Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности

Көмірді жер асты газдандыру әдісінде күмәнсіз құндылықтарға қарамай (алынған өнім қолдануда ың­ғайлы, өндірістің күрделі шығыны зор емес, адам қа­тысуынсыз көмірді өндіру), жетіспеушіліктер шыңды­ғында бір талай, өндірісте оны пайдалану кезінде қа­жетті мөлшерде қосымша зерттеулер қажет.

Көмірді жерасты газсыздандырудың негізгі жетіс­пеушілігі болып: синтетикалық газдың төменгі кало­риясы, пайдалы кеннің көп мөлшердегі шығыны және алынған газдың салыстырмалы жоғарғы бағасы болып табылады. Үдірістің көрсеткіштерін жақсарту үшін белгілі шаралар жиынтығы ұсынылып, келтіріледі.

Тиімді тотықтырғышты сутекті үрлеумен қолдана­ды және су буымен, оттегімен, синтетикалық газбен оны соңғы өнімнің калориясын ұлғайту максатында қолданады.

УВТ-0,3 қазу қондырғысы адам қатысуынсыз көмірді қазып алу кезінде көмір тақтасын бекітумен, яғни кенжар іргелік кеңістікте, сонымен қоса қиын опырылатын төбені орташа қалыңдығымен қазу ала­бында және жұқа қабатттарда көмір қорының қазба жұмысы қабаттарында және кейбір мөлшердегі аудандарда төбені ақырын түсіруін талап етеді (кейбір ғимараттарды қорғау мақсатында).

Көмір өндірудің УВТ-0,3 қазу қондырғысына тоқталсақ, көмір тақтасын бағаналы схема арқылы қазып алу кезінде тікелей және кері тәртіппен өндіру бағанасын жылжи отырып, тазалау фронтының құла­масы бойынша және қабаттың жазылымы бойынша жүргізілген. Бағана қазбада және желдеткіш қазбада дайындалады да, арасына тілме пеш бұрғылап тесу машиналары шнектермен опырады. Тілме пешке УВТ-0,3 қазу қондырғысы енгізіледі де, соңында (көлік және желдеткіш штректерде) электржетекпен, беріліс жүйесімен және энергопоезд домалақ шассимен жүр­гізіледі [1].

Лавада адам қатысуынсыз көмірді қазып алады, тозған кескіштің орнына және штрек жабдығында профилактикалық жөндеу жүргізіледі. Кенжар жабды­ғының сенімділігі мынадай түрде есептелген, бұл қа­зып алуда апатсыз жұмыстың болуына кепілдік бере­ді. Осыдан кейін егерде кенжардың жабдықтарында апат болған жағдайда және ұзақ тұрған жағдайда же­тек қосылса, қазу қондырғысы тасымалдау штрегіне беріледі де, мұнда жөндеу жұмыстары жүргізіледі. Қондырғыны қайтадан іске қосу үшін жаңа тілме пеш кесіледі. Зерттеулер нәтижесінде едәуір алабтарда төбені ақырын түсіруін талап етеді, тіпті қабаттың орташа қалыңдығында (3,0-3,2 м дейін) қазымның жұқа қабаттарында (0,2-0,3 м) тиімді қолданады және төбені ақырын түсіру кезінде тау-кен сілеміне байла­нысты.

Көмір өндірудің технологиясындағы УВТ-0,3 қазу қондырғысын қолданғандағы жетістіктер мен жетіс­пеушіліктерді келесілерден келтіруге болады:

1. Адам қатысуынсыз көмірді қазып алудың қағи­дасын жүзеге асыру, кәсіпорынның техника-экономи­калық көрсеткіштерін төмендетпеуі, мұндағы техноло­гияның сенімділігін туғызады.

2. Аз қалыңдықтағы қабаттарда дайындалған қор­ларды өңдеу, шақтаның мерзім қызметін ұзарту болып табылады.

