Разработка добычи угля подземным способом

Современные способы добычи угля, экскурс в историю

Добыча угля – это сложный технологический процесс, который требует очень много ресурсов и техники. Он используется в промышленности, для сельско-хозяйственных нужд, производства электроэнергии. В мире он имеет очень большую ценность, ископаемое называют черным золотом, твердой нефтью. Как выглядит добыча и переработка угля, и как развивалась эта промышленность в странах, от античности до наших дней?

История добычи черного золота в мире

Угольная промышленность начала развиваться еще в античности. Первыми странами, которые начали использовать его в виде топлива, являются Греция и Китай. Чаще всего он применялся для отопления помещений, а в дальнейшем и для выплавки металлов. 3000 лет назад в Китае поняли, что его сгорание намного эффективнее, чем получение тепла от дерева и другого сырья. В 315 году первым, кто изучал его свойства был ученый Теофраст, который дал ему говорящее название – антракс, что в переводе с грецкого означало «горящий камень».

Было множество теорий о происхождении этого топливного ископаемого. Некоторые считали, что он образовался в результате воздействия высокой температуры при извержении вулкана. Первые залежи нашли именно в их окрестностях – вблизи тектонических разломов, где месторождения были ближе всего к земле. Учитывая его горючие свойства, некоторые ученые высказывали предположение, что это затвердевшая нефть.

В дальнейшем ученые определили, что уголь имеет растительное происхождение, даже удалось установить, какие именно породы деревьев превалируют в том или ином пласте ископаемого.

Некоторые ученые склонны считать, что топливное ископаемое образовалось в результате потопа (прототипа библейскому), из-за которого множество растений были погребенные под слоями осадочных пород.

Нашли уголь случайно, во время выветривания и обрушения горных пород на поверхности оказывались куски странного материала, который имел черный окрас, и переливался на солнце. Добывался он вручную, с применением примитивной техники. Также куски собирали дети на побережьях, особенно после приливов и штормов. Шахтным способом его начали получать только в 1113 году, но и то производство было далеко от современности. Угольная деятельность считалась одной из самых опасных, работали на рудниках низшие слои населения, получая сущие гроши.

Самое обширное применение угля было в доменных печах: на кузницах, при обработке металла, на фабриках по производству кирпича. Ценился он из-за теплоемкости при горении, с его помощью можно было поддерживать высокую температуру долгое время.

С возникновением паровых двигателей, это топливо стало частью двигательных систем на пароходах, в автомобилях и другой технике, работающей по этому принципу. Сейчас же в добыче задействованы не только люди, но и огромное количество техники, а количество сырья, которое получают ежегодно составляет миллиарды тонн.

Первые данные о поисках месторождений угля для промышленного использования датируются 1491 годом, когда Великим князем Московским Иваном III были организованы экспедиции в горные массивы. Им был выбран Печорский край – один из крупнейших рудников по добыче угля в России сегодня.

Самые масштабные разработки угольных шахт были при Петре 1, он был инициатором создания шахт на Урале, Донбассе, в Кузнецке, на Дальнем Востоке и в окрестностях Москвы. Он не жалел денег на финансирование горнодобывающей промышленность, стремился внедрить новые технологии, которые облегчали людям работу и увеличивали выработку.

Во времена СССР добыче топливного ископаемого отводилась особая роль. Рабочих очень сильно ценили, даже был введен всесоюзный праздник – День Шахтера, чтобы отдать дань их нелегкому и опасному труду. Уголь получил название «хлеб промышленности», его уже использовали для получения энергии на теплоэнергостанциях.

Сейчас угледобывающая промышленность достигла больших высот, но многие страны, наряду с введением всевозможных инновационных разработок, стараются вывести этот ресурс из использования. Все дело в экологической опасности, которая возникает из-за его применения. При сжигании топлива образуется огромное количество углекислого газа, одного из виновников парникового эффекта.

Оказывается, название бурый и черный уголь получил не из-за цвета сырья. Раньше, для определения «жирности» породы, ею проводили по белой поверхности. Получалась черная или бурая полоса, что и дало ископаемому соответственное название.

Как происходит добыча угля на современных шахтах

Несмотря на то, что производство никогда не стояло на месте, постоянно модернизируясь, некоторые страны все еще добывают его с помощью ручной силы. Можно выделить Индию, где жители городков возле месторождений занимаются собиранием угля. В этом процессе задействованы даже маленькие дети, стремящиеся помочь родителям зарабатывать деньги. Поселок Джариа даже был назван адом на земле, ведь там воздух заполнен угольной пылью и ядовитыми газами, сырье часто самопроизвольно воспламеняется.

