Технико-экономические показатели проведения горных выработок комбайновым и буровзрывным способом зависят от конкретных горно-геологических и горнотехнических условий, состояния и надежности применяемого горнопроходческого оборудования и могут существенно отличаться от проектных.

Рассмотрим несколько примеров применения прогрессивных технологических схем на шахтах России.

Конвейерный штрек № 412-с пласта Четвертого шахты «Комсомольская» ПО «Воркутауголь» проводят с помощью комбайна 1ГПКС с погрузкой горной массы на ленточный перегружатель длиной 45 м и конвейер 1Л80. Перегружатель расположен над конвейером, связан с комбайном и передвигается за ним по монорельсу, подвешенному к рамам постоянной крепи. При подвигании забоя на длину перегружателя наращивают конвейер 1Л80 ( 13.8).

Конвейерный штрек имеет площадь сечения в свету, равную 12,8 м2. В качестве постоянной крепи используют арочную металлическую крепь КМП-АЗ с деревянной затяжкой по контуру выработки. Шаг крепи — 0,5 м.

Конвейерный штрек проходит бригада проходчиков в составе 18 человек с привлечением дополнительно звена электрослесарей для ремонт-но-профилактических работ. Режим работы: I смена — ремонтно-под-готовительная (ремонт забойного оборудования, доставка материалов и оборудования к месту складирования в 30-50 м от забоя, наращивание трубопровода и пр.), II, III и IV смены — работы по проходке ( 13.9).

Операции проходческого цикла выполняют в следующем порядке:

•          до начала работ проверяют состояние забоя и крепи, состояние проветривания, работоспособность оборудования;

•          разрушают уголь и породу на длину заходки (0,5 м) с погрузкой горной массы на конвейер;

•          комбайн выключают и блокируют, после чего устанавливают стойки • новой рамы арочной крепи, скрепляют с ранее установленной рамой стяжками, на стойки с полка укладывают верхняк, скрепляемый со стойками крепежными скобами, устанавливают центральную межрамную стяжку, пролет между новой и старой рамами перекрывают по кровле временной затяжкой;

•          вынимают вторую заходку на 0,5 м;

•          устанавливают вторую раму постоянной крепи;

•          по контуру выработки обе рамы затягивают постоянной деревянной затяжкой (с извлечением временной);

•          операции нового цикла повторяют в том же порядке.

Безаварийная работа всего комплекса горнопроходческого оборудования обеспечивает проведение выработки со скоростью 150 м/мес.

На ряде шахт Кузбасса, Печорского, Подмосковного и других бассейнов страны накоплен большой опыт скоростного проведения горизонтальных выработок по углю с применением комбайнов.

На шахте «В.ИЛенин» в Кузбассе на протяжении пяти лет одна бригада проводила комбайнами ежегодно 5100-5300 м подготовительных выработок. В отдельные месяцы скорости проведения выработок с анкерной крепью достигали 1200—1500 м/мес. Работы вели на пластах мощностью 1,7 и 2,7-3,1 м с углом падения 8—12°. Кровля и почва пласта сложены слабослоистыми алевролитами, в некоторых местах массивными однородными песчаниками с/= 6 + 8. Коэффициент крепости угля — 1,2—1,4. Площадь сечения штреков в проходке — 9-10,2 м2. Часть выработок крепили металлической анкерной крепью с металлическими подхватами. Применяли временную крепь, состоящую из металлического подхвата, решетчатой затяжки и двух стоек ВК7, что позволяло постоянную крепь устанавливать с отставанием от комбайна на 20-30 м. Подхваты временной крепи использовали в постоянной крепи. Применение временной крепи на участке длиной 20-30 м призабойной зоны позволило совмещать возведение постоянной крепи с работой комбайна и увеличить машинное время по выемке на 28—30%. Скважины под анкеры бурили электросверлами с принудительной подачей.

 Горную массу транспортировали из забоев скребковыми и ленточными конвейерами С-53А, СР-70М, 1 ЛТП-80, 2ЛТ-80 и др. Материалы и оборудование доставляли в забой в волокушах лебедками ЛВД-24 и ЛВД-34, а в вентиляционных штреках — на платформах по рельсовому пути.