3. Ұзын тазартпа кенжарының технологиясында агрегаттық қазып алу кезінде қолданатын көмір арасы және скрепер – жоңғыш пайдаланады.

4. УВТ-0,3 қоңдырғысының мөлшері аз қалыңдық­тағы қабатты кең диапазонда жұмыс істейді.

5. Кесудің прогрессивті режимінде, мұндағы кө­мірдің жақсы сорты және кесудің жетегінде орнатыл­ған тимді пайдалану болып табылады.

6. Технологияның негізгі жетіспеушіліктері және УВТ-0,3 қондырғысының конструкциясы болып: үңгі­ні ұстап тұру және кенжар іргелік алапты тиімді жел­дету, сонымен қоса УВТ-0,3 қондырғысын жөндеу және профилактикалық қарау немесе тоқтап қалу кезінде кенжар үшін қосымша жабдықтардың қазу учаскесінде болу керек.

УВТ-0,3 қоңдырғысының түрі көмірді қазу маши­насымен өндіріп, оны кең салада қолдану, социалды жағынан айтпағанда адам қатысуынсыз қазып алудың сұрағы болып табылады. Болашақта технологияның көрсеткіштерінің маңыздылығы және қондырғының құрылысы – болашақ өңдеудің мақсаты, айтылған жетіспеушіліктер болдырмауына бағытталады.

Көмірдің «Тентек-2КБ» қазу қондырғысы кенжар­дағы адамның қатысуынсыз қазып алу, жұқа қабаттың қалыңдығы 0,8-1,2 метр аралығында қазып алудың құлау бұрышы 0-35° және тау-кен геологиялық жағ­дайларының жатысы (әлсіз тікелей төбеде) кезінде жүргізіледі.

«Тентек-2КБ» қондырғысы көмірді өндіру кезінде кенжардағы адам қатысуынсыз қайтымды жүріспен казып алу кезінде қазу қондырғысының камерасында ұлғаяды, осыған байланысты жартылай және толығы­мен көмірді қазып алу кезінде камера аралық кенті­рекпен жүргізуге болады. Қазып алу кезінде камераны бекітумен негізделеді. Қондырғының қайтымды жүрі­сі кезінде камераны ұлғайтылуына іске асырушы ор­ганмен камераны қазып алудан кейін болады. Камера­ны кеңейткеннен кейін және штректің қарама-қарсы жағына басқа камераны қазып алуына және штректегі қондырғының істен шығуына әкеліп соғады. Штректің маңында бағаналы кентіректер қазу алабының бөлігін­де штректі қорғау үшін қалдырылады, ал қажет жағ­дайда камераны жұмыспен толтырады. «Тентек-2КБ» қазу қондырғысы іске асырушы органнан, айналмалы тіреудің жалғасынан, кенжарлық конвейерден, жетек­тен, штектегі энергопоездан, штекке бағытталатын платформадан, штректі конвейермен, штректік бұру платформасынан, ілесетін тіреуден, басқару пультінен тұрады. Іске асырушы орган тұтқагерден, әрбіреуі үстінгі барабаннан тұрады, орталық жарты сфералық фрезден және астыңғының кесуін шектейтін коронка­дан тұрады. Тұтқагер және қозғалмалы жүктейтін қалқанды екінші деңгейдің корпусында жинақталған. Тұтқагер дистанциялық басқаратын домкраттар 90° дейін бұрыла алады, қайтымды жүрісте қазу қондыр­ғысының камерасы кеңейтіледі. Іске асырушы орган датчиктер арқылы және қабаттың жазықтығымен гип­сометрия бойынша қозғалыс бағытындағы домкрат­тармен басқару, сонымен қоса бүйір жақ бетіне қи­саюмен басқару болып табылады. Тіреудің түсірілмей­тін жалғасы доңғалағынан, маңдайшасынан және кор­пусының рамасына, тіреудің жалғамасы секциясы бойынша 0,6 метр топсалы біріккен секциялардан тұ­рады. Тіреудің корпусында секциялық вал, іске асы­рушы органның жетегі, редукторы, редукторлық мо­мент беріледі. Тіреу секциясының төменгі бөлігі кен­жар конвейерінің жалғамасы түрінде орындалады; көмір және қырғыш шынжырдан өтеді. Екінші шын­жырлы конвейер көлденең тұйық схемасы бойынша жұмыс істейді.

