Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние изученности вопроса, цель и задачи исследований 9
1.1. Горно-геологические и горнотехнические условия разработки 9
Верхнекамского месторождения калийных солей 9
1.2. Технологические схемы подготовки и очистной выемки калийных пластов на Верхнекамском месторождении 20
1.3. Состояние техники и технологии разработки калийных солей в мире 42
за рубежом 47
1.4. Состояние техники и технологии разработки калийных пластов 53
Верхнекамского месторождения комбайновым способом 53
1.5. Цель и задачи исследований 56
ГЛАВА 2. Разработка технологии ускоренной подготовки выемочных участков 57
2.1. Анализ применяемых способов проходки протяженных выработок на Верхнекамских калийных рудниках 57
2.2. Пути совершенствования технологий горнопроходческих работ 58
2.3. Разработка основных технических решений ускоренной проходки подготовительных выработок по сильвинитовым пластам 59
2.4. Типовые схемы подготовки выемочных блоков по сильвинитовым пластам на шахтных полях рудников южной части ВКМКС 67
2.5. Типовые технологические схемы пластовой подготовки и отработки выемочных блоков на шахтных полях рудников средней части ВКМКС 81
2.6. Организация очистных работ 91
2.7. Оценка эффективности предварительной проходки стартовых 97
выработок 97
2.8. Выводы по главе 2 101
ГЛАВА 3. Разработка основных технических решений по совершенствованию комбайновой технологии выемки калийных пластов верхнекамского месторождения 103
3.1. Оценка эффективности использования комбайновых комплексов на рудниках ОАО «Уралкалий» 103
3.2. Совершенствование комбайновой технологии выемки сильвинитовых пластов на Верхнекамском месторождении 110
3.3. Оценка целесообразности перехода на применение большегрузных
транспортных средств доставки руды от комбайнов до участковых 111
конвейерных линий 111
3.4. Основные технические решения по совершенствованию технологий очистных работ на рудниках Верхнекамского месторождения с использованием средств непрерывной доставки 118
3.5. Обоснование рациональной длины очистной камеры 126
3.6. Комбайновые технологии отработки некондиционных по мощности сильвинитовых пластов 129
3.7. Выводы по главе 3 136
ГЛАВА 4. Реализация технологических решений, повышающих эффективность разработки верхнекамского месторождения калийных солей 138
4.1. Вскрытие юго-восточной части шахтного поля рудника СКРУ-2 с 138
применением технологии ускоренной проходки 138
4.2. Пластовая подготовка выемочного блока на шахтном поле рудника Четвертого Березниковского рудоуправления 148
4.3. Выводы по главе 4 149
Заключение 150
Список использованных источников 152
- Технологические схемы подготовки и очистной выемки калийных пластов на Верхнекамском месторождении
- Разработка основных технических решений ускоренной проходки подготовительных выработок по сильвинитовым пластам
- Совершенствование комбайновой технологии выемки сильвинитовых пластов на Верхнекамском месторождении
- Пластовая подготовка выемочного блока на шахтном поле рудника Четвертого Березниковского рудоуправления
Введение к работе
Актуальность работы. На протяжении семи десятилетий на Верхнекамском месторождении калийных солей (ВКМКС) основным способом отбойки руды был буровзрывной, характеризующийся многооперационностью и низкой производительностью. С внедрением в начале 1970-х гг. комбайнового способа выемки пластов проведена масса исследований по определению рациональных параметров комбайновых технологий и разработке способов вскрытия, подготовки и отработки запасов в различных условиях.
Несмотря на обширный накопленный опыт, комбайновая технология выемки не претерпела существенных изменений за последние десятилетия, за исключением внедрения более мощного оборудования, к тому же подход к организации добычных работ остался прежним. Таким образом, повышающийся спрос на калийные удобрения обеспечивается не за счет эффективного использования очистных комплексов, а благодаря увеличению количества действующих очистных забоев.
Промышленное освоение ВКМКС характеризуется сложностью и разнообразием горно-геологических и горнотехнических условий. Такие условия ставят важные для практики ведения горных работ задачи по разработке схем вскрытия, подготовки и отработки выемочных участков высокопроизводительными комбайновыми комплексами.
