На сегодняшний день состояние вопроса демонтажных работ механизированных комплексов при отработке пологих и наклонных угольных пластов длинными очистными комплексно механизированными забоями после отработки выемочного столба в теоретическом и практическом пониманиях воспринимается не совсем однозначно. В настоящее время отсутствует единый универсальный подход к технологии формирования демонтажной камеры, объединяющий в себе общие преимущества существующих схем демонтажа механизированного комплекса при перемонтаже [1, 2, 3, 4, 5, 6].

Данная работа посвящена поиску возможных путей сокращения сроков и повышению уровня безопасности демонтажа очистных механизированных комплексов.

Вынужденные простои добычного и монтажного оборудования увеличивают продолжительность демонтажных работ, дополнительно увеличивают расходы на незапланированные работы и материальные затраты, отдаляют прибыль, возникает необходимость борьбы с различными негативными геодинамическими проявлениями (отжим угля от поверхности забоя, вывалы пород непосредственной кровли в рабочее пространство демонтажной выработки, пучение почвы, разрушение целиков полезного ископаемого, задавливание секций механизированной крепи «насухо», дополнительные затраты на крепление и стабилизацию массива) [7].

Из числа причин увеличения продолжительности перемонтажа механизированного комплекса следует выделить основную – потерю устойчивости и обрушение пород непосредственной кровли в рабочее пространство демонтажной камеры [8, 9, 10, 11].

Ввиду этого необходимо предлагать концептуально изменённые и усовершенствованные приёмы демонтажных работ, основанные на иных конструктивных отличиях и позволяющие снизить риски проявлений недостатков известных на практике схем демонтажа.

На сегодняшний день демонтаж механизированных комплексов укрупненно подразделяется на 2 группы:

1.     - предварительное проведение демонтажной камеры;

2. - формирование демонтажной камеры механизированным комплексом по окончании доработки запасов выемочного столба.

Указанные группы обладают определёнными достоинствами и недостатками по сравнению друг с другом. А также существуют общие недостатки, которые влекут финансовый ущерб, временные потери, снижение производительности труда.

Поэтому, для удешевления демонтажных работ и более эффективного использования механизированных комплексов, необходим механизм ускорения этих работ, поскольку, сокращение продолжительности последних увеличивает величину коэффициента машинного времени механизированных комплексов.

Путями увеличения эффективности очистных работ служат два направления:

1.     увеличение длин очистных забоев и выемочных столбов;

2.        применение различных технологических и конструкционных приёмов, направленных на безаварийную работу и сокращение времени монтажно-демонтажных работ.

Согласно отечественному и зарубежному опыту подземной угледобычи одним из наиболее эффективных способов снижения времени монтажно-демонтажных работ является способ с использованием предварительно пройденной демонтажной выработки. Практический опыт применения этого способа показывает, что присутствовала некоторая доля аварийных въездов очистного механизированного комплекса в предварительно подготовленную демонтажную выработку вследствие субъективных причин.

Авторами работы предлагается инновационный подход к технологии демонтажа механизированных комплексов, основанный на технологических приёмах, позволяющих минимизировать недостатки исходя из научного и практического опыта.

Идея состоит в предварительном упрочнении кровли пласта с монтажом защитного экрана на границе «кровля-пласт».

Рассматриваются две схемы применения защитного экрана:

1.        формирование защитного экрана из капитальной фланговой выработки с въездом механизированного комплекса и формированием демонтажной выработки механизированным комплексом по окончании доработки запасов выемочного столба;

2.        формирование защитного экрана из предварительно пройденной демонтажной выработки.

Этапы выполняемых работ по обеим схемам поясняются рис. 1, 2.

 

I этап - формирование защитного экрана из капитальной выработки

II этап - заезд механизированного комплекса под защитный экран

III этап - остановка механизированного комплекса перед демонтажом

Рис. 1 формирование защитного экрана из капитальной фланговой выработки

 

I этап - формирование защитного экрана из предварительно пройденной демонтажной выработки

II этап - заезд механизированного комплекса под защитный экран

III этап - остановка механизированного комплекса перед демонтажом

Рис. 2 формирование защитного экрана из предварительно пройденной демонтажной выработки

Защитный экран представляет искусственное инженерное сооружение – перекрытие прямоугольной формы, сформированное на контакте «кровля-пласт» в виде площадной контурной стабилизирующей крепи в границах между ярусными штреками, очистным забоем и боками капитальной фланговой или демонтажной выработок.

Сущность технологии монтажа защитного экрана заключается в бурении из бока капитальной фланговой выработки или предварительно пройденной демонтажной выработки равномерно по всей длине горизонтальных и (или) слабо наклонных направленных скважин диаметром >50 мм, длиной от 11 м по контакту «пласт-кровля» в направлении механизированного комплекса с интервалом 0,5 м на длину лавы [12].

В скважины досылаются ленточные фиберглассовые армирующие элементы и инъектируют скрепляющий состав на цементно-песчаной основе насосно-смесительной станцией [13].

По завершении монтажа армирующих элементов производится тампонаж нерабочей зоны песчаным заполнителем.

Выводы: предлагаемая технология предварительного упрочнения кровли пласта с формированием защитного экрана на границе «кровля-пласт» при демонтаже механизированного комплекса позволяет получить следующие преимущества:

1.   возможность более качественного и надежного крепления кровли демонтажных выработок в трещиноватых и слабых породах по сравнению со способом формирования демонтажной камеры механизированным комплексом при доработке запасов выемочного столба, где крепление затруднительно;

2.   исключается куполообразование на участках с ослабленными породами кровли;

3.   снижается проявление отжима угля;

4.   плоские ленточные фиберглассовые элементы имеют небольшой вес, коррозионную устойчивость, удобны для транспортировки, высокое сопротивление растягивающим нагрузкам;

5.   возможность изменения предела прочности конструкции защитного экрана на растяжение в соответствии со спецификацией сортамента армирующего элемента;

6.   за счет восприятия дополнительной нагрузки в конструкции экрана снижаются требования к анкерной крепи;

7.   возможность легкого разрушения армирующего элемента исполнительным органом комбайна без износа или поломки породоразрушающего инструмента в случае ухода скважины от заданного направления при формировании защитного экрана;

8.   за счет оптимизации работ по креплению, снижения частоты проявления негативных проявлений, разделения в пространстве и во времени очистных работ и работ по проведению и формированию демонтажной камеры сокращается время демонтажных работ;

9.   повышается безопасность и улучшаются условия выполнения технологических операций в рабочем пространстве при демонтажных работах.

С целью оценки повышения эффективности крепления демонтажных выработок необходимо провести дальнейшие научные и практические исследования по оптимизации параметров формирования защитного экрана в различных горно-геологических условиях.