Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса, цель, идея, задачи и методы исследований 7
1.1. Анализ горно-геологических и горнотехнических условий отработки крутых и наклонных угольных пластов 7
1.2. Анализ технологий отработки крутых и наклонных угольных пластов
1.3. Анализ гидравлической и механогидравлической технологий отработки крутых и наклонных угольных пластов 23
1.4. Скважииная гидравлическая технология отработки угольных запасов 33
1.5. Цель, идея, задачи и методы исследований 34
Выводы 45
2. Разработка рациональных сочетаний технологических процессов скважинной и механогидравлической выемки угля на наклонных и крутых пластах 47
2.1. Разработка концепции рационального сочетания технологических процессов скважинной и механогидравлической выемки угля на наклонных и крутых пластах 47
2.2. Разработка вариантов технологических схем скважинно- механогидравлической технологии подземной добычи угля 49
2.3. Аналитические исследования основных процессов механогидравлической и скважинной технологий 61
2.4. Критерии оценки эффективности процессов выемки угля 67
Выводы 93
3. Геомеханическое обоснование параметров технологических схем на базе сочетания технологических процессов скважинно-механогидравлической выемки угля 95
3.1 Методика и алгоритмы обоснования геомеханических параметров технологических схем на базе сочетания технологических процессов скважипно-механогидравлической выемки угля 95
3.2 Моделирование методом конечных разностей геомеханических параметров скважинно-механогидравлической технологии 103
3.3 Результаты геомеханического обоснования параметров скважинномеханогидравлической технологии 110
Выводы 117
4. Рекомендуемые технологические решения по скважинно-механогидравлической технологии добычи угля 119
4.1. Варианты технологических решений по отработке крутых и наклонных угольных пластов с использованием скважинно-механогидравлической технологии 119
4.2. Разработка требований к технологическому оборудованию скважинно-механогидравлической технологии 123
4.3 Экономическая эффективность скважинно-механогидравлической технологии 144
Выводы 151
Заключение 152
Литература 154
- Анализ технологий отработки крутых и наклонных угольных пластов
- Разработка вариантов технологических схем скважинно- механогидравлической технологии подземной добычи угля
- Моделирование методом конечных разностей геомеханических параметров скважинно-механогидравлической технологии
- Разработка требований к технологическому оборудованию скважинно-механогидравлической технологии
Введение к работе
Исследованиям, направленным на повышение технологичности разработки наклонных и крутых угольных пластов на современном этапе развития угледобычи, посвящены работы НИЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ИПКОИ, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ПНИУИ, ВНИИгидроугля, УкрНИИгидроугля, ДонНРШ, ДонГТУ, МГГУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА и ivniornx других организаций.
Работы этих организаций послужили основой для исследований в направлении поиска путей эффективной реализации ресурсного потенциала наклонных и крутых пластов на базе научно обоснованных сочетаний вариантов прогрессивных технологий пoдзe^п^oй добычи угля.
Таким образом, исследования, направленные на формирование рациональных сочетаний скважинной гидравлической и механогидравлической технологий разработки наклонных и крутых угольных пластов, могут быть объективно признаны актуальными.
Целью диссертации является установление зависимостей показателей эффективности гидромеханизированных технологий от комплекса природных и горнотехнических факторов для обоснования параметров скважииномеханогидравлической технологии подземной угледобычи, обеспечиваюндей повышение интенсивности, безопасности и полноты извлечения запасов угля из наклонных и крутых угольных пластов.
Основная идея работы заключается в обеспечении рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологий подземной угледобычи за счет реализации объектно-ориентированного подхода к обоснованию параметров подготовительных и очистных работ, определяющих интенсивность, безопасность и полноту отработки запасов угля в специфических условиях залегания наклонных и крутых пластов.
