Широкие возможности тонких пластов

Горнопромышленные ведомости

Автор: Виктор Кучма, Заместитель Директора Corum Undeground mining

 

Кто владеет углем, тот владеет миром. В относительно далеком будущем это утверждение не будет преувеличением. Уголь перестает быть просто полезным ископаемым - для человеческой цивилизации он становится ископаемым ценным. Залежи нефти и газа, как сегодня уже очевидно, угрожающе конечны, и если сохранятся нынешние темпы добычи этих видов сырья, их запасов, по прогнозам, хватит на 40 и 60 лет соответственно. Залежи угля истощатся только через 200 лет.

 

То, что его востребованность будет расти, просчитал крупный бизнес, а он редко ошибается. Перспективные месторождения скупаются, в техническое и технологическое оснащение шахт и их инфраструктуру инвестируются сотни миллионов.

Но чем дальше, тем сложнее. Пора привыкать к тому, что природа вряд ли откроет «клады», соизмеримые по богатству с уникальным Экибастузским месторождением с мощностью пласта до 160 м, Kзыл-Tальским (до 165 м), Kоркинским, Aнгренским (до 200 м), где уголь даже не добывают, а роют открытым способом. Специалисты вскоре будут вспоминать, как легенды, месторождения Фушунь в KHP, Латроб-Bалли в Aвстралии, Xат-Kрик в Kанаде с толщиной пластов 200, 340 и 450 метров.

 

Добывать уголь становится все тяжелее - это глобальный тренд. В Германии пласты мощностью от 0,6 до 1,5 м составляют около 60% всех разведанных запасов страны. В США, сообщают источники, угледобытчики все чаще работают с пластами толщиной менее 1,67 м. В Китае в 2012 году из тонких пластов добыли 330 млн тонн, и, по оценкам экспертов, доля «тонкого» угля будет только нарастать. Тем более, недавно государство обязало китайские добычные компании разрабатывать  тонкие пласты, а не бросать их, как происходило раньше. 

 

В Кузбассе слои до 1,6 м составляют около 70% разведанных залежей. Было время, когда за «мелкокалиберные» пласты мощностью до 1,2 м здесь даже не брались: работать с ними сложно, дорого,  тяжело механизировать труд шахтеров. Но теперь придется добывать то, что «плохо» лежит под землей. На Украине, в Донбассе пласты мощностью свыше 1,2 м составляют около четверти запасов, а три четверти - тонкие и сверхтонкие (0,55 - 0,8 м). Как видим, задача механизации выемки угля из тонких и весьма тонких пластов становится все более актуальной задачей для угольных бассейнов по всему миру.

 

Украина острее всех ощущает проблему, и логично, что поиск вариантов ее решений здесь проходит опережающими темпами. Ученые Донбасского технического университета выдвинули концепцию «Шахта 21 века» - научную доктрину инновационной добычи. В обосновании проекта указан парадоксальный факт: в начале прошлого века объем извлечения угля в расчете на одного занятого в промышленности работника составлял 1-2 тонны в сутки. Так вот и в начале века нынешнего уровень такой же. Ученые связывают это с исчерпанием пластов мощностью 0,8 м и выше, утверждая, что  в достаточно близком будущем неизбежно придется работать, в основном, со сверхтонкими пластами - полуметровыми.

 

Свой вариант освоения тонких пластов предложила и компания Corum, создав в начале 2000-х очистные комбайновые комплексы, приспособленные под пласты мощностью от 0,85 до полутора метров. После анализа сильных и слабых сторон нескольких последовательно появлявшихся конструкций появился очистной комбайн портального типа УКД400. Машина способна работать в очистных забоях с пологими и наклонными пластами, расположенными по простиранию с углами до 35°, а также по восстанию и падению с углами до 10° - изломы пластов всегда осложняли угледобычу.