Конвейердің жетегі, іске асырушы орган, іске қо­сушы аппаратура, гидравликалық беріліс бөлігі және қосымша жабдықтардың қатарындағы қозғалмалы платформаның соңғы бөлігінде және қазу қондырғы­сында орналасқан. Бағытталатын штректегі платфор­мада қазу қондырғысын сілемнен бөлу арқылы және жалғаманың қозғалысымен камераға бағытталады. Беріліс механизмі жетектен және шынжырдан тұйық схема бойынша орындалады. Беріліс механизмі каме­раның платформасында бағытталатын штректі жалға­сымен және қазу қондырғысын жылжытумен қамтама­сыз етеді. Басқару пульті арнайы штрек жағындағы кеңістікте және қазу қондырғысымен көмір өндірудегі барлық технологиялық операцияларын бақылайды.

«Тентек-2КБ» қазу қондырғысы тәжірибелі (экспериментті) түрі сынамалардан КНИУИ зауытын­да жасалады және Шахтинск шахтасында Д₇ қабаты бойынша сынамалардан өтеді. Эксперименттік учаске­де 6 камера 42 м дейін жұмыс істелген. Сынамалар­дың маңыздылығы және «Тентек-2 КБ» қазу қондыр­ғысының тиімді түрі жұқа қабатты қазу үшін, қиын тау-кен геологиялық жағдайларының жатысында, қа­зудың технологиялық схемасында және қондырғының негізгі конструктивті шешімінде берілген.

Қазу органының жетегі, адам қатысуынсыз камерадағы көмірді өндірудің технологиялық операцияларын орындауын қамтамасыз ететін конвейер науасымен жүргізіледі. Жетек (90 кВт) беріліс жылдамдығын ұлғаюы 0,8-1,0 м/мин аралығына дейін жетеді және жылдамдығы 1,6-2,0 т/мин, энергия шығыны 0,8-0,9 кВт сағ/т береді. Кенжар конвейерінің конструкциясы 3 т/мин дейін тасымалдау жылдамды­ғымен тартылу органының жетегініне жетеді, 0,55-0,9 кВт – сағ/т көмірді тасымалдау энергия шығыны кезінде 1,5 м/мин дейін кенжар қондырғының беріліс режимі қамтамасыз етеді.

Болашақта 120-150 кВт көмірді кесудің жылдам­дығын арттыруын талап етеді: көмір қабатындағы тау-кен сілемінде іске асырушы органның уату техноло­гиясын жақсарту, камераны желдету жүйесі және бөлшекті басқару жүйесі және т.б.

«Тентек-2КБ» қазу қондырғысында камера аралық кентіректерін камера-бағаналы схемасы бойынша көмірді қазып алу үшін қолданады.

Адам қатысуынсыз көмірді қазып алу қағидасын жүзеге асыру мақсатында штректегі уату комбайны мен конвейер, мұндағы тіреу тікелей төбені ұстап тұру үшін, тұтқагер арқылы дистанциялық басқару және көмір қабатын іске асырушы органмен опыру болып табылады.

Жабдықтың металл көрсеткіштерін азайтуын са­лыстыра отырып, төбені басқарудың негізгі құралы ретінде камера аралық кентіректі пайдаланудың есебі­нен болады.

