
2025-08-23
В области добычи угля добыча тонких угольных пластов всегда была сложной задачей. По мере постепенного сокращения запасов угля эффективная добыча тонких угольных пластов становится всё более важной. Технология полностью механизированной добычи тонких угольных пластов, являясь передовым методом добычи, охватывает множество технологий, включая барабанные очистные комбайны, струговые установки и шнековые буры, предлагая диверсифицированные решения для эффективной добычи тонких угольных пластов.
I. Технология полностью механизированной добычи с использованием барабанных очистных комбайнов для тонких пластов. Полностью механизированные забои для добычи тонких пластов оснащены барабанными очистными комбайнами, скребковыми конвейерами и гидравлическими крепями, что позволяет механизировать такие процессы, как сброс угля, погрузка, транспортировка, перемещение конвейера и рамы, крепление и обрушение кровли. Основу этой технологической системы, барабанный очистной комбайн для тонких пластов, можно в целом разделить на две категории: очистные комбайны с подъемом и желобчатым перемещением. При высоте выемки угольного пласта менее 0,8 м из-за ограниченного пространства обычно используется комбайн для выемки угля с самоходным механизмом, перемещающийся по поверхности. Это позволяет эффективно уменьшить высоту корпуса комбайна и адаптировать его к узкому пространству выемки; при высоте выемки более 0,8–0,9 м более подходящим является комбайн для выемки угля с самоходным механизмом, обеспечивающий лучшую устойчивость работы.
Этот метод добычи обладает значительными преимуществами. Он легко адаптируется к геологическим условиям угольного пласта, эффективно справляясь даже с небольшими колебаниями мощности пласта и неровностями кровли и почвы, а также обладает более высокой способностью преодолевать разломы, чем струговая выемка. Что касается отбойки угля, барабанные комбайны обеспечивают высокую мощность и надежность отбойки угля, эффективно контролируя и управляя кровлей, значительно снижая риски для безопасности, улучшая условия труда и снижая трудоемкость. Кроме того, они обеспечивают быстрое продвижение забоя и высокую производительность, обеспечивая высокую производительность и экономическую выгоду.
Однако полностью механизированная технология добычи тонких угольных пластов с использованием барабанных комбайнов также имеет определенные ограничения. Минимальная высота выемки ограничена конструкцией оборудования, а достижение компактной конструкции при сохранении высокой выходной мощности технически сложно. Следовательно, эта технология, как правило, подходит только для угольных пластов мощностью более 0,8 м и не может реализовать свои преимущества на более тонких пластах.
II. Комплексная технология добычи тонких угольных пластов Система угледобычи имеет относительно сложную конструкцию, состоящую в основном из: - плужной головки, оснащенной режущими лезвиями; - приводного механизма плужной головки; - направляющих рельсов плужной головки; - тяговой цепи; - узла направляющей и защитной цепи; - скребкового конвейера; - домкратов для регулировки наклона; - домкратов для продвижения; - гидравлических опор; - сопутствующих электрогидравлических систем управления. Во время работы приводные устройства плужной головки на обоих концах рабочей поверхности приводят в движение цепь плуга, направляя плужную головку по направляющим рельсам на центральном участке скребкового конвейера. Режущие лезвия работают на заданной глубине резания, удаляя уголь с поверхности. Во время работы приводные устройства режущей головки на обоих концах рабочей поверхности приводят в движение режущую цепь, тянущую режущую головку по направляющим рельсам, установленным на центральной желобе скребкового конвейера. Режущие лезвия выкапывают уголь на заданной глубине, а разрыхленный уголь попадает на конвейер через наклонную поверхность режущей головки в форме плуга, после чего транспортируется с рабочей поверхности.