Основные научные положения, выноси|Мые на защиту, и их новизна:
1. Эффективность реализации скважинно-механогидравлической технологии очистных работ на наклонных и крутых пластах находится в зависимости от горно-геологических условий, ширины камеры, специфики процессов магазинирования, пульпофорлшрования и позволяет увеличить нагрузку на очистной забой до 800-1000 т/сут, полноту извлечения запасов на
10-12%, уменьшить объем проведения подготовительных выработок в 2,5-3
2. Обос1Ювание параметров скважинно-механогидравлической технологии подзелшой добычи угля необходимо осуществлять по фактору устойчивости камеры, так как он является определяющим для установления рациональных значений выемочных блоков и ширины межкамерных целиков, при выполнении всех рабочих процессов технологического цикла.
3. Прогрессивные варианты скважинно-механогидравлической технологии отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов способствуют увеличению производительности гидравлического разрушения массива полезного ископаемого в 1,3-1,5 раза, высоты подэтажа в 2-3 раза и обеспечению устойчивости боковых пород в камере за счет магазинирования угля и надежного управления процессами выпуска, дробления и пул ьпоформирования.
Научное значение работы заключается в разработке методики обоснования прогрессивных технологических и пространственнопланировочных решений по реализации скважинно-механогидравлической технологии, обеспечивающей интенсивную и безопасную отработку запасов наклонных и крутых угольных пластов при минимальных потерях угля в недрах.
Практическое значение работы состоит в разработке рекомендаций по повышению интенсивности и безопасности отработки запасов наклонных и крутых пластов на базе рациональных сочетаний технологий скважинной и механогидравлической добычи угля при обеспечении NH^HHMyMa потерь полезного ископаемого в недрах.
Реализация выводов и рекомендаций. Варианты рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологии отработки запасов угля использованы при составлении программ развития горных работ на шахтах ОАО «ОУК Прокопьевскуголь».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2008, 2009 гг.), научно-техническом совете ТГПО УК «Прокопьевскуголь» (Прокопьевск, 2007 г.), научных ceNninapax кафедры ПРПМ Московского государственного горного университета (Москва, 2006-2008 гг.).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 3 научных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, содержит 60 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 75 наименований и приложения.
Автор выражает благодарность за консультации при выполнении работы кандидату технических наук Кайдо И.И., сотрудникам кафедры ПРПМ МГГУ, а также инженерно-техническим работникам НПО УК «Прокопьевскуголь» за ценную помощь и советы в процессе выполнения исследований.
Анализ технологий отработки крутых и наклонных угольных пластов
Совершенствованию разработки наклонных и крутых угольных пластов в Кузбассе посвящены работы видных отечественных ученых научно исследовательских институтов и высших учебных заведений. Наибольший вклад в создание эффективной технологии внесли ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ИПКОН РАН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Институт угля и углехимии СО РАН, ВНИИгидроугль, ДонНИИ, ДонГТУ, МГГУ, КузНИУИ, КузГТУ, СибГИУ и многих других организаций.
Одной из первых работ системно представляющей технологию разработки наклонных и крутых пластов являются работы академика Л.Д. Шевякова [4], в которой представлены прогрессивные в тот период времени системы разработки. Лава-этаж при крутом падении рассматривается как вариант лава-этаж сплошной системы разработки. При выемке угля комбайнами или стругами забою придают прямолинейное очертание. При выемке угля отбойными молотками сплошной забой при крутом падении бывает потолкоуступным (рис. 1.2).
Отбиваемый в уступах уголь при крутом падении самотеком скатывается вниз забоя и по коротким скатам (печам) между целиками угля или породными столбами грузится через люки в вагонетки. Для уменьшения дробления и потерь угля в виде мелочи в забое поток угля необходимо направлять рештаками. При крутом падении может применяться и типичная система разработки (рис. 1.3) или прямолинейным забоем [4]. Такая система подходит для разработки крутопадающих пластов средней мощности, если по тем или иным причинам не принята система лава - этаж. Системы разработки мощных пластов значительно более сложны по сравнению с системами разработки пластов тонких и средней мощности. Системы разработки мощных пластов можно разделить на две основные группы: а именно системы разработки без разделения пласта на слои и слоевые системы. Системы разработки без разделения на слои чрезвычайно разнообразны, но по характеру подготовительных работ их можно подразделить по признакам, аналогичным принятым для разработки пластов тонких и средней мощности. Однако, при разработке мощных пластов порядок проведения подготовительных выработок далеко не столь достаточен для характеристики системы, так как большая мощность пласта накладывает особый отпечаток на способы очистных работ, в которых именно и наблюдается большое разнообразие.
