В Институте угля СО РАН разработана технология отработки мощных угольных пластов, которая позволит в два-три раза снизить металлоёмкость и эксплуатационные затраты на добычу по сравнению с обычным способом.

Такая технология будет эффективна для открыто-подземной разработки.  Уголь сначала добывают на карьере (угольном разрезе): снимают сверху породу, вынимают сырье, но постепенно слой, который нужно убрать, превышает мощность угольного пласта. В таком случае «откапывать» полезное ископаемое становится невыгодно:  лучше добывать его подземным способом, то есть в шахте. Это и есть открыто-подземная разработка.

По словам заведующего лабораторией эффективных технологий разработки угольных месторождений Института угля СО РАН доктора технических наук Валерия Александровича Федорина, трудности возникают именно с пластами более 6 метров.

- Обычно при открытых работах стремятся к тому, чтобы коэффициент вскрыши (соотношение той породы, которую берут над пластом, к мощности пласта) был небольшой. Подземщики работают с пластами 2-2, 5 метра, максимум - 5 , а открытым способом рентабельно браться за угольную толщу в 10 метров. Мы столкнулись  с тем, что нужна система, которая позволила бы отрабатывать именно мощные пласты.

В Институте угля СО РАН совместили две технологии: 1)так называемую систему с выпуском и 2) безразгрузочный комплект передвижных опор (БКПО) с созданием гибкого перекрытия.  Если представить угольный пласт в вертикальном разрезе (см. рисунок), то внизу будет как раз система с выпуском. Она представляет собой механизированный комплексом с дозируемым выпуском угля через специальные люки. Проходя по нижнему слою, он вынимается очистным комбайном, а оставшийся сверху уголь разупрочняется  с помощью гидроразрыва или вибросейсмовоздействия, обрушается и попадает как раз в люки, а затем уходит по конвейеру. Директор Института угля СО РАН член-корреспондент РАН Владимир Иванович Клишин предложил сделать такой комплекс с виброплатформой, чтобы уголь еще и дробился перед тем, как попасть на конвейер. Однако, одна из сложностей при этом – перемешивание породы и угля при разрушении, соответственно, проходное отверстие быстро забивается. Тогда было предложено доработать эту систему, и сначала отрабатывать верхний слой (см. рисунок) с помощью облегченного оборудования и при этом разделять породу и уголь полимерной сеткой.

- Если поставить на верхний слой обычную технологию, то она получается очень тяжелой, - объясняет В. А. Федорин. - Под тяжестью пространство разработки начинает смещаться внутри пласта, и  в дальнейшем он становится непригодным для работы вообще. Мы искали методы, которые позволили бы нам в 5 раз снизить вес самого комплекса, именно такое свойство есть у БКПО. Кроме того, в этом случае снижается давление на почву и кровлю. Если передвигать обычные секции, то мы  «топчем кровлю», как говорят горняки: ослабили давление в опорах, подвинули, поставили, снова сделали нормальное давление. Если представить, что у нас есть две поверхности, которые норовят сомкнуться, а мы постоянно делаем расстояние между ними то меньше, то больше, естественно, вероятность того, что они сломаются выше, чем, если бы расширяли их постоянно на одну и ту же величину.  Собственно, БКПО работает так, что расстояние между почвой и кровлей не изменяется.  Кроме того, его монтаж  легче в сборке и занимает меньше времени, - рассказывает о преимуществах технологии В. А. Федорин.

-  БКПО состоит из забойной и посадочной секций и роторного транспортного устройства, которое переставляет гидроопоры при передвижении, - объясняет младший научный сотрудник Института угля СО РАН Евгений Леонидович Варфоломеев. -  Роторное транспортное устройство служит базой БКПО и снабжено отдельной передвижной опорной платформой, устанавливаемой на почве забоя.

Отработка мощных пластов всегда сопряжена с рядом проблем: помимо выше перечисленных сложностей всегда есть опасность взрыва или пожара, поэтому мощные пласты сложны для разработки. Для пожароопасных пластов есть такое понятие, как инкубационный период: мы должны быстрее взять отработанную часть (примерно за 6 месяцев). Когда начинается обслуживание пласта, мы подаем воздух, чтобы проветривать штрек, начинается процесс окисления, а следом за ним и самовозгорания. Время до самовозгорания и есть инкубационный период.

Все эти технологии запатентованы Институтом угля СО РАН и планируются для использования в угледобыче.  Опробовать новую технологию планирует ОАО УК «Южкузбассуголь», где как раз проектируются шахты под мощные пласты.  По словам В. А. Федорина, сейчас владельцы шахт начали понимать, что оборудование, созданное в СССР, устаревает, и для эффективной работы нужны новые подходы, поэтому есть спрос на разработки новых технологий угледобычи.

Юлия Позднякова 23 августа 2012  www.copah.info