Следовательно, исследования, обеспечивающие повышение эффективности комбайновых технологий выемки сильвинитов Верхнекамского месторождения калийных солей, являются актуальными.
Работа выполнена в соответствии с тематическими планами госбюджетных и хоздоговорных ОАО «Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии» (ОАО «Галургия»).
Цель работы заключалась в установлении закономерностей изменения эксплуатационной производительности комбайновых комплексов разного состава в различных горно-геологических и горнотехнических условиях для организации эффективной высокопроизводительной работы отдельного комбайнового комплекса и горного предприятия в целом.
Идея работы заключается в разработке и обосновании способов непрерывной транспортировки руды от проходческо-очистного комбайна до средств общешахтного транспорта, включающего комбинацию непрерывного и цикличного транспорта в условиях Верхнекамского месторождения.
Основные научные положения, защищаемые автором, сформулированы следующим образом:
1 Способ проходки горных выработок комбайновым комплексом, основанный на применении раздвижного ленточного конвейера и доставочного самоходного оборудования, обеспечивает двукратное увеличение темпов проходки.
2 Способ разработки выемочных участков на шахтных полях рудников Верхнекамского месторождения калийных солей, предусматривающий расположение подготовительных выработок в отрабатываемых пластах, приводит к значительному сокращению объема подготовительных работ и исключает необходимость размещения каменной соли от проходки полевых подготовительных выработок.
3 Рациональные параметры комбайновой технологии отработки сильвинитовых пластов переменной мощности, обеспечивающие комбинацию непрерывного и цикличного транспортирования руды, позволяют в полной мере реализовать технический потенциал комбайновых комплексов.
Новизна основных научных и практических результатов заключается в следующем:
установлены закономерности изменения эксплуатационной производительности комбайновых комплексов по длине очистной камеры для различных условий и составов комбайновых комплексов;
разработаны комбайновые технологии, при помощи которых реализуется высокоэффективная работа комбайновых комплексов как на подготовительных, так и на очистных работах;
определен оптимальный способ подготовки участков шахтных полей рудников с учетом применения новой техники и технологий ведения подготовительных и очистных работ;
систематизирована и скорректирована методика расчета производительностей комбайновых комплексов, учитывающая применение современного горного оборудования;
разработаны исходные данные на создание нового горного оборудования.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждается:
надежностью и представительностью исходных данных;
хорошей сходимостью с результатами исследований и показателями, достигнутыми при проектировании и эксплуатации рудников Верхнекамского месторождения;
адекватностью расчетных моделей, принятых для эксперментов.
Практическая значимость и реализация работы
Результаты исследований использованы при составлении планов развития горных работ на рудниках ОАО «Уралкалий».
Результаты использованы при проектировании вскрытия, подготовки и отработки рудников ОАО «Уралкалий» (проекты 52.088 и 95.097).
Разработан высокоэффективный способ проходки протяженных выработок, включающий использование раздвижного конвейера с реализацией принципа непрерывной работы комбайнового комплекса.
В соответствии с разработанными исходными данными на разработку комплекса оборудования, ОАО «Копейский машиностроительный завод» ведет работы по созданию раздвижного ленточного конвейера и бункер-питателя руды.
Разработана высокопроизводительная технология ведения очистных работ, включающая применение средств непрерывного и цикличного транспорта.
Оптимизирован способ подготовки частей шахтного поля применительно к разработанным высокопроизводительным технологиям проходческо-очистных работ.
Разработана и систематизирована методика расчета производительности комбайновых комплексов.
Личный вклад автора состоит в анализе и обобщении современной теории и опыта подземной разработки калийных солей; обосновании принципов изыскания подземной геотехнологии; разработке расчетных схем для оценки эффективности применения комбайновых технологий в зависимости от ряда влияющих факторов; определении экономической эффективности предлагаемых технических решений; разработке технических решений по проходке горных выработок, отработке очистных камер, вскрытию и подготовке выемочных участков.