Основные способы добычи угля

В более развитых странах эта проблема не столь выражена. Разработка месторождений ведется с помощью специализированной техники, в некоторых процессах человек даже не принимает участия.

Сейчас широкое применение получили 3 вида добычи угля:

• Карьерный или разрезной;
• Шахтный;
• Гидравлический.

Их использование зависит от глубины залегания пласта полезного ископаемого, твердости породы и доступности.

Сравнительная таблица способов добычи угля.

Карьерный	Шахтный	Гидравлический
Плюсы	Низкая себестоимость Безопасность Быстрая разработка месторождений	Сравнительно экологичный Высокое качество угля Большие выработки	Экологичный Не требует привлечения огромного количества человеческих ресурсов Сравнительно дешевый Не наносит вред фундаменту планеты
Недостатки	Качество добытого угля Неэкологичный	Не безопасный способ Трудоемкость Себестоимость очень высокая	Использование огромного количества воды Низкая продуктивность

Карьерный способ

Открытая добыча угля ведется там, где он залегает под землей на глубине не более 500 метров. Для разработки подобных месторождений применяются краны, которые снимают пласт пустой породы. Называются они драглайны. Состоят краны из кабины, стрелы и ковша. Они закреплены на рельсах, для передвижения по карьеру или стоят на гусеницах.

Также для разрыхления породы используется взрывчатка, но из-за опасности сейчас от нее отказываются на большинстве производств. После опустошения месторождения пустая земля засыпается обратно, территория выравнивается и обогащается удобрениями. Сверху садятся деревья, чтобы восстановить или улучшить экосистему этой местности. Открытая добыча каменного угля все же приносит вред природе – нарушается экологическая ситуация, высыхают подземные воды.

Бурый уголь залегает сравнительно не глубоко, на глубине 300-400 метров, поэтому для его добычи тоже используется открытый метод. Места разработки месторождений принято называть разрезами, ведь они длинные и узкие, особенно это заметно из космоса. Пожалуй, это единственное их отличие от карьеров, ведь технология получения сырья такая же.

Далее в работу вступают машины поменьше, которые взрыхляют породу и грузят ее в вагоны, которые отправляются на производство. Уголь ссыпается на конвейерную установку, и отправляется на производство, обогатительные станции или ТЭЦ.

Шахтный способ

Подземная добыча угля – это более старый и технологический способ получения сырья. Большое количество ископаемого залегает на глубине более 500 метров, а снятие верхней породы будет нерентабельным, трудоемким и дорогостоящим процессом. Сооружение шахты производится таким образом – делается ствол, главная шахта, по которой в дальнейшем будет спускаться все оборудование и рабочие.

Когда она достигает максимально возможной глубины, в пласте делаются горизонтальные разрезы, прокладываются рельсы и запускается главное оборудование. Все стены укрепляются столбами или кольцами, чтобы предотвратить обрушение от вибрации.

Самая глубокая угольная шахта находится в Донецком каменноугольном бассейне на Украине. Сейчас она достигает 2043 метра.

Для безопасности рабочих очень важно обеспечивать постоянную вентиляцию шахты, чтобы снижать концентрацию метана и подогревать воздух, если климатические условия этого требуют.

Добыча угля в шахтах ведется с помощью техники, которая дробит пласты и отправляет их на поверхность. Мастодонт в этой сфере – проходческий комбайн. Он отбивает сырье от пласта и отправляет его на поверхность по конвейерной ленте. В местах залегания твердой породы используют несколько другое оборудование.

Врубовый комбайн оснащен аналогом сверла с огромными зубьями, которые дробят породу, продвигаясь все глубже по шахте. Дополнительно устанавливается и очистной комбайн, который снимает излишки стружки и дробит большие куски породы, чтобы они могли двигаться по конвейеру на верх.

Еще одна важная часть, которую нельзя не отметить в закрытом способе добычи угля – выкачка воды. В местах залегания могут проходить даже подземные реки, они очень сильно утруждают производство и опасны для рабочих. При нарушении норм, выходе из строя оборудования, которое откачивает воду, она может прорваться в ствол шахты, затопив ответвления. Это приведет к поломке техники и смерти рабочих или их заточения под землей.

Гидравлический способ

Гидравлический способ самый новый, сейчас он подвергается модернизации, чтобы минимизировать затраты воды на производство угля. Изобрели первое устройство еще в СССР в 30-х годах. Называется эта установка механогидравлический комбайн. Он используется для разрыхления породы, откалывания ее от основного слоя.

Вытекающая вода проходит по желобам, по которым транспортируется к низконапорному насосу. Там же происходит и обезвоживание добытого угля, подача его на конвейер и перемещение наружу. Вода очищается, чтобы не повредить гидравлическую технику оставшимися частицами. Этот способ. Несмотря на огромное количество преимуществ, гидравлический метод менее продуктивный.