Көмірді өндіру кезінде бірінші жағдайда учаскені дайындау шахта алабындағы (тасыма және желдет­кіш) кенжарларда жүргізіледі. Блок бремсберг арқылы (таза ауаның ағының берілуі үшін) және көмірді та­сымалдау үшін екіге бөлінеді. Сосын қазу штректерін­де желдеткіш штрегі қарама-қарсы қабат бойынша жүргізіледі, БШК агрегатының камерасында алына­тын ұзындығына тең. Бағананы қазудың тәртібі – қай­тымды. Қазу бремсбергі қабаттың табаның кеседі, оларды ұстап тұруды жеңілдетеді немесе қабаттың ас­тыңғы бөлігінде қазылған ауданын қорғайды, бірінші көмірдің кеңтірегін, сосын кентіректі қазып алудан кейін жасанды ленталық таяныштармен қазылады. Қазу бремсбергі жалпы шахталық депрессияның есебінен желдетіледі, ал камерасы БМП болып табы­лады. Камераны қазу біріншіден БШК агрегаты қай­тымды жүрісі кезінде жүргізіледі. Бағананы қазып алудан кейін кентіректі қазып алумен жүргізіледі. Төбені басқару үшін, әсіресе қиын опырылатын болса, мұндағы қабатты қазып алудың мүмкіншілігімен және біршама қалыңдықпен көмірдің шығынынсыз қазып алады. Агрегаттың жүрісі кезінде камерадағы астыңғы қабаттар 2,5-3,5 м аралығында болады. БШКА агрега­тының конструкциясында агрегат екі қазу органынан айналмалы жоңғыш негізінде орындалады, тіреудің басты тобында және тіреуде, конвейерде, беріліс меха­низмінде, камераны желдету үшін жабдықта, энерго­поезда, пультпен басқару жүйесінде, қосымша жаб­дықтарда және т.б. болып табылады .

Қазу органы екі жоңғыштан және қабат қалыңды­ғының өзгертуіне байланысты болады. Үш секциялы топсалы редуктор кесу жетегін қолданумен жүргізіле­ді. Кенжардағы қазу органының берілісі үздіксіз цикл­мен жүзеге асырылады. Камералық тіреудің секциясы айналмалы шассиден, тіректен және мандайшаны қоз­ғалтудағы синхронизатор механизмінен тұрады. Кон­вейер шынжыры тіреуде және агрегаттын беріліс механизмінде орнатылған.

Тіреу секциясы 3 топқа бөлінеді: технологиялық, қазу штрегінін алабы бойынша берілетін және таяныш қысымы. Энергопоезд штректе орнатылған, түйісу тіреудін үшінші тобынын қорғауы бойынша басқару пульты болып табылады.

Зерттеу нәтижесінде БШКА агрегаты бойынша зертханалық және шахталық сынамаларда элементтер­дің конструкциясында және экспериментті түрде нұс­қасының түрі өңделген.

БШКА агрегатын қолдануда көмір өңдіру техно­логиясының жетістіктері және жетіспеушіліктері:

1. Тазартпа кенжарында БШКА агрегатын ұзын лаваның аралығында аз мөлшерде металл көрсеткіш­тері болады, сонымен қоса камерада тіреумен және белгілі талаптарда төбені басқару үшін уақытша каме­рааралық кентіректі пайдалану болып табылады.

2. Автоматтандырылған және басқару жүйесіне талаптар және тіреуді пайдалана отырып, тіреуді жылжытуы бойынша камерада белгілі бір мөлшерде жеңілдетеді.

3. Қазу алабында жоғарғы жүктемеге байланысты жүзеге асады, ал қамтамасыз ететін персоналдың болуы жоғарғы өнімділігін қамтамасыз етеді.

4. Негізгі агрегаттағы жетіспеушіліктер болып: инертті газдық ортада жұмыстың сұрақтарының ше­шілмеуінен, мұнда жоғарғы газдануына байланысты көмір қабаттын қазу кезінде өнімділігі азаяды.