Апробация работы. Содержание и отдельные положения работы неоднократно докладывались и получили одобрение на технических совещаниях ОАО «Галургия», ОАО «Уралкалий» (гг. Пермь, Березники, Соликамск, 2011–2014); международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, 2011–2014); IV Всероссийской конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых» (г. Пермь, 2013); на заседании кафедры РМПИ ПНИПУ (г. Пермь, 2014); на семинарах кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (г. Тула, 2014).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 16 работах, в том числе в 1 учебном пособии для студентов; «Методическом руководстве по ведению горных работ на рудниках ОАО «Сильвинит»; в 12 научных статьях, из 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 2 патентах на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 168 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 139 наименований.
Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю Соловьеву Вячеславу Алексеевичу за неоценимую помощь при написании работы, Андрейко Сергею Семеновичу и Качурину Николаю Михайловичу за организационную поддержку, внимание и ценные советы, а также сотрудникам лаборатории геодинамической безопасности ОАО «Галургия» и кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Пермского национального исследовательского политехнического университета за методическую и организационную помощь.
Технологические схемы подготовки и очистной выемки калийных пластов на Верхнекамском месторождении
Шахтные поля рудников вскрыты центрально расположенными шахтными стволами (по три ствола на рудниках СКРУ-1, СКРУ-2, БКПРУ-2 и четыре – СКРУ-3 и БКПРУ-4), один из которых является вентиляционным, а остальные воздухоподаю-щими [24–32]. Шахтное поле рудника СКРУ-1 вскрыто центрально отнесенными стволами. Главные вентиляторные установки Верхнекамских рудников располагают на дневной поверхности у устья грузо-вентиляционных стволов.
Шахтные поля делят на гидроизолированные участки [33], разделенные гидроизолирующими целиками. От шахтных стволов в меридиональном и широтном направлениях как по сильвинитовым пластам АБ и Красный II, так и по подстилающей каменной соли располагаются главные вскрывающие выработки.
На Верхнекамских рудниках применяются панельный и панельно-блоковый способы подготовки шахтных полей [34]. По расположению подготовительных выработок относительно отрабатываемых пластов различают пластовый, полевой и комбинированный способы подготовки. Очистные работы в панелях и блоках могут вестись как прямым, так и обратным порядком. Согласно п. 150 ПБ 03-553-03 «При па 21 нельной и панельно-блоковой схемах подготовки с обратным порядком отработки должна приниматься полевая подготовка шахтного поля или отдельных его участков. Принятие других вариантов обосновывается технико-экономическими расчетами с обеспечением безопасности горных работ» [33, 34].
Способ подготовки выемочного участка определяется индивидуально, учитывая сложившиеся горнотехнические и горно-геологические условия. Применяемые на сегодняшний день способы подготовки выемочных панелей и блоков для калийных рудников принципиально схожи, как правило, они включают проходку как пластовых, так и полевых выработок.
К примеру, на шахтном поле рудника БКПРУ-4 применяется панельно-блоковый способ подготовки (рисунок 1.3). Шахтное поле разделено на панели, а панели на блоки. На начало отработки запасов рудника длина панелей составляла 3,0 км, ширина – 1,4 км, длина блоков 700 м, а их ширина – 400 м. Порядок отработки панелей и блоков принят обратным. Выработки главных направлений и панельные выработки располагаются в подстилающей каменной соли и в продуктивных пластах, а блоковые по отрабатываемым пластам [29, 35]. В настоящее время размеры панелей и блоков увеличены в связи с внедрением более мощного оборудования: размеры панелей составляют 3,03,0 км. Размеры блоков могут составлять от 400750 до 650 2100 м.
Порядок отработки на панелях принят преимущественно обратный. Отработка запасов в блоках на действующих и новых панелях принимается прямым порядком. Для складирования соли от проходки главных и панельных штреков осуществляют строительство закладочных комплексов в пределах отработанных блоков.
При отработке шахтного поля рудника СКРУ-2 применяют как панельный, так и панельно-блоковый способы подготовки (рисунок 1.4) [36]. Рисунок 1.3 – Ситуационный план шахтного поля рудника БКПРУ-4 Рисунок 1.4 – Ситуационный план шахтного поля рудника СКРУ-2
В настоящее время осуществлен или осуществляется переход в сторону панельно-блокового способа подготовки шахтных полей, что позволяет повысить концентрацию горных работ на панели и ускорить ввод новых очистных участков в работу. При этом подготовка панелей сопровождается проходкой комплекса выработок как по породам пласта Подстилающей каменой соли (ПдКС), так и по отрабатываемым пластам АБ и Красный II.