Копанка или добыча угля в домашних условиях

Несмотря на то, что добыча угля ведется в промышленных масштабах, это сложный и трудоемкий процесс. Жители местности, где есть месторождения, самостоятельно их разрабатывают, используя его в собственных целях. Строится она очень просто, но, для реализации этого способа уголь должен залегать не глубоко.

Во многих странах этот метод используется только нелегально, для продажи угля на черном рынке. Там может быть задействовано тоже большое количество рабочих, но об использовании продвинутой промышленной техники и речи быть не может. Это самый опасный и тяжелый труд, к тому же, нормы никак не регулируются, ведь собственник копанки заботится только о собственной прибыли.

Самые эффективные способы

Сказать, какой вид получения ископаемого использовать выгоднее, невозможно, ведь на все это влияет много факторов. Можно вырыть карьер и на 1 км в земле, но это требует огромного количества техники, времени, а также может очень сильно испортить экосистему. Но делать шахту на месторождении угля, которое лежит на 300-400 метров, будет слишком дорого, да и такие места не всегда производят качественный уголь.

Гидравлическим способом сейчас добывается всего 8% сырья в мире, пока он больше экспериментальный.

Места и способы добычи угля не подбираются случайно. Изначально оценивается размер месторождения, качество сырья, особенности рельефа. Только после этого на территорию привозят технику и делают пробные заборы, чтобы убедиться в рентабельности производства.

Источник

Разработка угольных месторождений: технологии и оборудование решают все

Долгосрочная программа развития угольной промышленности России на период до 2030 г., принятая правительством, предусматривала рост годовой добычи угля до 430 млн т. Однако по данным Минэнерго, по состоянию на январь 2018 года совокупная производственная мощность угольных предприятий по добыче составила уже 453 млн т. Такой впечатляющий результат был получен за счет интенсификации производственных процессов путем внедрения высокопроизводительной, надежной и безопасной горной техники.

Что есть уголь?

Рассматривая оборудование, предназначенное для разработки угля, надо отметить, что основой образования угля в природе являются битумные массы, а также, но в гораздо меньшей степени, чем битум, остатки органических веществ. Подобно нефти и газу, уголь является органическим веществом, которое подверглось предварительно чрезвычайно медленному и длительному разложению вследствие различных биологических и геологических процессов, протекавших в земной коре.

Поскольку условия образования угля в различных местах Земли имели свои особенности, то и степень преобразования органических веществ, а также количество углерода в конечном продукте, угле, различны. Ученые сегодня выделяют четыре основных типа углей.

Это антрациты, наиболее дорогостоящий вид угля, поскольку он имеет наиболее высокую степень углефикации: содержит 95 % углерода и используется как наиболее высококалорийное топливо. Каменный уголь стоит на второй позиции после антрацита. По химическому составу это смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода. Еще один вид угля – это бурый уголь, или лигнин. Бурые угли являются твердым ископаемым углем, в которых содержится до 70 % углерода. Бурый уголь стал использоваться промышленностью в качестве химического сырья, а также применяться в качестве топлива относительно недавно.

Крупные залежи графита, четвертого вида угля, образовались в результате пиролиза каменного угля под воздействием траппов на каменноугольные отложения. Графит добывают в России в Тунгусском бассейне и на Курейском месторождении скрытокристаллического аморфного графита. Графит является чрезвычайно перспективным материалом за счет его высокой температурной стойкости в отсутствие кислорода и хорошей электропроводности. Это материал является сырьем для получения синтетических алмазов, контактных щеток и токосъемников для разнообразных электрических машин, твердым смазочным материалом в комбинированных жидких и пастообразных смазках, в общем, участвует в изготовлении огромного числа изделий.

В мире разведано более 3,5 тыс. месторождений угля, также называемых бассейнами. Наибольшие запасы угля находятся на территории США, там сосредоточено 23 % всех мировых запасов, в основном там добывается бурый уголь. Россия располагает 13 % всех мировых запасов каменного угля и примерно таким же объемом, около 13 %, мировых запасов бурого угля.

Разрезный способ добычи угля

В мире получили популярность три способа добычи угля. Причем основную роль в технологиях добычи угля играет глубина залегания угольных пластов и их мощность. При залегании пласта большой толщины на глубине не более 100-500 м добыча осуществляется так называемым открытым способом. Этот способ еще называют карьерным или разрезным методом добычи угля. Интересно, что бурые угли залегают сравнительно неглубоко, на глубине 300-400 м, поэтому их добывают, как правило, открытым методом.