Бригада состояла из 34-38 человек, разделенных на звенья. Работы велись в три проходческие и одну ремонтно-подготовительную смены. В проходческие смены в каждом забое трудилось звено из 5—6 проходчиков, в ремонтно-подготовительную — звено из 8—9 человек (горнорабочие по доставке крепежных материалов и оборудования и электрослесари по ремонту). В эту смену проводили планово-предупредительные ремонты комбайна, других машин и механизмов, доставку материалов и оборудования, наращивание конвейеров, трубопроводов, перенос датчиков контроля воздуха и метана и другие вспомогательные работы.

При проведении выработок комбайн обслуживали 5 человек: машинист и 4 проходчика. Машинист производил выемку угля, 2 проходчика зачищали уголь у боков выработки, следили за работой конвейера, двое — доставляли в забой материалы, цепи, рештаки. Наращивание скребкового конвейера производили через каждые 2,5 м подвигания забоя. После выполнения двух заходок комбайн отключали от электросети, производили оборку забоя и крепление выработки.

Подвигание забоя за смену составило в среднем 15 м. Максимальная суточная скорость проведения выработок равнялась 84 м, сменная — 18 м, производительность труда проходчика — 30,4 м/мес.

Бригада проходчиков на шахте «Октябрьская» в Кузбассе проводит одновременно две выработки комбайнами ГПКС и ГПК по пластам мощностью 2,3—3 м, разделывает сопряжения, заезды на вентиляционные штреки лав, ниши под электроаппаратуру и оборудование для ведения проходческих и очистных работ.

Пласты отрабатывают длинными столбами по простиранию, длина проводимых конвейерных и вентиляционных штреков лав изменяется от 800 до 1500 м. Площадь сечения выработок в проходке составляет 8,5— 12 м2, в свету — 7-10 м2. Крепят их деревянной, смешанной и комбинированной крепями. В части выработок используют металлическую анкерную крепь длиной 1,6—1,8 м.

Горную массу из забоя транспортируют скребковыми и ленточными конвейерами до общего погрузочного пункта на откаточном горизонте. Материалы и оборудование в уклонные поля доставляют по уклону в вагонетках до устья проводимых выработок. Здесь их перегружают в волокуши и с помощью лебедок ЛВД-24 доставляют в забой. Погрузочная лебедка ЛВД-24 соединена с комбайном и перемещается вместе с ним по мере подвигания забоя.

Для улучшения проветривания и доставки материалов применяют следующую схему проведения выемочных штреков большой протяженности. После подвигания конвейерного и вентиляционного штреков на 500— 800 м от уклона между ними проводят разрезную печь. В конвейерном штреке от уклона до печи устанавливают обычно ленточный конвейер.

Проведение выработок ведут с использованием постоянных схем транспорта, электро- и водоснабжения, которые в последующем используют при отработке лав.

Режим работы в забое — шестидневная рабочая неделя с четырьмя шестичасовыми сменами в сутки и двумя выходными днями: одним общим — в воскресенье, другим — по скользящему графику среди недели. Первая смена — ремонтно-подготовительная, остальные — по проведению выработок. Списочный состав бригады — 38 человек. В ремонтно-подготовительную смену в оба забоя выходят восемь проходчиков и четыре электрослесаря. Они производят планово-предупредительный ремонт оборудования, перенос электроаппаратуры, наращивание конвейеров, става водоснабжения и др. Крепежные материалы и оборудование в забои доставляет специальная бригада доставщиков — такелажников. В последний час ремонтно-подготовительной смены проходчики выполняют работы по проведению выработки. Операции проходческого цикла выполняют обычно следующим образом. Машинист комбайна производит отбойку горной массы на 0,7-1 м, что соответствует шагу установки крепи. В это время его помощник следит за погрузкой массы с перегружателя комбайна на скребковый конвейер, за силовым кабелем, шлангами орошения и зачищает почву выработки. Время выемки горной массы при подвигании забоя на 0,7 м составляет 15—20 мин. После подвигания забоя на цикл комбайн останавливают и всем звеном устанавливают крепь. На возведение крепи цикла затрачивают в среднем 20—30 мин.

Квершлаг длиной 9,5 км предназначен для вскрытия запасов Сулин-ского месторождения, расположенного в 9 км севернее шахты им. газеты «Комсомольская правда», его проходят в сложных горно-геологических условиях. Для обеспечения условий проведения квершлага через 2,6 км строят вентиляционную скважину диаметром 1 м, а через 4,3 км — вентиляционный ствол диаметром 2,3 м. Квершлаг проходят на глубине 400 м, на 90% своей протяженности он пересекает крепкие, устойчивые породы, представленные, в основном, песчанистыми сланцами и песчаниками крепостью/= 7-г 15.