В связи с тем, что разработка мощных пластов на полную мощность сопровождается значительными сложностями, широкое применение на практике имеют слоевые системы разработки. Их основная идея состоит в том, что мощный пласт отрабатывается не сразу на его полную мощность, а постепенно, слоями такой толщины, что выемку каждого слоя можно уподобить выемке пласта средней мощности. В пространстве слои могут иметь горизонтальное или наклонное положение. Ввиду трудности очистной выемки высота этажа при разработке мощных пластов принимается меньше, чем при разработке пластов тонких и средней мощности.
Разработка полосами по простиранию [4] предусматривает (рис. 1.4), что выемочные поля ограничиваются этажными или подэтажными выработками, которые могут быть в зависимости от угла падения спусками или скатами. Разработка полосами осуществляется с полной закладкой выработанного пространства. Для спуска добываемого в забоях угля на нижнюю продольную полосу служит срединный скат, а для спуска закладочного материала из верхней продольной — фланговые скаты, проводимые у границ выемочного поля. Выемка полос идет в восходящем порядке. Ширина полос (т. е. размер по линии падения) бывает различна. При более пологом падении, устойчивых породах и других благоприятных условиях ширина полосы доходит до 8—10 м, тогда как при крутом падении и в случае неустойчивых боковых пород она уменьшается до высоты одной продольной, т. е. до 2,5. Выемка угля из очистных забоев, в зависимости от ширины полосы, крепости и кливажа угля, устойчивости боковых пород может производиться сплошным (правая часть рис. 1.4) или уступным (слева) забоем. Каждая полоса обслуживается двумя продольными штреками — нижним для транспортирования угля и верхним для доставки закладочного материала. В каждой полосе длина закладочной продольной постепенно нарастает, а откаточной — сокращается. Каждая продольная в первую половину своего существования служит для транспортирования закладочного материала во вторую — для доставки угля. Так как в том и другом случаях транспортирование угля ведется в одном направлении, то продольная полоса может быть проведена с нормальным уклоном.
Для увеличения фронта забоев выемочное поле делается двукрылым, полю придается умеренный размер по простиранию и в этаже может быть два или несколько подэтажей, в каждом из которых одновременно вырабатывается по одной полосе, или, наконец, на крыле этажа находятся в одновременной разработке два или несколько выемочных полей. Малый фронт очистных забоев является крупным недостатком разработки полосами, чему можно противопоставить следующие ее достоинства: малое количество и простоту подготовительных работ, безопасность работы в забоях ограниченной высоты и простоту вентиляции. Выемка полосами по простиранию оказывается наиболее пригодной для разработки пластов средней мощности или мощных, но не свыше 3,5 - 4 м с самовозгорающимся углем, плохими боковыми породами и при углях различной крепости, при различных углах падения, но преимущественно при крутом падении. Разработка полосами по восстанию [4] с магазинированием угля, предусматривает (рис. 1.5), что этаж разделяется на два-три подэтажа, каждый высотой по 70 - 40м (на рис. 1.5 показан один из подэтажей). Каждая полоса угля I, II, III... шириной 6 - 12м вынимается снизу вверх, в направлении восстания. Отбитый уголь магазинируется, т. е. остается в выработанном пространстве как временная закладка. Но так как при отбойке происходит увеличение объема угля примерно на одну треть по сравнению с объемом в плотном теле, то часть угля выпускается через люки внизу полосы и грузится в вагонетки на откаточном штреке. Уголь выпускается с расчетом, чтобы между забоем и отбитым углем оставалось пространство, удобное для бурения шпуров и разборки подорванного угля. Чтобы замагазинированный уголь мог служить временной закладкой, предохраняющей призабойиое пространство, в полосе, смежной вырабатываемой, уголь должен оставаться на месте, и только в предыдущей полосе уже производится выпуск замагазинированного угля. После выпуска угля в выработанном пространстве начинается обрушение боковых пород или оно может быть заполнено закладочным материалом, поступающим по верхней продольной полосе.