Перед началом добычи открытым способом специалисты проводят анализ твердости почвы, выясняют степень ее выветриваемости, слоистость поверхностного покрова. В случае, если грунт мягкий и рыхлый, то чтобы добраться по угольного пласта, достаточно применения мощных бульдозеров и скреперов. Если же верхний слой толстый, приходится задействовать экскаваторы и драглайны, а пролегающий непосредственно над угольным пластом слой твердой породы взрывать. Открытая добыча каменного угля наносит ощутимый вред природе: нарушается экологическая ситуация, высыхают подземные воды.

Угольные разрезы, где добыча осуществляется открытым способом, как правило, имеют огромные размеры и впечатляющую глубину. Технология добычи заключается в снятии верхних слоев земной коры, под которыми находятся залежи угля. Снимается земная кора с помощью драглайнов или экскаваторов большой мощности. После того, как угольный пласт открывается, на нем начинают работать роторные экскаваторы, идет погрузка полезных ископаемых в вагоны и кузова грузовиков.

Оборудование для открытого способа разработки угля

В последнее десятилетие «удельный вес» открытого способа добычи неуклонно растет. Если в 2011 открытым способом добывалось примерно 70 % всего угля, то к 2018 г. «удельный вес» открытого способа в общей добыче составил 75,3 %, а в 2019 еще больше, 76,8 %.

Cегодня в России находится в эксплуатации более девяти десятков крупных драглайнов с ковшами вместимостью от 15 до 100 м 3 и длиной стрелы от 75 до 120 м и более. Все российские машины произведены ПАО «Уралмашзаводом», которое сегодня вместе с предприятиями «ИЗ-КАРТЭКС» и «ОМЗ – Литейное производство» входит в машиностроительный дивизион Газпромбанка – ООО УК «УЗТМ-КАРТЭКС».

«Уралмашзавод» является единственным в России производителем шагающих экскаваторов. Надо отметить, что шагающие драглайны отличаются особой эффективностью. Драглайны перемещаются в угольном разрезе либо по рельсам, либо используя собственное гусеничное шасси. Важнейшим их преимуществом является возможность осуществления не только выемки, но и доставки пород в ковше непосредственно во внутренние отвалы за счет большой длины стрелы. При этом благодаря возможности экскавации как нижним, так и верхним черпанием, обеспечивается разработка месторождений с большой мощностью вскрыши и высокими уступами. Низкое удельное давление на грунт со стороны драглайна как при работе, так и передвижении позволяет осуществлять эксплуатацию экскаватора на грунтах с низкой несущей способностью.

По бестранспортным схемам драглайнами в России перемещается около 30 % общего объема всех вскрышных пород. Многолетний опыт использования крупных шагающих экскаваторов показал, что в бестранспортных системах разработки их применение позволяет снизить производственные затраты на разработку 1 м 3 вскрыши в 2-3 раза, по сравнению с иными технологиями, и в 3-4 раза понизит трудоемкость вскрышных работ. Кроме «Уралмашзавода», только несколько производителей в мире выпускают крупные драглайны. Это американская компания Bucyrus International Inc., а также входящая в ее состав компания Marion. Зарегистрированное на территории США предприятие P&H Mining Equipment Inc. также специализируется на выпуске ГШО.

Если говорить об одноковшовых экскаваторах, работающих на российских угольных разрезах, то доля экскаваторов отечественного производства составляет около 60 % общего числа. Основную долю импортных одноковшовых экскаваторов составляют машины японского производства компаний Hitachi и Komatsu, всего около 25 %. Значительно меньшие доли приходятся на машины производства Германии, примерно 6 %, США, около 7 %, и Швеции (4,5 %).

Практически весь парк одноковшовых погрузчиков на угольных разрезах, а точнее более 90 % всего объема, – импортного производства. Это в основном погрузчики японского (25,5 %), китайского (35 %), американского (12 %) производства. А доля российских погрузчиков составляет всего около 6,5 %.

К сожалению, около 60 % всех буровых станков на угольных разрезах – также импортные. В импорте наибольшую долю занимает буровое оборудование шведских компаний Sandvik Mining и Atlas Copco, суммарно они поставляют в Россию почти 50 % всех буровых станков, задействованных на разработках угля открытым способом.

Более 2/3 парка тяжелых бульдозеров с тяговым усилием 25 тс и выше, работающих на угольных разрезах, – импортные. Причем бульдозеры американского производства компании Сaterpillar занимают 32 % всего объема импорта бульдозеров, а японского, от компании Komatsu, – 24 % от соответствующего импорта.

Среди технологических грузовиков грузоподъемностью до 30 т доля импортных машин – не менее 2/3 от общего числа. Наиболее многочисленной группой являются грузовики белорусского производства, они составляют до 40 % импорта. Продукция китайских компаний занимает до 30 % всего импорта тяжелых грузовиков.

