Краткое описание гидравлической технологии добычи угля

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Краткое описание гидравлической технологии добычи угля

Гидравлическая технология подземной добычи угля, как и любая другая технология, включает три основных процесса (рис. 1.1)

Рисунок 1.1 – Структура процессов подземной технологии добычи угля.

Рисунок 1.2 -  Принципиальная схема вскрытия, подготовки и отработки выемочного поля шахты с гидравлической технологией добычи угля.

Процессы, составляющие технологию добычи угля (рис. 1.1) реализуются за счет последовательного проведения различных горных выработок на выемочном поле шахты, начиная с земной поверхности и заканчивая угольными пластами (рис. 1.2). Каждый из рассмотренных процессов имеет свое назначение, способ реализации и установленные границы применения (табл. 1.1).

Таблица 1.1.

Характеристика процессов подземной технологии добычи угля

Под выемочным полем понимается подземное трехмерное пространство, включающее залегающие в нем запасы угля в виде пластов и окружающие их породы, с установленными границами, отведенными угледобывающему предприятию (шахте, разрезу) для добычи угля.

Под участком понимается часть пласта с ограниченными размерами, установленными под влиянием различных факторов:

- геологических (например, тектоническое нарушение пластов);

- технологических  (например, граница с соседней шахтой);

- правил безопасности (например, требования к размерам участков);

- требований оборудования (например его размеров).

Характерным отличием подземной гидравлической технологии добычи угля от любой другой, например механизированной, является использование высоконапорной воды для разрушения угля и его гидротранспорта. На гидрошахтах используются струи воды создаваемые под высоким давлением Р = 10 – 16 МПа и расходом Q = 150 – 300 м³/ч. Струя воды как режущий инструмент формируется в каналах гидромонитора. Направление струи задается качанием ствола гидромонитора гидроцилиндрами в горизонтальной и вертикальной плоскостях с дистанционной системой управления от маслонасосной станции.

С использованием высоконапорной воды реализуется основной процесс – отработка выемочных полей включающий два подпроцесса взаимно увязанных между собой в пространстве и во времени:

первый - проведение подготовительных выработок в подэтажах;

второй - выемку угля в подэтажах очистными заходками.

Задания по практике сформированы с использованием математических моделей полученных в результате научных исследований процесса гидравлической выемки угля в очистных заходках на различных гидрошахтах. 

1.1.  Проведение выемочных выработок в полосах

Выемочные выработки проходятся на всю длину подэтажа с углом наклона i = 4 – 20 градусов необходимым для самотечного гидротранспорта угольной пульпы движущейся непосредственно по угольной почве или по предварительно уложенным на почву металлическим желобам. Наклонная высота подэтажа составляет 10 – 15 м и выбирается с учетом ограниченной дальности действия струи гидромонитора.

1.2.   Выемка угля в подэтажах очистными заходками

Подэтажи отрабатываются в нисходящем порядке. Выемка угля в подэтажах осуществляется за счет извлечения очистных заходок, которые являются объемными телами в виде наклонной призмы с размерами сторон:

b  –  длина, задается шагом перестановки гидромонитора по выработке;

h_н –  наклонная высота, задается высотой подэтажа;

l   –  ширина, задается мощностью пласта m и углом α его падения.

Гидравлическая выемка угля в каждой очистной заходке начинается с разрушения деревянной крепи выработки и угольного массива с постепенным расширением извлекаемой полости. Отбитый уголь падает на основание полости. Мелкий уголь смывается отработанным потоком воды, а крупный уголь, в виде негабаритов, накапливается в полости, задерживает мелкий угль и требует дополнительного разрушения и смыва струёй гидромонитора.

Для защиты извлекаемой полости очистной заходки от преждевременного прорыва обрушенных пород, расположенных в ранее отработанном пространстве угольного пласта, оставляются различные угольные целики на границах с обрушенными породами, названные по месту их расположения и по форме, получаемой после воздействия струи воды:

- подзавальный целик;

- целик угольной потолочины;

- эллиптические целики;

Гидравлическая выемка угля в заходке заканчивается после прорыва обрушенных пород в извлекаемую полость через породоперепускную сбойку, образующуюся в угольном целике потолочины.