Разработка длинными столбами по простиранию [4] с обрушением при крутом падении предусматривает (рис. 1.6), что проведением промежуточных подэтажных штреков этаж высотой до 80 - 100м разделяется на два, три или четыре подэтажа. Отбойка угля ведется взрывчатыми веществами. Обыкновенно, особенно при более мощных пластах, уголь вынимается узкой (1м) «лентой» сверху вниз. Отбитый уголь движется вдоль забоя самотеком. Доставку угля по промежуточной продольной полосе можно производить конвейером или в вагонетках.
Разработка вариантов технологических схем скважинно- механогидравлической технологии подземной добычи угля
Прокопьевске - Киселевское месторождение каменных углей в Кузбассе характеризуется повышенной угленасыщеиностью и сложным геологическим строением [5]. Углы падения пластов в подавляющем большинстве более 45 градусов, а в отдельных случаях до 90 градусов. Мощность пластов изменяется от 0,5 до 20 м. Крутое залегание пластов, их большая мощность, высокая степень нарушенности определили типы систем их разработки.
Основными системами разработки [4,6,9]в этих условиях являются: - щитовая в различных модификациях (щиты жесткие, эластичные, арочные, КС, ЩРП), применяемая при углах падения свыше 35 градусов и мощности 1,2 - 12 м; - длинные столбы по простиранию (ДСО - лавы с индивидуальной крепью), применяемые при мощности пластов 1,5 - 3,5 м и углах падения 35 -70 градусов; - подэтажная гидроотбойка (ПГО), применяемая при мощности пластов более 3 м и углах падения более 30; - системы разработки с закладкой выработанного пространства, применяемые при необходимости охраны объектов на поверхности.
Каждая из этих систем требует дополнительных, кроме перечисленных, условий. В частности, успешное применение ЩРП системы определяется выдержанностью угла падения пласта и его мощности, отсутствием в контуре выемочного участка геологических нарушений, зон ослабленного угля. Безаварийная очистная добыча угля системой ДСО в зонах геологических нарушений, при неустойчивой непосредственной кровле экономически нецелесообразна. Из-за нарушенности пластов, резкого изменения их углов падения в контуре одного выемочного участка, ориентировки геологических нарушений диагонально к периметру выемочных участков, основные для условий крутого падения системы разработки могут эффективно применяться при отработке не более 60% промышленных запасов. Высокую эффективность отработки крутых пластов показывает система ПГО, которая является, по сути, гидравлическим вариантом камерных систем разработки. Запасы угля, сосредоточенные в сложных горно-геологических условиях, возможно, отрабатывать только камерными системами, применяемыми и в мировой практике при разработке осложненных крутопадающих пластов: подэтажная штрековая отбойка (ПШО), блоковое обрушение (БО) и другие.
Кроме экономической целесообразности отработки запасов угля камерными системами, технической необходимостью является выемка целиков на вышележащих пластах с целью предотвращения образования "штампов" для нижележащих пластов, создания зон разгрузки при отработке свит пластов, снижения потерь и, соответственно, пожароопасности [26,27,28].
В 1998 г. институтом "КузНИУИ" совместно с работниками угольных компаний "Прокопьевскуголь" и "Киселевскуголь" разработана "Инструкция по безопасному применению временных технологических схем разработки пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения" [29] и "Временные технологические схемы разработки угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения" [31,34], в которых учтены выводы комиссий, расследовавших аварии, связанные с применением этих систем.
Для всех технологических схем общим является отсутствие крепления выработанного пространства, ограниченные размеры выемочного контура по простиранию, буровзрывной способ отбойки угля и интенсивный выпуск его с последующим заполнением выработанного пространства обрушенными и перепущенными с верхних горизонтов породами.