В настоящее время на шахтном поле рудника БКПРУ-4 запасы в панелях подготавливаются конвейерным и транспортным штреками по пласту ПдКС, транспортным штреком по пласту Красный II и вентиляционными штреками по пласту АБ (рисунок 1.5) [29, 35].
Панельные выработки располагают соосно, между парными выработками в пределах одного пласта оставляют предохранительный целик.
Панельные вентиляционные штреки проходят из главных вентиляционных штреков по оси панели, парными забоями с проходкой транспортных сбоек через каждые 200 м. Руда от проходки выработок по пласту АБ включается в общую добычу рудника. Транспортирование руды от проходки панельных выработок по пласту АБ осуществляют самоходными вагонами до проходческого конвейера, с которого руда поступает на магистральный конвейер.
Свежий воздух для проходки панельных выработок по пласту АБ подается с транспортного воздухоподающего уклона. Исходящая струя выдается по панельным вентиляционным выработкам в главные вентиляционные выработки.
С главного транспортного штрека пласта ПдКС проводят транспортный уклон на пласт Красный II. В пласте Красный II формируют панельный узел перегрузки. В пласте Красный II в районе узла перегрузки образуют расширение конвейерного штрека под приводную станцию конвейера. В транспортном штреке также осуществляют местное расширение для монтажа привода конвейера Л1000КУ, которым осуществляется транспортировка соли от проходки панельных выработок.
Разработка основных технических решений ускоренной проходки подготовительных выработок по сильвинитовым пластам
Развитию теории разработки Верхнекамского месторождения калийных солей посвящены труды ряда отечественных ученых: В. А. Бреннера, В. А. Воробьева, Ю. А. Желнина, О. В. Ковалева, В. Я Ковтуна, М. Ф. Леоновича, П. А. Лыхина, Р. С. Пермякова, В. Л. Пинского, А. В. Соболя, В. А. Соловьева и др.
На Верхнекамском месторождении калийных солей накоплен значительный научный и технический опыт комбайновой выемки. Проведены многочисленные исследования, направленные на повышение эффективности комбайновой выемки, посвященные, однако, совершенствованию отдельных параметров технологии и применяемых машин или организации работ
Наиболее активное развитие теория комбайновой выемки сильвинитовых пластов получила в 1980-е годы. Именно в этот период поставлен вопрос о процессе непрерывной работы комбайнового комплекса. С созданием высокопроизводительного комбайна «Темп-10» возникла необходимость в разработке средств непрерывной доставки руды из забоя, таким образом, были предприняты попытки создания изгибающихся забойных конвейеров, КЛИП-1 и КЗС-500. Коллективом Уральского филиала ВНИИГ разработан ряд комбайновых технологий основанных на непрерывном транспорте руды из забоя, проведен ряд опытных работ. Однако поставленные задачи не были решены. Низкая степень надежности оборудования, а также несоответствие в полной мере разработанных технологий фактическим горно-геологическим условиям разработки не позволили получить желаемый эффект. Вопросами, связанными с созданием комплексов оборудования для организации непрерывной работы комбайновых комплексов занимались институты ВНИИГ, Пермгипрогормаш, Гипрогормаш и КарПТИ [92–104].
Вопросы, связанные с организацией процессов комбайновой выемки рассмотрены в работах Мухина И.Д., Ковтуна В.Я., Леоновича М.Ф., Воробьева В.А., под их руководством долгие годы разрабатывались и проводились испытания новых техно 54 логических схем выемки. В работе [95] предполагалась и обосновывалась эффективность безотгонной схемы работы комбайнового комплекса. В результате опытных испытаний показано, что исключение стадии отгона позволяет незначительно (на 3– 7 %) повысить производительность из-за появления трудоемких операций по переключению кабелей машин. Исследования по данной теме не доведены до логичного окончания, не определены эффективные схемы подготовки и отработки выемочных участков по безотгонной комбайновой технологии.
Разработаны технологии с магазинированием руды, прошли успешно промышленные испытания на рудниках СКРУ-1 и СКРУ-2, которые показали повышение нагрузки на комбайн в 1,4–1,6 раз и производительности труда рабочего на 10–20 %. Однако ее применение возможно только при отработке широкими камерами, тогда как сегодня повсеместно переходят на отработку одноходовых по ширине камер.