Технология добычи угля длинными забоями с использованием угольных резаков подходит для относительно стабильных тонких угольных пластов, требующих минимального изменения толщины пласта, углов наклона менее 25° и отсутствия значительных геологических структур, таких как крупные разломы или осадочные столбы. Кроме того, уголь не должен прилипать к кровле, кровля и пол угольного пласта должны иметь минимальную волнистость, кровля не должна пропускать воду, а пол не должен быть мягким. Кроме того, уголь должен обладать хорошей режущей способностью, с твердостью ниже средней (f<3-4) или, если он более твердый, с хорошо развитыми горизонтальными стыками. Эта технология предлагает множество преимуществ. Приводной блок расположен в штреке на конце забоя, и только режущая головка работает в пределах рабочего забоя. Это приводит к упрощению конструкции режущей головки с компактными размерами, устраняя сложные гидравлические компоненты и системы. Это облегчает добычу более тонких пластов и упрощает последующее техническое обслуживание. Используя статическую резку и погрузку угля, комбайн производит высококачественный сырой уголь с крупными кусками, минимальным количеством угольной пыли и порошка, низкой концентрацией пыли и уменьшенным внешним загрязнением золой. Это эффективно снижает содержание золы в сыром угле, повышает качество и рыночную стоимость угля, одновременно снижая требования к контролю за пылью. Во время добычи угля комбайн использует метод небольшой глубины резания и нескольких циклов для быстрого снятия угля вблизи забоя. Используя давление шахты для добычи угля, он требует только удаления поверхностного слоя размягченной зоны на забое, что приводит к низкому энергопотреблению при дроблении угля и минимальной вибрации кровли. После добычи угля открытая площадь кровли минимальна и временна, что требует меньшего расстояния между балками для гидравлических опор и снижает давление кровли. Это облегчает управление кровлей, сводит к минимуму попадание породы кровли в уголь из-за обвалов кровли и еще больше повышает качество сырого угля. Кроме того, компактные размеры режущей головки минимально влияют на сечение вентиляции рабочей поверхности. Статическая резка и погрузка угля генерируют незначительное количество искр, при этом получается высококачественный сырой уголь с большими, однородными блоками и стабильным выделением газа. Следовательно, эта технология подходит для угольных пластов с высоким содержанием газа. В сочетании с гидравлическими опорами с электрогидравлическими системами управления полностью автоматизированные угольные резаки позволяют осуществлять количественное продвижение, заменяя традиционное продвижение с постоянным давлением. Это обеспечивает непрерывную циклическую работу за счет поддержания фиксированной глубины резания для одновременного резания угля и продвижения, что значительно повышает эффективность использования рабочего времени, производительность и объем производства. Система управления и мониторинга расположена в проходке длинной стены, что позволяет осуществлять беспилотную эксплуатацию на рабочей поверхности. Рабочие не обязаны сопровождать машину, что приводит к улучшению условий труда, снижению трудоемкости, уменьшению количества несчастных случаев и сокращению потребности в персонале. Это облегчает управление производством, способствует безопасности производства и снижает затраты на рабочую силу. При добыче тонких угольных пластов эта система демонстрирует высокую адаптивность к длинным рабочим поверхностям при относительном сокращении объема выемки проходки, что является особенно важным преимуществом для добычи тонких пластов. Однако угольный резак также имеет определенные недостатки. Его отливки характеризуются однородностью, сложной геометрией и высокими требованиями к точности, что увеличивает сложность и стоимость производства.
III. Комплексная технология добычи угля с помощью винтового бура Комплексная установка для добычи угля с помощью винтового бура состоит из трехвального винтового бура, главного бурового стержня, компонентов трансмиссии, пульта управления, силового оборудования, системы вентиляции, гидравлической системы и сопутствующих систем управления. Установка располагается вдоль простирания угольного пласта в плоском забое. Каждая из трех валов оснащена режущим зубчатым долотом. Внешние валы приводятся в движение двумя электродвигателями, каждый из которых вращает спиральный буровой шток в противоположных направлениях (один влево, один вправо). Центральный вал остается неподвижным, а его долото приводится в движение только одним буровым штоком через редуктор головного механизма, что позволяет одновременно бурить всеми тремя долотами. Буровые штанги регулируются таким образом, чтобы их оси были перпендикулярны оси штрека и параллельны наклону угольного пласта перед продвижением в пласт. Режущие инструменты на буровых головках разрезают уголь, а спиральные лопасти на буровых штангах извлекают уголь из скважины. Уголь загружается на скребковый конвейер, интегрированный с приводными компонентами для удаления, завершая процессы дробления, погрузки и транспортировки угля. Комплексная технология добычи с помощью винтового бура подходит для тонких угольных пластов со стабильным простиранием, преимущественно разломными структурами, толщиной от 0,4 до 0,8 м, углом падения менее 15°, без самовозгорания, стабильной окружающей породой и без риска выбросов угля или газа. Эта технология имеет значительный потенциал для применения при добыче мягких угольных пластов и защитных слоев, а также может использоваться для добычи маргинального угля, угля, запертого под конструкциями («трехподземный» уголь), и восстановления различных угольных столбов. Во время добычи угля шнековый буровой резак обычно использует одноголовое продвижение, требуя только одного подъездного пути для бурения и добычи угля из обоих соседних пластов, что позволяет добиться беспилотных рабочих поверхностей и существенно повысить безопасность добычи. Однако технология комплексной добычи с помощью спирального бурения также имеет свои ограничения. Ее производительность относительно невысока и обычно достигает около 200 тонн в день и примерно 6000 тонн в месяц. В условиях крупномасштабного спроса на уголь она может оказаться неспособной удовлетворить потребности высокоинтенсивных горных работ.