Технологические схемы были разработаны для условий действующих шахт крутого падения, их параметры предопределены существующими схемами вскрытия и подготовки шахтных полей, общими правилами ведения очистных и подготовительных работ в этих горно-геологических условиях. Вертикальная высота этажа соответствует перепаду высот между вентиляционным и откаточным горизонтами и обычно не превышает 100 м. Наклонная высота этажа в зависимости от угла падения пласта колеблется в пределах 100 - 170 м, размеры выемочных участков по простиранию не превышают 150 м (рис.2.1., табл. 2.1. и 2.2.). ужттштртт к штжши ч шшешй столб
Скважины - ПШО, БОШ, БОП. диаметром 500 мм без крепи Буровая машина Служат для проведения по ним разрезных и спаренных печей по схеме снизу вверх. Технологические схемы рекомендованы к применению для отработки пластов мощностью 2 м и более с углами падения 40 и более с размещением зарядов ВВ в шпурах диаметром 43 мм и последовательным взрыванием зарядов в камерах [30]. Проветривание выемочного участка осуществляется за счет общешахтной вентиляции. Воздух на участок поступает по откаточному штреку с регламентированным (необходимым по расчету) его распределением по скату, на конвейерные штреки и через промежуточные печи в выемочные выработки. После проветривания очистного забоя исходящая струя воздуха выходит на вентиляционный горизонт. На основании этого разработан рациональный вариант сочетаний технологических процессов скважинной гидравлической технологии и механогидравлической выемки (С-МГ), для которого справедливы следующие требования для технологических схем отработки крутых и наклонных пластов (рис.2.2 - рис.2.4). Требования связаны с последовательностью проведения выработок, а следовательно, с порядком и режимами их проветривания.
Выемочные участки на несклонных и склонных к самовозгоранию пластах угля вскрываются заездами с блоковых квершлагов. Выемочные участки на весьма склонных к самовозгоранию пластах вскрываются заездами с участковых квершлагов, пройденных с локальных полевых штреков. Блоковые и участковые квершлаги проводятся «в створе» по падению для обеспечения минимальных потерь угля.
Моделирование методом конечных разностей геомеханических параметров скважинно-механогидравлической технологии
Метод конечных разностей получил широкое распространение, что подтверждается количеством публикаций по геомеханике [40,41,43,44,45]. Достоинствами, обеспечивающими популярность МКР, являются следующие его возможности: - решение задач геомеханики при любых граничных условиях; - реализация произвольных механических и деформационных свойств угольного пласта и вмещающих пород; - моделирование анизотропии механических свойств исследуемой области; - сгущение сети элементов в необходимых местах исследуемой схемы; - реализация любой последовательности нагружения модели и др. Сущность МКР заключается в следующем. На исследуемую область технологической схемы на базе сочетания скважинной и механогидравлической выемки с помощью прямоугольной сетки (mxn) наносятся узлы. Причем нами в ходе исследований по геомеханическому обоснованию рассматривались две области (рис.3.6).
Первая (большая) охватывающая полностью выемочный блок отработки крутого пласта с распространением исследуемой области за аккумулирующий и вентиляционный штреки по падению пласта и вглубь угольного пласта и отработанное пространство по простиранию. Разбиение выемочного блока пространной сеткой с шагом 3,0 м (23 узла по простиранию и 29 - по падению). Пуассона материала плиты; h - мощность плиты. Замена толстой плиты эквивалентной по жесткости тонкой возможно потому, что мощность h тонкой плиты не входит в явном виде в уравнение (3.5). Она является одним из компонентов ее жесткости. Поэтому при замене толстой плиты мощностью hi выбираем мощность h эквивалентной по жесткости тонкой плиты так, чтобы всегда выдерживалось условие І/h 5... 10, где 1 - характерный размер выработанного пространства, м. Если принять значение \х постоянным, то приведенную жесткость тонкой эквивалентной плиты можно обеспечить путем увеличения ее модуля деформаций.