Сечение выработки составило: в проходке— 17,7 м2, в свету — 14,4 м2. Крепление производили аркой АП-15,5 с металлической сетчатой затяжкой по периметру, с последующей, через 40 м, заменой на железобетонную, с закладкой пустот закрепного пространства породой вручную. Плотность установки — 1,1 рамы/м.

В проекте предусматривалось применение следующего оборудования для проходки квершлага:

•          2-х бурильных установок УБШ-214А;

•          породопогрузочной машины 1ППН-5Э;

•          2-х электровозов К-14М;

•          вагонеток УВГ-2,5;

•          стрелочного перевода — разминовки с отставанием до 120 м;

•          лазерного указателя направления ЛУН-1.

Проветривание квершлага производили вентилятором ВМЦГ-7 по вентиляционным трубам диаметром 800 мм.

В качестве временного крепления при установке комплекта крепи применяли гидростойки. В качестве крепи усиления в забое при БВР использовали 4 анкера на каждую раму и деревянные распорки между рамами и боками выработки.

При этих условиях средняя скорость проведения квершлага достигала 40-50 м в месяц, что не могло обеспечить своевременное его проведение с учетом протяженности в 9,5 км. В связи с этим был заключен контракт с фирмой «Дайльман-Ханиэль» («Д-Х») на поставку оборудования, его монтаж и внедрение немецкой технологии проведения выработки.

Импортное оборудование для проходки квершлага включает:

•          двухманипуляторную бурильную установку фирмы «Д—X» ВТ-200-1,3 с гидравлическими перфораторами НВМ-160 (НВМ-100);

•          боковой погрузчик фирмы «Д—X» G-210 с телескопической стрелой и емкостью ковша 2 м3;

•          подвесной проходческий полок грузоподъемностью 1,5 т, длиной 6210 мм и шириной 4644 мм.

Доставку вагонов ВГ-2,5 в забой и обратно производят электровозом К- 14М и маневровыми пневматическими лебедками типа ЛП-1 ( 13.11).

Для возможности использования (разминовки) оборудования сечение квершлага увеличили до 17,3 м2 в свету и 21,7 м2 в проходке.

Крепление квершлага осуществляли с помощью арочной крепи АП-18,3 с шагом крепи 0,9 м, в забое производили затяжку кровли по периметру металлической сеткой и расклинку арки в кровлю деревянными кострами.

С отставанием до 40 м производят замену сетчатой затяжки на железобетонную, извлекают деревянные костры и закрепное пространство забучивают породой, что осуществляют вручную с проходческого полка.

Для проветривания забоя используют вентиляторы местного проветривания фирмы «Корфманн» и немецкие вентиляторные трубы диаметром 800 мм в соответствии с составленным проектом проветривания, что позволило увеличить количество воздуха в забое вдвое. При длине квершлага 2 км в забой подавали 450—500 м3 воздуха в минуту. Полностью пересмотрен и внедрен паспорт БВР, что позволило: отказаться от раздельного взрывания вруба и забоя, то есть сэкономить время на проветривание забоя и очистку шпуров; прекратить «выбивание» рам крепи при установке их вплотную к груди забоя; до оптимального снизить количество шпуров и расход ВМ; впервые применить вруб с тремя шпурами диаметром 65 мм, не заряженными ВМ, что дало значительный качественный эффект; свести к минимуму переборы сечения; довести КИШ до 0,95, что выше среднего по шахте на 10—15%.

Расчеты немецких специалистов и максимальные фактические достижения при проходке квершлага № 1 обосновывают реальность достижения при использовании технологии «Д—X» скорости проходки 5,4 м/сут (3 цикла за сутки) или 162 м/мес.

Наряду с предложенным специалистами Ростовгипрошахта технологическим вариантом проведения квершлага с использованием отечественного оборудования были рассмотрены еще несколько вариантов, лучшим из которых признан следующий: погрузочная машина МПК-3, бурильная установка БУЭ-ЗТ (УБШ-313), разминовка, электровоз К-14М ( 13.12).