Карьерные грузовики грузоподъемностью свыше 31 т на 100 % импортные, здесь наибольшую долю составляют машины производства ПО «БелАЗ».

Подземная добыча угля

При подземной добыче строят шахтные стволы и штольни, поскольку мощные угольные пласты часто залегают на глубине свыше 500 м и более, а снятие верхней породы оказывается экономически нерентабельным, трудоемким и дорогостоящим процессом.

Сооружение шахты производится таким образом: бурится и вырывается ствол, именуемый главной шахтой. По этому стволу на лифте в дальнейшем к месту добычи угля спускаются под землю шахтеры, а также транспортируется все необходимое оборудование. Когда ствол главной шахты достигает максимально возможной глубины, в пласте делаются горизонтальные разрезы, прокладываются рельсы и запускается главное оборудование. Все стены укрепляются столбами или кольцами, чтобы предотвратить обрушение от вибрации. В некоторых случаях возникает целая сеть шахт, имеющих множество ответвлений, причем шахты могут располагаться на нескольких уровнях, называемых ярусами.

Шахтный способ добычи незаменим для извлечения угля с больших глубин. Шахта – это вертикальная или наклонная скважина, пробитая в толще земных пород от поверхности к угленосному пласту. Стандартная глубина угольной шахты – 200-300 м, хотя встречаются и очень глубокие шахты. Например, в Донецком каменноугольном бассейне находится одна из наиболее глубоких шахт в мире, ее глубина достигает 2043 м.

Существуют две технологии подземной добычи угля – камерно-столбовой метод, а также добыча с помощью создания длинных очистных забоев. Первый метод добычи подразумевает наличие системы горизонтальных штреков, которые для поддержания кровли выработки укрепляются вертикально устанавливаемыми столбами. При разработке угольных пластов лавами добыча осуществляется на больших площадях, и порода кровли может обрушиться из-за образовавшихся пустот. Этот метод применяют в основном, когда ведется разработка мощных пластов, он менее экономичен, чем технология добычи длинными очистными забоями. Камерно-столбовой метод можно назвать самым древним способом добычи угля, он сегодня используется в очень многих странах мира, добывающих уголь. Большое преимущество этой технологии в том, что она чрезвычайно эффективна в отношении предупреждения обвалов в шахтах. Особенно целесообразно использовать эту технологию там, где пласты залегают не слишком глубоко в земле и опоры, металлические или деревянные, могут гарантированно выдерживать давление кровли штрека. Для постановки анкерной крепи могут использоваться машины, которые способны одновременно и укреплять кровлю, защищая ее от обвалов в пустотах, и производить выемку ископаемого угля.

Для извлечения угля, в соответствии с камерно-столбовой технологией, могут применяться методы взрыва, но значительно чаще для выемки применяются машины для непрерывной добычи. Транспортировку угля на поверхность обеспечивают ленточные конвейеры. Применяется и автотранспорт, а также локомотивы на электротяге, в которых используются как аккумуляторы, так и внешнее питание, поступающее с помощью составного кабеля, проложенного извне. В местах, где необходима особая гибкость при транспортировке угля, с целью повышения безопасности применяют дизельные локомотивы, а также гибкие секционные конвейеры.

Технология добычи длинными очистными забоями более прогрессивна, она считается более безопасной и экономичной, чем камерно-столбовые методы добычи. С помощью добычи длинными очистными забоями извлекают до 80 % породы, равномерно поднимая уголь на поверхность.

Добыча угля в шахтах ведется с помощью горных машин, которые отделяют горные породы от массива и дробят пласты, осуществляют погрузку породы на транспортные средства для отправки их на поверхность, производят укрепление очистных и подготовительных выработок, производят бурение шпуров и скважин.

К наиболее распространенному классу горных машин относятся выемочные машины. К этому классу относятся очистные комбайны, струговые и конвейероструговые установки, проходческие комбайны. К разряду выемочных машин также относят целый ряд узкоспециального оборудования, использование которого не имеет широкого распространения, например, скрепе-струговые установки, бурильные машины для безлюдной выемки угля, врубовые машины и так далее.

Очистные комплексы

В состав очистного комплекса, если рассматривать классическую компоновку, входит выемочная машина, представляющая собой очистной комбайн или струговую установку, механизированная крепь, забойный скребковый конвейер и вспомогательное оборудование. При использовании струговой установки в ее комплектацию входит и скребковый конвейер, он является одной из составных частей этой установки.

Как показывает передовой зарубежный опыт, высоких показателей в добыче угля можно добиться с помощью концентрации добывающих мощностей на перспективных шахтах. Решающим фактором этого процесса является техническое переоснащение очистных комплексов. Это, соответственно, приводит к значительным изменениям в проведении подготовительных работ и может затронуть комбайновый метод проходки, наиболее прогрессивный сегодня.