Следовательно, принимаемая нами расчетная схема (рис.3.6) представляется в следующем виде. Тонкая и невесомая прямоугольная плита имеет конечную жесткость и произвольные размеры. Она лежит свободно на упругом неоднородном основании, т.е. в плане жесткость его переменная. По площади плита воспринимает равномерно распределенное давление вышележащей толщи пород. Размеры плиты принимаются достаточно большими, чтобы они с запасом перекрывали расчетную область (площадь выработанного пространства лавы, блока, этажа). В этом случае условия заделки контура плиты не имеют принципиального значения. В качестве граничных условий принимаем свободный контур плиты. Это значит, что с каждой ее стороны (параллельной той или иной оси координат) реакция и изгибающий момент равны нулю. Кроме того, в каждой угловой точке плиты крутящий момент также равен нулю. Породы основания плиты представляют собой зернисто-блочную (дискретную) среду, обладающую малой распределительной способностью (среда плохо рассеивает напряжения).
В используемой программе [38] на основании составленных 13 подпрограмм - функций, реализуется вычисление всех коэффициентов. Кроме того, программа дополнительно учитывает следующие особенности.
Развитие очистных работ характеризуется, как известно, большим количеством вариантов горнотехнической обстановки. Поэтому плита включала большое число узлов с целью более полного учета при этом процесса перераспределения напряжений.
Для выполнения исследований применялся прогрессивный численный метод конечных разностей. Исследования выполнялись на персональном компьютере с микропроцессором типа Pentium с помощью стандартного сервисного программного обеспечения WINDOWS, SURGER, EXCEL и др.
Для прямоугольной плиты с размерами m-n в программу первоначально вводятся однородные исходные данные и размножаются во все узлы плиты. Затем повторно вводятся оригинальные характеристики qi и Kj для тех узлов, которые находятся на неоднородных участках основания. Это позволяет оперативно вводить исходную информацию и исключает ошибки при вводе за счет его автоматизации. Потом вычисляются коэффициенты матрицы жесткости [fNL] с помощью подпрограмм - функций.
Согласно принятому шаблону уравнение (3.8) содержит 13 ненулевых элементов, для каждого из которых составлена вычислительная подпрограмма. Значения коэффициентов зависят от места расположения узла: у контура или в середине плиты. Этот признак автоматически определяется с помощью коэффициентовиндексы і и L которые вычисляются заранее. Значение АІЬ; Віь; ViL, жесткости основания вводится в функцию F7 при вычислении центрального коэффициента.
Разработка требований к технологическому оборудованию скважинно-механогидравлической технологии
Агрегат скважинный гидромониторный — АСГ— с повышенной разрушающей способностью [53,62,74] разработан в МГГУ на базе прошедших опытные и промышленные испытания на шахтах и гидрошахтах агрегатов АГС-1, АГС-2 и КБГ НПО «Углемеханизация» (Украина) [54,55] и внедрения агрегатно-гидравлической технологии и агрегатов АФГ, АФМГ, АФТ на гидрошахтах Кузбасса [56-61].
Однако следует отметить, что как само конструктивное исполнение и, особенно, параметры, режимы и схемы разрушения угольного массива, очистная выемка в целом, так и согласование работы агрегата с подсистемами «безнапорного транспортирования» и «обезвоживания угля» значительно отличаются от указанных, и предложены совершенно новые технологические решения.
Агрегат скважинный гидромониторный (АСГ) предназначен для бурения скважин и очистной выемки угля гидравлическим способом через скважины из подземных горных выработок в осложненных горно-геологических условиях гидрошахт, а также шахт обычной технологии при работе в комплексе со средствами обезвоживания угля и осветления технологической воды в подземных условиях [53]. Агрегат скважинный гидромониторный (рис.4.1) включает: - струеформирующую часть для бурения скважин и очистной выемки; - энергоподающий став; - станок подачи с манипулятором и насосную станцию гидропривода; - высоконапорные насосные установки; - пульты управления. Агрегат АСГ рекомендуется для безлюдной добычи высококачественных углей в сложных условиях, для которых на сегодняшний день нет надежных и производительных технологий угледобычи. Это, в первую очередь, тонкие и весьма тонкие пласты Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса, Сахалина, Приморья и др.