Сравнение технологических вариантов проведения горных выработок базируется на анализе либо проектных (потенциально возможных) показателей, либо фактически достигнутых результатов. В связи с тем, что при проходке квершлага № 1 по технологии фирмы «Дайльман-Ханиэль» достигнуты стабильно высокие технико-экономические показатели, имеет смысл сравнить фактические данные с теми, которые могли быть достигнуты при использовании отечественной технологии не только в аналогичных горно-геологических условиях, но и при соответствующих уровнях организации труда и производства и режиме работы подготовительного забоя. Поскольку отечественная проходческая техника обеспечивает ранее запланированное сечение (5СВ = 14,4 м2, Snp — 17,7 м2 ), приближенный к реальным условиям график организации работ должен быть рассчитан именно на первоначальное сечение квершлага.

График организации проведения квершлага по отечественной технологии, рассчитанный по моделям, которые разработаны в ИГД им. А.А.Скочинского, и скорректированный применительно к условиям работы и показателям фактического графика представлен на  13.14.

График предусматривает: выполнение 1,33 цикла в сутки (цикл за три смены); возможность достижения скорости проходки 72 м/мес на отечественном оборудовании в крепких породах при сечении 5СВ = 14,4 м2, Snp = 17,7 м2 , что подтверждается не только отдельными примерами скоростных проходок, но и официальной статистикой.

Результирующие показатели работы забоев при одинаковой скорости подвигания забоя за цикл (1,8 м) сравниваются в табл. 13.9, данные которой показывают, что ббльшая скорость проходки (в 1,5 раза) по зарубежной технологии не сопровождается таким же ростом производительности труда рабочих ( + 15,4 %), но сопряжена с увеличением (на 4,8 %) общих затрат труда в выработке большого сечения по сравнению с отечественным технологическим вариантом.

Сравнительную оценку обеих технологий и определение основных рекомендаций позволяет произвести сопоставление данных, приведенных в табл. 13.10.

По данным таблицы, наибольшее сокращение продолжительности цикла (на 135 мин, или на 67,5 %) при использовании технологии фирмы «Д—X» характерно для процесса бурения шпуров 2-манипуля-торной бурильной установкой ВТ-200-1,3 с гидроперфораторами НВМ-160 (НВМ-100), несмотря на увеличение общего числа шпуров в выработке большого сечения. Это связано с высокой производительностью бурения (1,2-1,5 м/мин при изменении крепости пород соответственно от 10 до 16), кратковременностью перехода от шпура к шпуру (до 1 мин) и забури-вания. Как правило, средний нижний шпур обуривают одной установкой, после чего производят параллельное обуривание контурных шпуров в разные стороны, далее одна машина бурит скважины и врубовые шпуры, а другая — отбойные.

Значительного сокращения продолжительности цикла (на 80 мин) достигают и на погрузке породы грузчиком G-210 с телескопической рукоятью и ковшом емкостью 2 м^, несмотря на возрастание объема погрузки в выработке большого сечения. Это объясняется увеличенной емкостью ковша (вдвое по сравнению с МПК-3) и существенным уменьшением времени на его разгрузку в вагон при наличии телескопической рукояти («точность попадания»). Этому же способствует некоторое совмещение погрузки породы с операциями по возведению временной крепи при установленном у забоя полке.

Большой выигрыш времени (100 мин) достигается при установке рам постоянной крепи как за счет механизированного подвижного полка, так и при его отсутствии у забоя — за счет использования гидрофи-цированного погрузчика с ковшом — платформой большой емкости. При этом работы по замене решетчатой затяжки на железобетонную, забутовке боков и кровли выработки, укорачиванию полкового монорельса выполняют совмещенно с другими работами временной цепочки, что значительно сокращает продолжительность цикла, но увеличивает (на 500 чел.-мин) затраты труда по его выполнению.

Разница в продолжительности и трудоемкости выполнения остальных операций существенно не влияет на конечные результаты использования сравниваемых технологических вариантов.

При этом следует отметить, что хотя операции по настилке и рихтовке постоянного пути по технологии «Д—X», с одной стороны, значительно сокращают продолжительность цикла, за счет частичного их совмещения с другими работами, с другой стороны, они заметно сдерживают общие темпы проходки, что, безусловно, необходимо учитывать.

Сравнительная оценка технологических вариантов показывает, что технология фирмы «Д—X» имеет значительные преимущества благодаря повышению темпов проходки полевых и углепородных выработок большого сечения в крепких породах, что особенно важно при реализации программ развития перспективных шахт, остро нуждающихся в сокращении сроков подготовки новых горизонтов и выемочных полей (особенно при полевой подготовке).