безопасный, КДК призван заменить серийно выпускаемые комбайны 1ГШ68, 2ГШ68Б, РКУ10, РКУ13, 1КШЭ с гидравлическими системами подачи и комбайн ГШ500 с системой подачи с электромагнитным тормозом.

уголь добыча оборудование

Очистной комбайн УКД300

Комбайн УКД300 (табл.1) предназначен для механизированной выемки угля в составе очистных комплексов 1МКДД, 1МКД90, 1МКД80, МДМ в очистных забоях пологих и наклонных пластов мощностью 0,85-1,50 м, подвигающихся по простиранию пласта с углами наклона до 35°, по восстанию и падению - до 10° , при сопротивляемости пласта резанию до 360 кН/м. Комплексы оснащаются конвейером КСД26В и соответствующим навесным оборудованием. Комбайн имеет захват 700 мм и оснащается шнеками диаметром 800, 900 и 1000 мм с тангенциальными резцами типа РГ501 или РКС2. Он может применяться в шахтах, опасных по газу и пыли. Область применения комбайна по устойчивости кровли пласта определяется областью применения механизированных комплексов, в состав которых входит комбайн.

Таблица 1

В процессе разработки очистного комбайна УКД300 для выемки тонких пластов были решены следующие задачи: снижена высота комбайна, гарантирующая работу без присечек боковых пород, повышена надежность и обеспечены оптимальные условия работы встроенного механизма подачи. Регулирование скорости подачи осуществляется частотно-регулируемыми электроприводами, преобразователь частоты которых установлен в штреке. Система управления комбайна обеспечивает местное, дистанционное беспроводное (по радио) и дистанционное со штрека управление комбайном, а также контроль и диагностику работы электрооборудования.

Применение уникального очистного комбайна УКД300 позволяет кардинально решить ряд принципиально важных для угольной промышленности проблем:

· существенно повысить качество добываемого угля за счет снижения его зольности путем исключения присечек боковых пород в тонких пластах;

· в 1,5-2 раза сократить объемы проходки пластовых выработок за счет увеличения длины лав до 300-350 м;

· увеличить нагрузку на комплексно-механизированные забои, отрабатывающие тонкие пласты, до 1,5-3 тыс.т/сутки за счет повышения в 2-3 раза технической производительности очистного комбайна;

· повысить безопасность работ, в т. ч. на выбросоопасных пластах, за счет применения систем управления, диагностики и контроля современного технического уровня и бесцепной системы подачи.

Очистной комбайн КДК500 (табл. 2) предназначен для механизированной выемки угля в пластах (в т. ч. опасных по газу и пыли) мощностью 1,35-3,2 м (двумя типоразмерами) с углами падения до 35° по простиранию и до 10° по восстанию и падению, с сопротивляемостью угля резанию до 360 кН/м.

Таблица 2

Комбайн может применяться в составе механизированных комплексов типа МКДД, МКД90, МКД90Т, КМ138, КМ700/800, МКТ85Т, оснащенных забойными конвейерами КСД26, КСД27, КСД28, КСД210, СПЦ271, СПЦ273, А26, А30, с рейкой РПК, РКД, 3БСП, «Айкотрак».

Комбайн очистной КДК700 (табл. 3) предназначен для отработки пластов (в т. ч. опасных по газу и пыли) мощностью 2,0-4,3 м с углами падения до 35° по простиранию и до 10° по восстанию и падению, с сопротивляемостью угля резанию до 360 кН/м. Допускаются включения в пласт породных прослоек и геологические нарушения, преодолеваемые крепью.

Таблица 3

Комбайн оснащен бесцепной системой подачи с частотным регулированием скорости подачи и может применяться в составе механизированных комплексов МДТМ, КМ138, КМ144Б, КМ174, КМ700/800, оснащенных забойными конвейерами КСД27, КСД28, КСД210, А30, с рейкой РПК, «Айкотрак». Компоновка КДК700 аналогична комбайну КДК500 - блочная конструкция с многодвигательным приводом. При отработке пластов мощностью свыше 2,5 м комбайн оснащается оградительным щитом, обеспечивающим безопасную работу обслуживающего персонала в зоне комбайна.

Очистной комбайн КДК700

Гидравлическая система комбайнов КДК700 и КДК500 отделена от основного привода и оснащена отдельным электродвигателем привода гидравлического насоса, питающего гидроцилиндры поворотных редукторов.