Очистные комбайны являются комбинированными горными машинами. Они одновременно производят операции по разрушению полезных ископаемых и их погрузку на конвейер. В некоторых случаях также производится дробление горных пород до транспортабельных размеров.

Очистные комбайны имеют сложную конструкцию и состоят из следующих функциональных элементов: исполнительные органы, основные редукторы, механизм подачи, поворотные редукторы, опорные лыжи комбайна, погрузочные щетки, электродвигатель, система орошения для борьбы с пылью, гидравлическая система, средства автоматизации, электрооборудование.

Исполнительный орган, которым действуют очистные комбайны, предназначен для разрушения полезных ископаемых, отделения части их от пласта, а также служит для погрузки пород на забойную транспортную технику.

По типу исполнительного органа очистные комбайны подразделяются на комбайны, укомплектованные барабанным исполнительным органом, который имеет вертикальную ось вращения, и на комбайны, обладающие барабанным исполнительным органом с горизонтальной осью вращения.

На угольных предприятиях, например, Кузбасcа, комбайновая проходка охватывает до 98 % всего объема работ. В основном в шахтах можно встретить отечественные модели, это комбайны типа ГПКС и КП производства Копейского машиностроительного завода. Их назначение – механизированная отбойка и погрузка горной массы при проведении наклонных и горизонтальных горных выработок угля и породы с уклоном до ±18 °. Более 70 % от общего числа комбайнов российского производства, эксплуатируемых при проведении подготовительных выработок в угольных шахтах страны, изготовлены на АО «КМЗ».

Сегодня предприятие предлагает семь моделей проходческих комбайнов. КМЗ производит комбайны легкого типа, например, мод. 1ГПКС массой в зависимости от варианта исполнения 26-28 т, с площадью сечения проходимых выработок от 5 до 17 м 2 . В 90-х прошлого века около 60 % горных выработок на шахтах России производили подобные легкие комбайны. Им на смену пришли более массивные и мощные машины, хотя и проходческий комбайн 1ГПКС за последние годы также претерпел модернизацию. Наиболее важным стало переоборудование его ходовой части на гидравлический привод, позволяющий работать в обводненных забоях.

По итогам 12-го Всероссийского конкурса «100 лучших товаров России» в номинации «Продукция производственно-технического назначения» проходческому комбайну КП21 производства АО «КМЗ» в 2009 г. было присвоено высшее звание «Лауреат». Комбайн КП21 массой 46 т, обеспечивающий сечение проводимых выработок в 10-28 м 2 , и мод. КП21-150 массой 52 т, оснащенная системой дистанционного радиоуправления, отлично зарекомендовали себя не только в России, но работают сегодня в 30 странах дальнего зарубежья. На сегодняшний день комбайн КП-21 награждался три раза золотыми медалями и дипломами I степени на международных выставках «Экспо-Уголь», проходивших в г. Кемерово, и «Уголь России и Майнинг», состоявшейся в Новокузнецке.

Наиболее массивный комбайн, предлагаемый КМЗ, – это мод. КП330. Машина массой 130 т может проходить выработки арочной, трапециевидной и прямоугольной формы сечением от 16 до 50 м². Исполнительный орган комбайна оснащен поперечно-осевыми режущими барабанами, телескопической выдвижной стрелой, системой пылеподавления для снижения пылеобразования и обеспечения взрывозащиты от фрикционного искрения, а также системой замкнутого типа для охлаждения исполнительного органа. Конвейер комбайна – скребковый, с поворотной хвостовой секцией для погрузки отбитой горной массы на забойный конвейер или в самоходные транспортные средства

Юргинский машзавод поставляет с 2006 г. горношахтное оборудование мирового уровня. С 2007 г. руководство предприятия работает в тесном контакте с известным производителем ГШО из Чехии, компанией T.Machinery a.s., а с 2008 г. партнером Юрмаша становится немецкая компания Esser Saar Machinery GmbH.

Сегодня «Юрмаш» предлагает следующие виды проходческих комбайнов: это мод. КПЮ-50 массой 58 т с дистанционным радиоуправлением, повышенной устойчивостью за счет возможности расширения опорной базы комбайна. КПЮ-50 оснащается крепеподъемником и демонстрирует проходку до 500-700 м/мес.

Также «Юрмаш» реализует узкозахватный очистной комбайн К500Ю, который оснащен поворотными редукторами с приводами погрузочных щитов от гидромоторов, приводами подачи с муфтами предельного момента, системой управления, поддерживающей заданную скорость и автоматическое снижение или остановку комбайна в случае превышения допустимых нагрузок.