БШК агрегатын қолдануда көмір өңдірудің келесі бағыттары мыналардан қарастырылады: дайындау жә­не өнеркәсіп агрегатын сынамада және технологияда көрсетілген жетіспеушіліктерін болдырмау мақсатын­да, өнімділікті жоғарылатуда, технологияның сенімді­лігін жоғарылату мақсатында жүзеге асады. Көмірді гидравликалық тәсілмен өндіру кезінде қолданады.

Бірінші тәжірибеде су механизациясын қолдану­мен көмірді өндіру үшін жер асты жағдайларында Кизел бассейінде өткізген. Олардың басты тапсырмасы болып көмірді уатудың гидравликалық мүмкінші­лігі болып табылады. Тәжірибелі жұмыстың нәтиже­сінде ағымның қысымы 3,1 МПа кезінде су мен уату көмірдің орташа тиімді болған. Бұл жұмыстар Донецк бассейінде көмірді өңдірудің шахтасында жүргізілген. Көмір өңдірудің шахтасында Бабаковский көмір қаба­ты 1,0-1,4 м қалыңдығында болады, құлау бұрышы 73° аралығында болады. Суды механизациялау құра­лының көмегімен даярлау және тазалау жұмыстары шахтада пайда болған. Қабатты өңдеу кезінде жарты этаждық штрек жүйесі қолданылған. Сумен уатуда астынан үстінен жүрістермен жүргізіледі. Өңдіру кенжары бойынша 60 тоннаға жеткен, ал ең көп 80 тоннаға дейін жеткен.

Көмір өңдіретін шахтасының жұмысында жер ас­ты жағдайларына байланысты көмірді өңдірудің гид­равликалық тәсілін қолданудың мүмкіншілігі, соны­мен қоса бұл тәсілдің техникалық және экономикалық жетістіктері де көрсетілген. Соғыстан кейінгі жылда­ры жер асты жағдайында көмірді сумен өңдіру Дон­басс және Күзбасс шахтасында өнеркәсіпті қолдануда тапқан.

Күзбасста су механизациясы «Тырганские уклоны» және «Полысаевская – Северная» шахталарында жүргі­зілген. «Тырганские уклоны» шахтасында гидравлика­лық тәсілмен өңделген: Прокопьевті 6-20 м қалыңдығы, құлау бұрышы 65-70°, қалыңдығы 6-24 м аралығында, құлау бұрышы – 65° және Горелый – 6-7 м, құлау бұры­шы – 50-60°. Қабатты қазу кезінде этаждың биіктігі – 36-40 м аралығында болған. Этаждың шамасында қа­зып алу жарты этаждық штректердің жүйесінде өңдел­ген. Жарты этаждың биіктігі 4-15 м шамасына өзгерген. Көмірді қазып алу ұзындығы – 3-6 м .

Қалқан тәсілімен қазылған (300-500 т/тәулік) учас­ке бойынша жұмыс өнімділігі 1,16-1,3 рет жоғарғы, қалқан учаскелерге қарағанда бағасы 1,5 есе аз.

Бірінші тәжірибеден кейін көмірді сумен уату Күзбасс шахтасында ұсынылған, мұнда ағынның на­поры тиімді шамасын анықтау болып табылған. Украинаның ғылыми зерттеу институтында су атқыш агрегат ГВД-3 0,9 м көмір қабатын қазып алу үшін, мұндағы құлау бұрышы 8-50° аралығында болады. Технологиялық схемада учаске жұмысы екі агрегат ГВД 3 жүктемесімен учаскедегі көмір қабатын қазу кезінде 1,2 қалындығында болуы керек.

Жер астын гидравликалық әдіспен өңдегенде не­гізгі жетістіктер:

– негізгі операциялардың саны екіге дейін азаяды: уату және көмірді тасымалдау, су атқыштар мен құ­бырларды тасымалдау, материалдарды жеткізу, және т.б. болып табылады ;

– ауаның шаңдануын жою.