Система пылеподавления, обеспечивая подачу воды к каждому резцу для предотвращения фрикционного искрения, равномерно орошает кутковую зону шнека и отбитый уголь.

Питание электрооборудования комбайнов осуществляется переменным током частотой 50 Гц и напряжением 1140 В.

Управление комбайнами осуществляется как с двух пультов, расположенных по концам рамы комбайна, так и в дистанционном режиме в зоне видимости с носимого малогабаритного пульта по радиоканалу управления, а также с аппарата управления, расположенного на штреке, в соответствии с требованиями безопасности при работе на выбросо-опасных пластах.

Комбайны оснащены системой диагностики и контроля состояния основных элементов электрооборудования, в т. ч. целым рядом датчиков: температуры масляных ванн редукторов привода исполнительных органов, температуры в системе охлаждения преобразователя частоты, давления и расхода воды в системе пылеподавления и охлаждения, давления в гидросистеме, непрерывного контроля концентрации метана, местоположения в лаве и устройством акустического контроля работы комбайна при работе в режиме дистанционного управления со штрека.

Анализируя работу опытных образцов машин нового технического уровня, необходимо отметить, что на шахтах полностью подтвердилась правильность принципиальных конструкторских решений. Согласно отраслевым статистическим данным по состоянию на 01.05.2004 г. за время эксплуатации УКД300 с сентября 2003 г. на шахте «Павлоградская» ГХК «Павлоградуголь» среднесуточная нагрузка на комбайн в 519-й лаве в пласте мощностью 1,3 м составила 1170 т/сут. при максимальной суточной нагрузке 1800 т/сут. и максимальной среднемесячной нагрузке 1294 т/сут. Нагрузка на работающие на этой же шахте в аналогичных условиях серийные комбайны составила:

· комбайн К85 российского производства (611-я лава) - 1022 т/сут.;

· комбайн ГШ200В (409-я лава) - 903 т/сут.;

· комбайн КА80 (567-я лава) - 735 т/сут.

На шахте им. Сташкова ГХК «Павлоградуголь» с начала эксплуатации (январь 2004 г.) среднесуточная нагрузка на комбайн УКД300 в 528-й лаве в пласте мощностью 1,0 м составила 1276 т/сут. при максимальной суточной нагрузке 2400 т/сут. и максимальной среднемесячной - 1710 т/сут.. Нагрузка на серийные комбайны КА80 составила: 667 т/сут. (1001-я лава) и 481 т/сут. (523-я лава).

По результатам эксплуатации всех очистных комбайнов, внедряемых в различных горно-геологических условиях, институтом «Донгипроуглемаш» выполнена корректировка конструкторской документации, которой предусмотрено:

· Установка систем управления и силового электрооборудования отечественного производства (изготавливаются совместно с предприятием Национального космического агентства Украины) взамен поставляемых из Германии.

· Существенное повышение надежности и ремонтопригодности комбайнов - расчетный ресурс всех ответственных узлов составляет 15 тыс. часов против 2,5-5 тыс. часов у заменяемых аналогов.

· Снижение стоимости машин за счет исключения импортных комплектующих и повышения технологичности конструкции.

Изготовленный по скорректированной документации комбайн УКД300 для оценки эффективности принятых технических решений и получения средних нагрузок 1700-2500 т/сутки в июне-июле текущего года намечено поставить в одну из уже эксплуатирующих эту машину лав.

Комбайнами КДК500, работающими на шахтах «Южнодонбасская №3» ГП «Донецкуголь», им. Бажанова ГП «Макеевуголь», «Новодонецкая» ГП «Доброполье-уголь» в пластах мощностью 1,6 м, достигнута максимальная нагрузка на забой 3200 т/сутки при среднемесячных нагрузках 1700-2400 т/сутки.

Лава на шахте «Бутовская» ГП «Макеевуголь», в которой проходит испытания комбайн КДК700, работает прямым ходом, и этим очистным комбайном впервые в Украине ведется обработка штреков, что исключает применение двух проходческих комбайнов и двух проходческих бригад.

Необходимо отметить, что темпы ведения работ на шахтах определяются плановыми показателями и зачастую ограничиваются мероприятиями по обеспечению безопасности.