Также «Юрмаш» предлагает свою новейшую разработку, проходческий узкозахватный комбайн К750Ю. Корпус машины состоит из трех частей, соединенных между собой анкерными стяжками. Частотные преобразователи находятся в остове комбайна. Комбайн оснащен двумя насосными станциями.

И все же, поскольку очистной комбайн является важнейшим компонентом технологического процесса выемки угля длинными очистными забоями, для высокопроизводительной выемки применяют импортные чрезвычайно надежные очистные комбайны. Ведущие страны-импортеры данного вида оборудования – это Польша, более 20 %, Германия, около 20 %, и США, примерно 17 %.

Основным недостатком отечественных очистных комбайнов перед импортными аналогами – это низкая максимальная рабочая скорость подачи, до 9,5 м/мин, импортные комбайны работают со значительно более высокой скоростью.

Проходческие комбайны

Если говорить о комплексах проходческого оборудования, то это многоприводные горные машины, которые служат для механизации проведения подготовительных выработок на угольных шахтах, а также тоннелей при строительстве подземных сооружений. Проходческий комплекс включает в себя проходческий комбайн и средства возведения крепи. Также в состав комплекса может входить бурильная машина и погрузочная либо комбинированная буропогрузочная установка.

Проходческий комбайн отбивает сырье от пласта и отправляет его на поверхность по конвейерной ленте. Комбайновый способ проведения горных выработок является более эффективным и передовым, чем, например, буровзрывной метод. Это объясняется тем, что при комбайновом методе можно совместить по времени самые трудоемкие и тяжелые операции по разрушению забоя с уборкой из забоя горной массы. К тому же создание выработок проходческими комбайнами делает их устойчивыми, поскольку воздействие на монолитность пород в массиве при работе проходческого комбайна гораздо слабее, чем воздействие на него буровзрывными приемами. Таким образом, выполняя проходческие выработки комбайном, владельцы шахты могут снизить расходы на сохранение и содержание выработок.

С целью расширения сферы применения проходческих комбайнов и использования их при разработке более твердых пород в смешанных углеродных забоях на АО «Копейский машзавод» ведутся проектные работы по созданию тяжелого комбайна КП-200 массой до 80 т, предназначенного для механизации отбойки и погрузки горной массы при проведении выработок арочной, трапециевидной и прямоугольной форм площадью сечения от 14 до 39 м 2 в проходке, с углом наклона ± 12 °.

Степень импортозависимости в области обеспечения шахт проходческими комбайнами значительно ниже, чем, например, в ситуации с очистными комбайнами. Здесь основным поставщиком проходческих комбайнов является Новокраматорский машиностроительный завод из Украины, занимающий до 25 % в общем импорте проходческих комбайнов, а это порядка 40 %.

Проходческие комбайны типа П110 характеризуются высокой производительностью, компактными размерами. Предлагаемое НМЗ оборудование отличается от аналогов самыми низкими расходами на 1 м проходки. Для модели П110 ресурс до первого капремонта – разрушение до 120 тыс. м 3 горных масс. Модификация комбайна П110-01 предполагает возможность осуществлять разрушение пород до 120 МПа и более, а ресурс, гарантируемый производителем до первого капремонта, – до 150 тыс. м 3 разрушенной горной массы.

Также НМЗ предлагает модификацию комбайна в комплекте с анкероустановщиком, что позволяет существенно сократить время на анкерное крепление выработки. Еще одна модификация, П110-01М, отличается повышенной надежностью системы управления и полным соответствием гидро- и электрооборудования европейским стандартам. Модификация П110-04 характеризуется полной унификацией с комбайном П110-01 и применением исполнительного органа с осевой коронкой. Для мод. П110-04 свойственно осуществление минимальных разрушений присечек горной породы при оконтуривании выработок.

Врубовые комбайны

В местах залегания твердой породы используют оборудование, именуемое врубовыми комбайнами. Эти комбайны оснащаются аналогом сверла с огромными зубьями, зубья дробят породу, продвигаясь все глубже по шахте. Машина предназначена для производства вруба в пласте полезного ископаемого, чаще угольном, при подземной разработке. Вруб облегчает отбойку остальной части пласта при помощи механических средств или взрывчатых веществ. Врубовые машины могут работать на пологих, наклонных и крутых пластах. В комплексе с врубовыми машинами могут работать очистные комбайны, которые снимают излишки «стружки» и дробят большие куски породы до необходимой фракции, позволяющей перемещать куски конвейером на поверхность.

АО «КМЗ» предлагает врубовую машину Урал-33М для механизированной подрубки угольных и сланцевых пластов мощностью не менее 0,6 м при сопротивляемости угля и сланцев резанию до 360 кН/м.