Вопросам совершенствования и разработки добычного оборудования посвящены работы Пинского В.Л. [40, 87, 92, 93]. Коллектив Уф ВНИИГ в середине 1980-х годов выдвигал идею о необходимости увеличения грузоподъемности доставочно-го оборудования до 25–35 т в комплексе с комбайнами производительностью более 5 т/мин. Эту идею подхватили на рубеже 1990–2000-х годов сотрудники ВНИИГ, в результате были разработаны и выпущены в промышленное производство бункер-перегружатель БПС-25 (грузоподъемностью 25 т) и самоходный вагон ВС-30 (грузоподъемностью 30 т).
В разные годы возникала идея включения в состав комбайнового комплекса второго самоходного вагона, однако все исследователи приходили к заключению о повышении эксплуатационной производительности комбайнового комплекса, но к снижению эффективности труда рабочего. Так в работе [38] показано повышение производительности комбайнового комплекса составит около 20 %, т.е. с 400 т/смену (200 т/чел.-смену) до 480–500 т/смену (160–167 т/чел.-смену).
Вопросам эффективного использования комбайнового комплекса посвящены работы Лыхина П.А. В работах [105–109] в качестве фактора, снижающего эксплуатационную производительность комбайнового комплекса, определен низкий коэффициент его использования во времени. Автором разработана методика определения эксплуатационной производительности комбайнового комплекса, решен ряд вопросов по организации работ в очистном забое, однако все выводы в большей степени излишне теоретизированы и не всегда отражают реальное положение дел.
Важным обстоятельством сегодняшнего состояния техники и технологии разработки Верхнекамского месторождения калийных солей является то, что за последние два десятилетия не было проведено ни одного серьезного научного исследования, направленного совершенствование техники и технологии комбайновой выемки калийных пластов Верхнекамского месторождения. Лишь в последние годы, в виду усилившихся с одной стороны конкуренции на мировом рынке калийных удобрений, а с другой – контроль за рациональным пользованием недрами, возник интерес к интенсификации производства за счет повышения эффективности комбайновой технологии выемки и расширения рудной базы предприятий, за счет вовлечения ранее признанных забалансовыми запасов.
Таким образом, детально рассмотрена возможность извлечения забалансовых запасов при совместной отработке пластов АБ, Красный I и Красный II [96], разработаны способы выемки некондиционных по мощности запасов пласта АБ и Вс, некондиционного пласта сложного строения Красный IIIаб [110–121]. Выполнены работы, направленные на повышение производительности комбайновых комплексов на Верхнекамских рудниках на проходческих и очистных работах с использованием [122–124]. Разработаны технологии ускоренной проходки протяженных горных выработок и подготовки выемочных участков по отрабатываемым пластам.
Совершенствование комбайновой технологии выемки сильвинитовых пластов на Верхнекамском месторождении
Для подготовки выемочных блоков в условиях соликамских рудников наиболее эффективным является способ соответствующий варианту 6 для блоков шириной 400 и 600 м. По варианту 6 проходка разрезных камер и формирование вентиляционных штреков могут считаться этапом очистных работ, так как расстояние доставки будет сопоставимо с расстоянием доставки руды из очистного забоя при очистных работах. Снижение производительности может наблюдаться при проходке вентиляционных штреков, поэтому для обеспечения сохранения уровня производительности комбайнового комплекса возможна более частая проходка разрезных камер, через 50–100 м. Таким образом, расчетный срок подготовки выемочного блока по варианту 6 составит без около 6 месяцев. А с учетом проходки разрезных камер и вентиляционных штреков 8,5 месяцев, что соответствует двукратному уменьшению времени необходимого на подготовку выемочного блока для соликамских рудников.
При применении схем отработки пласта Красный II с использованием быстро-возводимого конвейера перегрузка руды на конвейер осуществляется за счет механизированного перегружателя, которым одновременно обеспечивается и натяжное усилие для ленточного конвейера (рисунок 2.18). При этом для двух комбайновых комплексов, занятых на отработке пласта Красный II достаточно одного пункта перегрузки, который должен работать с возможностью регулировки производительности по разгрузке.