Конвейеры

Важнейшей составной частью очистных комплексов, способных обеспечить техническое перевооружение шахт и ощутимо поднять уровень добычи угля, являются высокоэнерговооруженные (400-700 кВт), высоконадежные скребковые конвейеры с ресурсом 2,5-5,0 млн т горной массы, способные обеспечить переход на отработку пластов лавами длиной 250-350 м и протяженностью выемочных столбов 2-2,5 км. Это позволит в 1,5-2 раза сократить объемы проходки и снизить издержки от концевых операций на 1 т добываемого угля, в 3-5 раз уменьшить простои комплексов при их перемонтажах.

Институт «Донгипроуглемаш» создал типажный ряд скребковых двухскоростных конвейеров типа КСД (табл.4). В 2000 году была разработана конструкторская документация типового представителя типажного ряда конвейера КСД27. Кроме того, для отработки тонких пологих и пологонаклонных пластов были разработаны конвейеры КСД26 и КСД26В (исполнение для работы с очистным комбайном УКД300).

Таблица 4

Отличительными конструктивными особенностями новых конвейеров типажного ряда являются:

· Оснащение малогабаритными приводными блоками на базе компактных планетарных редукторов с ресурсом 20-25 тыс. часов против 5-10 тыс. часов у цилиндрических и коническо-цилиндрических редукторов.

· Комплектация двухскоростными электродвигателями с водяным охлаждением мощностью 55/160, 65/200, 85/250 и 115/350 кВт, расширяющими область применения конвейеров и резко повышающими надежность привода по сравнению с традиционно применяемыми двигателями мощностью 110 и 160 кВт с воздушным охлаждением.

· Изготовление рештачных ставов из высоколегированных сталей твердостью 270-320 НВ на базе новых спецпрофилей высотой 255 и 275 мм с ресурсом 3-5 млн т горной массы вместо традиционно применяемых профилей 228 и 245 мм с ресурсом 1,2-1,5 млн т горной массы.

· Применение принципиально новых замковых соединений рештаков с разрывным усилием 1700-2500 кН вместо закладных и стержневых замковых соединений с разрывным усилием 800-1300 кН.

Новые конвейеры могут применяться в составе всех комплексов, уже эксплуатируемых или создаваемых в Украине, работать в сочетании с любыми узкозахватными комбайнами, служить базой для новых струговых установок европейского типа.

Первые украинские двухскоростные скребковые конвейеры типа КСД способны обеспечить стабильную работу высоконагруженных лав длиной 250-400 метров, что позволяет существенно сократить объемы подготовительных работ. На шахтах «Южнодонбасская №3» ГП «Донецкуголь», им. Бажанова ГП «Макеевуголь», «Родинская» ГП «Красноармейскуголь», «Новодонецкая» ГП «Добропольеуголь», «1/3 Новогродовская» ГП «Селидовуголь», им. Вахрушева ГП «Ровенькиантрацит», «Павлоградская» и им. Сташкова ГХК «Павлоградуголь» конвейеры типа КСД работают с нагрузками 1200-3000 т/сутки.

Крепи

Институт «Донгипроуглемаш» проводит активную работу по исследованию, разработке и внедрению двухстоечных однорядных щитовых крепей. К числу их достоинств относятся: расширение рабочего диапазона мощности пласта (за счет увеличения коэффициента раздвижности), повышение удобства, скорости и безопасности работы персонала (за счет наличия двойного прохода между конвейером и стойками), улучшение условий поддержания непосредственной кровли (за счет высокой маневренности перекрытия и создания в кровле горизонтально-сжимающих напряжений) и др.

Механизированная крепь КДД

Опыт эксплуатации этих крепей позволил, с одной стороны, положительно оценить возможность их эффективной работы в условиях шахт Украины, а, с другой, показал, что ряд технических решений в их конструкции нуждается в более глубокой проработке, особенно применительно к сложным горно-геологическим условиям.

Результаты исследований легли в основу первой отечественной конструкции двухстоечной щитовой крепи КДД, предназначенной для работы в комбайновых очистных комплексах на пологих пластах мощностью 1,0-2,4 м (2 типоразмера).

По основным техническим характеристикам крепь КДД (табл. 5) не уступает зарубежным аналогам, а по ряду принципиально важных для специфики горно-геологических условий Украины параметров имеет следующие преимущества:

Таблица 5

· наличие механизма подъема основания секций крепи (для работы на пластах со слабыми почвами);

· повышенная несущая способность крепи (в сравнении с крепью «Глиник» 08/22-Оз - на 13-17 %);

· повышенное усилие на поджимной консоли секции крепи;

· наличие нескольких исполнений секции крепи (с цельным либо раздельным основанием, с поджимными консолями, управляемыми от гидростойки, либо специальными домкратами, с различными типами механизма перемещения), позволяющих произвести оптимальный выбор оборудования для конкретных горно-геологических условий.