Агрегатом АСГ, установленным на аккумулирующем (откаточном) штреке по восстанию пласта, осуществляется бурение скважин до вентиляционного штрека, или, в случае его отсутствия, на проектную длину. Затем в обратном направлении из скважины производится отработка пласта столбами по падению. Управление горным давлением при этом осуществляется ленточными технологическими целиками.
После отработки выемочного столба агрегат демонтируется и передвигается на расстояние, равное ширине отработанного столба для бурения следующей скважины и последующей отработки угольного пласта.
Станок подачи агрегата включает: вращатель, предназначенный для придания ставу возвратно-поворотных движений в секторе до 180; гидроцилиндр подачи, с помощью которого перемещается по направляющим вращатель и передается поступательное движение буровому ставу в скважине; два гидроцилиндра, которые приводят в действие парные захваты, предназначенные для удержания и центрировки штанг при монтажно-демонтажных работах; опорную раму и два домкрата для установки станка по углу падения пласта. Станок подачи крепится в выработке с помощью четырех распорных винтовых домкратов.
Маслостанция агрегата состоит из маслобака с радиалыю-поршневым насосом и электродвигателем. Энергоподающий став предназначен для удержания исполнительного органа в скважине, подвода к нему технологической воды под давлением. Буровой орган агрегата АСГ по одному из вариантов состоит из трех стволов с насадками, формирующими струи различного расположения, с помощью которых проходится скважина.
Очистной орган представляет собой криволинейный ствол с насадкой или насадками, установленными под различными углами к оси энергоподающего става. Опора (фонарь) предназначена для поддержания и центровки исполнительного органа и става в скважине и состоит из двух полухомутов с лучами-лыжами, которые устанавливаются на специальные шейки штанг, позволяя им свободно проворачиваться в опорах.
Местный пульт управления предназначен для управления гидроцилиндрами подачи, захватов и качания става. Дистанционный пульт управления по конструкции аналогичен местному пульту управления и используется для дистанционного управления на выбросоопасных пластах.
Струеформирующее устройство агрегата должно обеспечивать: повышенную разрушающую способность и нагрузку до 1000 т/сут при мощности пласта 1,0-1,2 м, управление крупностью добываемого угля, проведение скважин гидравлическим способом диаметром 0,3 м, очистную выемку угля по обе стороны от скважины, образование паза (шели) шириной не менее 20 мм вдоль продольной оси скважины до кровли пласта при его мощностях до 1 м и глубиной не менее 0,7 мм для пластов мощностью более 128 м, отсутствие контакта вращающихся частей органа с забоем при выдержанной мощности пласта и отсутствии твердых включений, разрушение породных прослоек, быструю и удобную замену насадок, длину исполнительного органа не более 1,8 м.
Разработка скважинных тонкоструйных агрегатов производилась на основе исследований, проводимых в МГГУ, СКБ завода «Гидромаш», ВНИИгидроуголь и ИГД им. Скочинского в 1987-1990 гг. па шахте «Инская» и «Полосухинская» б. ПО «Гидроуголь» по созданию агрегатно-гидравлических технологий [62,63].
Разработаны три варианта агрегатов и выемочных машин (типа АФТ и ГВМ) с использованием тонких струй для очистной выемки угля из подземных горных выработок на основе исследований, проводимых в 1984-1990 гг. на шахте «Инская» и «Полосухинская» б. ПО «Гидроуголь», по созданию агрегатно-гидравлических технологий (рис.4.2).
Отличительными особенностями разработанных агрегатов, например, АФТ, являются: использование перекрещивающихся струй для разрушения угольного массива; формирование струй в струеформирующих устройствах, равномерно расположенных по длине очистного забоя; постоянное прижатие струеформирующих устройств к груди забоя для обеспечения максимальной производительности; обеспечение производительной работы подсистемы безнапорного транспорта пульпы.