Предложенные схемы пластовой подготовки блоков предусматривают расположение конвейерного штрека в нижнем отрабатываемом пласте Красный II. Для равномерного подвигания фронтов очистных работ в блоке на пласте Красный II должно быть в работе два комбайновых комплекса, кроме того один полублок отделен от другого работающим на пласте Красный II конвейером, что несомненно усложнит работу комбайнового комплекса на пласте Красный II.
Перегрузка руды из самоходного вагона непосредственно на блоковый конвейер предусматривается с использованием механизированного перегружателя, который принимает объем отбитой руды при разгрузке самоходного вагона с его максимальной производительностью, а разгрузку бункера перегружателя необходимо осуществлять дозировано исходя из производительности конвейерной линии и технологической схемы ее загрузки. В качестве перегружателя для дозированной подачи руды на блоковый конвейер рассматривалось применение бункера-перегружателя УПС произ 92 водства ПНИТИ, механизированного бункера дозатора ОАО «КМЗ» [131], а также использование зарубежных аналогов. Технические характеристики рассмотренного к применению в пределах выемочного блока транспортного оборудования при пластовой подготовке приведены в таблице 2.3.
Если на выемочном блоке в работе будет находиться три перегрузочных пункта с перегружателями типа УПС, то при их работе с заявленной минимальной производительностью (10 т/мин) будет существовать вероятность переполнения блокового конвейера. Таким образом, для организации эффективной и безопасной транспортировки руды на выемочном участке конструкция УПС должна обеспечивать возможность регулирования производительности по разгрузке в диапазоне 4–15 т/мин.
Создавать необходимое опережение фронта работ по вышележащим отрабатываемым пластам возможно расстановкой соответствующих приоритетов, выражающейся в изменении производительности по разгрузке на блоковый конвейер. При этом необходимо предусмотреть соответствующее регулирование производительности УПС.
Выполнены расчеты эксплуатационной производительности комбайновых комплексов. В результате которых определено, если возникает необходимость создания опережения фронта очистных работ по верхним отрабатываемым пластам, то приоритет первой очереди по разгрузке получают комбайновые комплексы, занятые на отра 93 ботке вышележащих пластов, а перегружатели, установленные на нижнем пласте работают с меньшей производительностью (таблица 2.4), при этом суммарная производительность одновременно работающих перегружателей не должна превышать максимальную производительность блокового конвейера.
Если на блоке в работе находятся три комбайновых комплекса, из них «Урал-10», БП-15, 5ВС-15, УПС на пласте АБ и два комбайновых комплекса «Урал-20Р», БПС-25, ВС-30, УПС на пласте Красный II, то скорость подвигания фронта очистных работ по пласту Красный II в 1,6 раза выше, чем по пласту АБ. Если по пласту АБ отработка возможна в виду условий и осуществляется комплексом «Урал-20Р», БПС-25, ВС-30, УПС, то скорость подвигания фронта очистных работ по пласту Красный II больше, чем по пласту АБ в 1,1 раза.
При обеспечении максимально возможной производительности для комплексов, занятых на отработке пласта АБ, за счет увеличения производительности по разгрузке на УПС, то сохранение в рамках нормативов отставания очистных работ по нижнему пласту реализуется в конечном счете за счет значительного снижения (в два и более раза) эксплуатационной производительности комбайновых комплексов, отрабатывающих пласт Красный II (таблица 2.4).
Пластовая подготовка выемочного блока на шахтном поле рудника Четвертого Березниковского рудоуправления
На канадских калийных рудниках на очистной выемке сильвинитовых пластов используются высокопроизводительные (около 20 т/мин) двух- и четырехроторные комбайны типа «Marietta» и «Godman Wabco» [71–74, 86]. Практика показала, что применение самоходного транспорта для откатки руды не позволило достичь значений эксплуатационной производительности близких к технической. Доставка руды из забоя явилась узким местом в технологической цепочке очистной выемки, которое удалось ликвидировать с внедрением непрерывной откатки телескопическими конвейерами. Благодаря чему появилась возможность увеличить длину очистных камер до 1000–3000 м, позволив при этом в полной мере использовать технический потенциал очистного комбайна.
