
2025-12-05
Введение. Российские угольные предприятия по-прежнему в основном используют систему длинных забоев при отработке пологих и наклонных угольных пластов. В настоящее время это наиболее развитая и производительная система подземной добычи. Однако камерно-столбовая система разработки применяется только на трёх шахтах в России.
В последние годы в российской внутренней политике и отраслевых рекомендациях всё больше внимания уделяется комплексному извлечению угольных запасов и повышению эффективности использования ресурсов. На этом фоне методы разработки короткими столбами, такие как секционные, предохранительные и защитные столбы, которые изначально считались «вспомогательными» объектами добычи, начали вновь включаться в планы горных работ. Разработка адаптивной и гибкой технологии разработки короткими столбами стала одним из ключевых направлений деятельности российских угольных предприятий.
Ниже, с учётом международных технологий и реальной ситуации на российских шахтах, кратко описаны несколько типичных схем разработки короткими столбами.
Типичные методы
1. Способ разработки короткими забоями. Короткий забой можно считать «укороченной версией» системы разработки длинными забоями. Его основным компонентом является комбайн для коротких забоев, который объединяет функции проходки и добычи полезных ископаемых. Он может автономно формировать дугообразный профиль выработки без необходимости использования отдельного оборудования для проходки. Длина рабочего забоя, как правило, превышает 10 метров (без учета выработки, более 5 метров), и может быть гибко изменена в зависимости от геологических условий.
В Китае компания Shanghai Tiandi является лидером в области исследований и разработок комбайнов для коротких забоев с 40-летним опытом. Её продукция может быть адаптирована для угольных пластов мощностью 1,6–5 метров (Шанхайский научно-исследовательский институт угля выпустил свой первый комбайн для коротких забоев), и она имеет множество областей применения. За рубежом существует чешский комбайн MB330 mono (представленный Czech T Machinery комбайн MB330 MONO для коротких забоев), но он не получил практического применения.
Технология коротких забоев характеризуется компактностью оборудования, гибкостью перемещения установок; низкими требованиями к крепи и низкими инвестиционными затратами; а также высокой эффективностью извлечения при коротких забоях и локализованных угольных целиках.
Она обеспечивает техническую поддержку гибридной системы «длинная выемка + подкрепление коротких забоев» и является перспективным направлением развития добычи угля короткими забоями в России.
2. Камерно-столбовая система разработки. Камерно-столбовая система разработки является наиболее классическим и отработанным методом коротких столбов. Её основной принцип заключается в попеременной выемке камер и столбов в угольном пласте, образуя структуру «камера + столб». Запасы извлекаются путем поэтапной выемки столбов. Этот метод развивался более 100 лет, в результате чего появились три типичных процесса: камерно-столбовая система непрерывного действия; добыча методом Вангевли; и блочная выемка.
В настоящее время на международном рынке системы непрерывного действия поставляются в основном компаниями JOY и Sandvik в США; в Китае наиболее отработанной технологией обладают Тайюаньский угольный научно-исследовательский институт и другие учреждения.
Преимущества камерно-столбовой системы добычи с короткими столбами: чётко установленные стандарты процесса и высокая управляемость; продуманная система оборудования и высокая адаптивность.
Таким образом, в районах добычи с подходящими условиями кровли и хорошей вентиляцией использование комбайнов непрерывного действия для механизированной добычи короткими забоями является идеальным решением, сочетающим безопасность и эффективность.
3. Способ добычи угля буровым способом
Эта технология предполагает установку бурового агрегата в подготовленной выработке. Спиральная буровая штанга проникает глубоко в угольный пласт, «выбуривая» уголь из угольного целика, подобно скважине, а затем транспортирует уголь по спиральному конвейеру внутри штанги. Весь процесс не требует присутствия персонала в забое. Существует два технических подхода:
1. Буровая установка спирального бурения
Этот метод использует от 1 до 4 комплектов параллельных спиральных буровых штанг для бурения угольного пласта, извлечения угольной массы и её транспортировки в забой по спиральному конвейеру. Этот метод подходит для работы на границах обнажений, концах выработок и тонких угольных пластов. Буровые установки спирального бурения были разработаны и применены в Советском Союзе в 1970-х годах, а наиболее систематические исследования в Китае были проведены группой профессора Ду Чанлуна из Китайского горно-технологического университета. Демонстрация всего процесса работы буровой установки спирального бурения.
2. Технология PBE
Эта технология заменяет буровую установку спирального бурения на установку непрерывной выемки угля за счет современной модернизации конструкции бурового агрегата (см. схему ниже).
В настоящее время австралийская технологическая компания проводит в Австралии промышленные испытания, используя комбинацию установки непрерывной выемки угля и конвейера для создания системы PBE для коротких забоев. Расширенное применение технологии боковой выемки: PBE.
Краткое содержание
В настоящее время из трех внедренных технологий добычи короткими столбами в России внедрена только система камерно-столбовой добычи непрерывным способом. Бурение спиральным бурением не получило широкого распространения из-за низкой эффективности ранее применявшегося оборудования, а технология добычи короткими и длинными забоями еще не прошла испытания и не получила широкого распространения на российских шахтах.
Исходя из китайской практики, применение комбайнов для коротких забоев является относительно зрелым. Поэтому российским угольным предприятиям и агентам рекомендуется усилить технический обмен с китайскими производителями оборудования для добычи угля и проводить на местах исследования возможностей применения комбайнов для коротких забоев.