Зерттеулердің нәтижесінде, сонымен қоса шахта­ның тәжірибесінен көмірді уату үшін механогидравли­калық машинаны қолдану тиімді болып табылады. Жоғарғы напорлы судың ағысы көмір сілемін төмен­детеді, кескіштің жұмыс жағдайын, суыта отырып жеңілдетеді, жоғарылатады, көмірді шаңның пайда болуын төмендетеді.

Сумен уатудың өңдіру тәсіліне мынадай жетіспеу­шіліктер жатады: кейбір жағдайларда жер қойнауында көмірдің шығыны 50 %-ға дейін жетеді, судың және жарықтың көп мөлшердегі шығыны; кенжарды желде­ту, минералдарды және адамдарды жұмыс орнына жеткізу, жаңартылған жабдықтың жоқтығы болып та­былады. Айта кететін жағдай жоғарғы техника-эконо­микалық көрсеткіштердің нәтижесінде сумен өңдір­генде адам қатысуынсыз көмірді қазып алудың мәсе­лесі шешіледі, көмір өңдірудің бұл бағыты күмәніміз­ді келтірмейді. Сондықтан да көмір өңдірудің негізгі дамытуда гидравликалық тәсілі болып: технологиялық схемаларды жаңарту және көмір шығынының азаю мақсатында тау-кен жұмысының механикалық құра­лы, даярлау жұмыстарының мөлшері және кеңейту аймағында қолдану; шақта бетіндегі технологиялық комплексті жетілдіру болып табылады.

Бұрғылау әдісі адам қатысуынсыз қазып алуда бекітпесіз кенжар іргелік кеңістікте мыналарға бөліне­ді: жекеше бұрғылау, күрт қабаттарда қолданады және бұрғылау шнегі – жазық қабаттарда қолданады.

Бұрғылау кезінде көмірді кедергісіз қазып алуда скважина арасындағы кентіректе өнеркәсіп сынамала­рынан өтеді. Бұрғы шнекті машина бірінші рет шахта­да жазық көмірдің қабатын қазған кезде 0,57- 0,65 м калыңдығында болды. Скважинаны бұрғылағанда жалпы ұзындығы 7740 м аралығында және 2660 тонна көмір өнделген. Жұқа қабаттарды өндегенде адам қа­тысуынсыз қазып алудың әдісін БУГ түрінің қондыр­ғысын қолданумен Қарағанды бассейінде, «Долин­ская», «Шахан», «Шахтинск» шахталарында Д₅, Д₇, Д₈ көмір тақталарында жүргізілген. Осы уақытқа дейін қазып алуда 2000 камера бұрғылаған және 70000-нан астам тонна көмір өңделген.

БУГ қондырғысын қолдану технологиясын жетіл­діру мақсатында қазу учаскесінде жүргізілген.

Әрбір бұрғышнекті машинаны қолданумен төтел­дің көмір қабатының екі жағынан қазу штрегі бойын­ша бұрғылайды. Көршілес төтелдің арасында төтел аралық көмір кентіректері қалдырылады. Ұзындығы төбені басқару әдісіне байланысты. Тазалау жұмысы­ның жүргізу орнында бұрғы шнекті машина БУГ жаб­дықталады, қысқа СП –48 конвейер тасымалданады. Бұрғы шнекті машина штректе орналасады, себебі бұрғылау кареткасында көмір сілемінің жағында бо­луы керек.

Уатылған көмірді тасымалдау науамен жүргізіле­ді. Қазу кенжарында жалпы (екі бұрғылау шнекті ма­шина үшін) СР-70А конвейер түрі орналасады. Сква­жинаны бұрғылаған кезде қарама-қарсы жағында жүк­ке тигіштің көмегімен жеткізіледі.

Сонымен қоса шнек секциясында арнайы қондыр­ғыларды орнату қажет. Осының барлығы тазартпа жұмысында жұмыс мөлшерін ұлғайтады.