Доставка руды самоходными вагонами сохранилась лишь при проходке подготовительных выработок, а также при ведении очистных работ в труднопрогнозируемых геологических условиях, характеризуемых резкоизменяющейся мощностью пласта и наличием интенсивной складчатости.
На начальной стадии внедрение телескопических конвейеров в комбайновые комплексы встретило сопротивление, однако полученные результаты опытных работ заставили скептиков пересмотреть свои взгляды. В результате применения конвейерной доставки калийной руды эксплуатационная производит ельност ь комбайновых комплексов увеличилась в 6–7 раз, относительно технологий с использованием самоходного оборудования.
Таким образом, рассмотрена возможность увеличения эксплуатационной производительности комбайнового комплекса в условиях ВКМКС за счет применения средств непрерывной доставки.
Наиболее удачным видится использование на очистных работах в условиях Верхнекамского месторождения изгибающихся самодвижущихся конвейеров (ИСК, например, гибкого конвейерного поезда 4FCT фирмы JOY). Производителем рекомендуются многочисленные схемы применения в комбайновом комплексе самоходного изгибающегося конвейера, движущегосяся непосредственно за комбайном и разгружающегося на участковый ленточный конвейер, установленный в конвейерном штреке, пройденном по отрабатываемому пласту. Однако установка конвейера в выработке, пройденной по промышленным пластам на рудниках ВКМКС не всегда возможна, в связи с развитой складчатостью пластов, в таких случаях конвейерные выработки вынуждены располагать в подстилающей каменной соли или в пласте Красный III, а руду на конвейер подавать через рудоспускные скважины.
Учитывая интенсивную складчатость пластов Верхнекамского месторождения и технические сложности при установке ленточных конвейеров в выработках отрабатываемого промышленного пласта, разработана принципиальная технологическая схема отработки сильвинитовых пластов комбайновыми комплексами в составе: комбайн, бункер-перегружатель, самоходный вагон и изгибающийся самоходный конвейер (ИСК).
Возможно два варианта реализации данной технологии: отработка камеры с использованием ИСК совместно с комбайном (на сцепке). При этом руда от комбайна поступает на ИСК, транспортируется до разгрузочной части, разгружается в бункер-перегружатель, движущийся на жесткой сцепке за ним, и далее самоходным вагоном транспортируется до рудоспускной скважины; отработка первого участка камеры (LI) комбайном в комплексе с самоходным оборудованием и разгрузкой на рудоспускную скважину. Затем в комплексе за-действуется ИСК для приема руды от самоходного вагона. При этом гибкий конвей 120 ерный поезд устанавливается полустационарно с расположением разгрузочного узла над рудоспускной скважиной. Далее комбайновый комплекс с самоходным оборудованием отрабатывает камеру на длину участка непрерывной работы (LI), разгружаясь на ИСК. На данное техническое решение получен патент на изобретение [128].
При применении самодвижущихся изгибающихся конвейеров длину камеры, при которой обеспечивается непрерывная работа комбайна в камере (см. рисунок 3.3), следует определять по формуле: где Lкомб. – длина комбайна, м; Lбп – длина бункера-перегружателя, м; Lг.к. – длина гибкого самодвижущегося конвейера, м; Lсв – максимальная расстояние доставки руды самоходным вагоном, при котором обеспечивается непрерывная работа комбайна, м; Lскв. – расстояние между скважинами, м.
Комбайновыми комплексами в составе «Урал-20Р», БПС-25, ВС-30 с ИСК возможно отрабатывать при непрерывной работе очистные камеры длиной до 225–275 м; при применении более производительных комбайнов (MF-320) – 170– 190 м (см. таблицу 3.1, рисунки 3.4–3.6). Значения среднесменной производительности таких комбайновых комплексов в зависимости от коэффициента использования приведены в таблице 3.2.
На рисунке 3.4 определен потенциал комбайнового комплекса «Урал-20Р», БПС-25, ВС-30 в условиях шахтного поля рудника БКПРУ-4, отработка которого ведется камерами длиной до 300 м. В тех же условиях определен уровень эксплуатационной производительности при увеличении длины камеры за счет добавления в комбайновый комплекс одного и двух ИСК.