 

Разработчики облегчили задачу подвижности этого габаритного механизма в тесноте подземных коридоров: УКД400 более поворотлив, маневрен в сравнении с механизмами-предшественниками. В конструкции в определенной мере воплотился один из замыслов донецких ученых-футуристов об угледобыче будущего - о шахтах без шахтеров: УКД400  можно управлять дистанционно со штрекового пульта, и по радиосигналу находясь в близи комбайна. Кроме того, здесь применена система автоматической диагностики и контроля состояния узлов с индикацией данных на пульте диспетчера. За счет своих конструктивных достоинств производительность комбайнов УКД400 составляет до 10 т/мин. В очистном комбайн УКД400 смогли реализовать установленную мощность в 467,5 кВт, большая часть которой приходится на приводы исполнительных органов (2х200 кВт). Привод механизма подачи с частотным регулированием и двумя двигателями по 30 кВт способен развить тяговое усилие в 300 кН. Данной мощности хватает, чтобы обеспечить среднесуточную добычу 2700 тонн в сутки с пласта вынимаемой мощностью 1 метр и пиково достигать показателей в 4500 тонн за сутки.

 

Высота корпуса комбайна настолько мала, что данная машина способна работать в пластах мощностью 0,85 м без присечки вмещающих пород, с использованием для крепления кровли механизированных секций крепи. При этом реализована система перемещения комбайна по рейке, закрепленной с забойной стороны конвейера.

 

Конструктивные преимущества очистного комбайна заключаются в его расположении в отработанном пространстве между исполнительными органами, а не на конвейерном ставе. Данная конструкция позволяет иметь двигатели большей мощности при минимальной высоте комбайна в зоне крепи, используя при этом достаточное окно над конвейером для прохода разрушенной горной массы.

 

Очистной комбайн УКД400 оборудован современной системой управления и диагностики, которая позволяет обслуживающему персоналу, диспетчеру шахты и удаленным пользователям видеть токовые нагрузки электродвигателей, скорость перемещения, ошибки, зафиксированные системой управления, температуры двигателей и т.д. Система управления контролирует работу двигателей резания и подстраивает скорость подачи для достижения максимальной производительности без ущерба для двигателей. Трансмиссия рассчитана на перегрузки, контролируемые системой управления и способна отработать выемочное поле без проведения капитального ремонта. Для исключения поломки трансмиссии при попадании в пласт твердых породных включений происходит демпфирование торсионного вала, расположенного в двигателе резания, а если этого недостаточно - срез быстросменного предохранительного элемента.

 

Менеджеры шахт наверняка напомнят: если речь о «грязных» тоннах, то много ли толку от техники. Это к тому, что при разработке пластов - а тонких в наибольшей мере - вгрызающийся в пласт рабочий инструмент комбайна прихватывает и отправляет на-гора не только уголь, но и породу.  Казалось бы, присечки неизбежны. Но точность вписываемости в пласт УКД400 позволяет ему добывать из недр уголь с минимумом примесей.

 

При работе шахтеров с другой техникой аналогичного назначения объем присечек может доходить до 40% в извлеченной массе, а в некоторых случаях и больше. Отчасти впустую работает внутришахтное оборудование и система транспортировки горной массы на поверхность. Оценим ситуацию с позиции энергетической: во что обходится каждый киловатт-час, ведь, в конечном счете, уголь добывают, чтобы при его сжигании получить электроэнергию. Последующие процессы дообогащения угля высокой зольности могут повысить себестоимость одного киловатт-часа «чистого» и «грязного» углей до 40%.

 

Можно с уверенностью сказать, что в условиях нарастающей «популярности» тонких и весьма тонких пластов преимущества описанных машин будут становиться все более ценными. В этой связи будущее угледобычи не видится унылым. Речь идет не только об экономической выгоде, хотя это крайне важно, но и экологии, и, что чуть ли не важнее всего, о выгодах социального свойства. В истощающихся угольных регионах прогрессивные способы освоения угольных залежей позволят на десятилетия продлить жизнь шахт, которые остаются местом работы и заработка большинства местного населения. А значит, технический прогресс в этом сегменте горнодобывающей отрасли предупреждает рост безработицы, становясь залогом стабильности в шахтерских регионах.

 

 

 

comments powered by HyperComments