Подмосковное предприятие «СИПР ГРУПП», специализирующееся на выпуске, в том числе ГШО, предлагает три модели баровых врубовых машин серии МВБ. Врубовые баровые машины относятся к горнодобывающему оборудованию, используемому для производства врубов, или отверстий, в полезных ископаемых. Такие врубы необходимы для упрощения выемки пород. Современные врубовые машины оснащены гидравлическими механизмами подачи, обеспечивающими бесступенчатое управление скоростью. Установки подходят для подготовительных и очистительных работ во время многоэтапных выемок.

Выемка угля

Выработки, предназначенные непосредственно для добычи полезного ископаемого, называют очистными. Выемка угля в очистном забое подразумевает такие операции, как подрубка, отбойка и навалка угля на конвейер. Отбойка угля в очистных выработках при слабых, трещиноватых углях или же в условиях, когда использование другой техники невозможно, производится вручную, с помощью отбойных молотков. Но такой способ выемки применяют очень редко.

Чаще при добыче угля применяют буровзрывной метод, комбайновый, струговой, а также гидравлический и механогидравлический способы выемки угля. При использовании гидравлической технологии добыча производится при помощи гидромониторов. Мощные струи воды, бьющие из гидромонитора с расстояния в 5-10 м от забоя под давленим в 12-16 МПа через специальные насадки диаметром до 20 мм, размывают угольный пласт. В качестве источника жидкости стараются использовать приток подземных вод в шахту. Для эффективной работы гидромонитора необходимо до 200 м 3 /ч. Все гидромониторы управляются дистанционно, а для работы машины достаточно двух человек: гидромониторщика и его помощника, за смену этот колектив может отбить тысячу и более тонн угля. Гидравлическая добыча угля распространена сегодня в Японии, Китае, Австралии и Канаде.

Выемка угля механогидравлическим способом эффективна при добыче крепких, малотрещиноватых углей, где механическая и гидроотбойка неэффективны и малопроизводительны. Работы выполняются механогидравлическим комбайном, который рабочим органом разрушает уголь, а транспортировка добытого угля осуществляется при помощи воды.

ГШО в России

Сегодня российский топливно-энергетический комплекс относится к важнейшим государственным институтам. Его основной задачей является поддержка стабильной работы российских производителей и потребителей электроэнергии при дальнейшей интеграции нашей страны на рынок ЕАЭС и другие мировые рынки.

К 2040 году эксперты ожидают рост потребления энергии внутри самой России на 6 % по сравнению с показателями 2016 года, и надо отметить, что российский показатель роста отстает от аналогичного показателя, ожидаемого в странах БРИКС. Например, в Индии ожидается рост потребления на 165 %, в Бразилии – на 60 %, в Китае – на 41 %.

Подобное отставание, как показывает анализ деятельности российских угольных компаний в части обновления производственной базы, к сожалению, свидетельствует о том, что из года в год зависимость отечественных шахт и разрезов от импортного оборудования, используемого в основных технологических процессах при добыче, транспортировке, а также и при переработке угля, возрастает.

Зависимость от поставок импортного горного оборудования наиболее остро ощущается в области проведения подземных горных работ. Около 80 % всех очистных комбайнов, приблизительно 70 % всех используемых электровозов, практически 100 % дизелевозов, а также погрузочные машины, около 65 % которых являются импортными, делают угольную отрасль зависимой от импорта.

В сфере добычи угля открытым способом работники промышленности также в значительной мере зависят от импортных поставок целого ряда видов спецтехники, 94 % всего парка погрузчиков – это импортные фронтальные погрузчики, импортные мощные бульдозеры грузоподъемностью от 25 тс и более составляют сегодня 60 % всех тяжелых бульдозеров. Буровые станки также на 70 % состоят из поставляемых из-за границы моделей.

Следует сказать, что в таких секторах, как многоковшевые роторные экскаваторы, карьерные самосвалы грузоподъемностью более 31 т, отечественные производители не представлены, а колесные фронтальные одноковшовые погрузчики не могут конкурировать с импортными аналогами. Буровое оборудование отечественных заводов также уступает продукции компаний Sandvik Corp., Atlas Copco, Bucyrus International Inc., P&H Mining Equipment Inc.

И все же потенциал у нашей промышленности есть, и есть немалый. По проходческим комбайнам российские производители на внутреннем рынке угольной промышленности занимают более 60 %, а российский рынок скребковых и ленточных конвейеров практически на 100 % представлен в угольной отрасли российскими предприятиями.

Преодоление технологического разрыва и сокращение уровня импортозависимости в угольной отрасли необходимо и реально можно преодолеть поэтапным внедрением импортозамещения в значительных объемах, а также в результате интенсивного комплексного развития угольной отрасли в целом.

Источник