Институтом «Донгипроуглемаш» была также создана двухстоечная щитовая крепь ДМ (табл. 6), предназначенная для работы в комбайновых очистных комплексах на пологих пластах мощностью 0,85-1,5 м со сложными горно-геологическими условиями, обладающая рядом преимуществ по сравнению с одним из лучших мировых аналогов - крепью «Глиник» 055/15.

Таблица 6

Совместная эксплуатация секций этих крепей в одной из лав подтвердила эффективность новых технических решений, заложенных в конструкции крепи ДМ.

Двухстоечная щитовая крепь ДМ впервые в мировой практике, работающая в пласте мощностью 0,85 м, имеет:

· механизм подъема носка основания при передвижке;

· короткие поджимные консоли с высоким усилием прижатия, обеспечиваемым компактным механизмом передачи усилия от гидростоек;

· обернутое размещение домкрата передвижки, позволяющее повысить усилие перемещения секции до Рс=30 т (более чем в 1,5 раза выше, чем в крепи Глиник 055/15).

Успехи в создании двухстоечных щитовых крепей КДД и ДМ, предназначенных для работы на пластах с легкими кровлями, послужили фундаментом для развития этого направления в области крепления пластов с тяжелыми кровлями.

В 2001 г. институт «Донгипроуглемаш» разработал конструкцию двухстоечной щитовой крепи ДТ, предназначенной для работы в комбайновых очистных комплексах на пологих пластах с тяжелыми кровлями мощностью 1,1-2,5 м (два типоразмера). В конструкции этой крепи применены многие кинематические и конструктивные решения, прошедшие проверку в крепях ДМ и КДД. Основными отличиями этой крепи от своих предшественниц являются увеличение удельного сопротивления до 700-800 кН/м2, соответствующее повышение усилия прижатия поджимной консоли, а также изменения конструкции ряда узлов секции, направленные на повышение удобства и скорости работы персонала.

Работы по созданию двухстоечных щитовых крепей для работы на пластах с тяжелыми кровлями были продолжены в 2002 г. созданием конструкции крепи ДТМ (табл.7). Эта крепь предназначена для мощных пластов 2,1-3,5 м с тяжелыми кровлями.

Таблица 7

Конструкция секции крепи обеспечивает удельное сопротивление 1100-1200 кН/м2, при сопротивлении гидростойки 440 т, шаге установки секций 1,75 м и шаге передвижки 0,8 м. Технические характеристики крепи ДТМ соответствуют основным мировым тенденциям развития крепей для мощных пластов (повышение удельного сопротивления, увеличение шага установки и шага передвижки секций) что позволяет повысить надежность и экономическую эффективность работы выемочной техники.

Новые механизированные крепи успешно работают на шахтах Украины: «Красноармейская-Западная №1», им. Засядько, «Краснолиманская», «Родинская», «Ореховская», «Павлоградская» и других.

Конструктивно-технические параметры крепей и опыт их успешной эксплуатации позволяют сделать выводы не только о ликвидации принципиального отставания украинских механизированных крепей от мирового уровня, но и о превышении этого уровня по ряду показателей, что создает двухстоечным щитовым крепям украинского производства хорошие экспортные перспективы в странах СНГ.

Сравнение плановых и фактических средних нагрузок, достигнутых механизированными комплексами на базе щитовых крепей с новыми очистными комбайнами и скребковыми конвейерами на шахтах Украины, показывает, что первые образцы принципиально новой техники (комбайны КДК500, КДК700, УКД300, скребковые конвейеры типа КСД, двухстоечные крепи ДМ и КДД) уже на начальном этапе эксплуатации способны обеспечить плановые нагрузки. Не случайно в последние годы на передовых шахтах Украины идет процесс вытеснения импортных механизированных крепей современными украинскими крепями.

Новое поколение базовых моделей горных машин создано институтом «Донгипроуглемаш» на основе модульного принципа (или по принципу типажных рядов), что дает возможность любой шахте заказывать, а заводу - оперативно, с минимальными издержками, изготавливать машины в индивидуальном исполнении, наиболее полно отвечающем условиям эксплуатации.

Размещено на Allbest.ru