Главная Контакты Карта

Ассоциация угольных предприятий

Вспомним, люди, о тех, кто сейчас под землей,

Вспомним смелых парней, обуздавших забой,

У солдат автомат, а у них молоток,

Вспомним, люди, о тех, кто дает уголек.

Г. Шевченко

Бурошнековые комплексы - перспективное оборудование для отработки тонких пластов

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БУРОШНЕКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Автор: Строяковский Л.М., директор ЧП «РУСКО» (Роботизированные угледобывающие системы и комплексы)

Контакты: 83007, Киевский пр-т, 81, г. Донецк, Украина

тел.: +38 062 385 69 22; 062 312 10 57,

e-mail: lest@mail.ru.

Более 70 % запасов угля в Украине сосредоточены на пластах мощностью до 1,0 метра. Примерно такой же процент тонких пластов, до начала массового закрытия шахт (1998–2004г), находился в отработке на шахтах Восточного Донбасса РФ.

При этом, если в диапазоне мощности от 0,85 м до 1,0 м можно, с большим трудом, найти лаву с удовлетворительными экономическими параметрами работы, то в диапазоне менее 0,85 м их не существует. Если шахта отрабатывает такой пласт, то неминуема попутная добыча породы, так как современное оборудование в размеры 0,6–0,85 м просто не вписывается. Можно, конечно, такие запасы не отрабатывать, как это сделали в некоторых странах, но для Украины такой подход не приемлем.

Сегодня шахты Минуглепрома Украины, отрабатывающие тонкие пласты (мощностью до 1,0 м), глубоко убыточны. Традиционная, сложившаяся в течение последних 30–40 лет, технология добычи угля не в состоянии обеспечить прибыльную, или хотя бы самодостаточную работу. Все мероприятия по увеличению объема добычи горной массы приводят только к ухудшению финансово-экономического состояния предприятий, так как большой объем добычи породы, содержащейся в высокозольной горной массе требует больших затрат непосредственно на её добычу, отделение от угля и утилизацию (хранение).

Сегодня сложно найти предприятие, где ведется отработка запасов мощностью менее 0,75 – 0,8 м механизированным способом. Здесь мы наблюдаем возврат к технологиям середины прошлого века с высоким уровнем ручного труда: с помощью буровзрывных работ (БВР), широкозахватной технологии (комбайны «Кировец», КЦТГ), или камерной системе на отбойные молотки.

В диапазоне мощности от 0,85 м до 1,0 м сравнение технологии добычи с помощью бурошнековых комплексов возможно с лавами, оснащенными механизированными комплексами типа КМК-98, КД-80, КД-90, Дон-Фалия, КМ-103, а также индивидуальной крепью, оборудованных узкозахватными комбайнами или струговыми установками. И именно в сравнении с этой техникой бурошнековая техника показывает принципиально лучшие экономические результаты.

Только новые технологии, новые подходы при проектировании отработки запасов действующих и строящихся шахт могут обеспечить их соответствие новым экономическим требованиям.

Снизить издержки производства в рамках действующих предприятий возможно за счет поэтапного перехода на технологии производства, которые обеспечат рациональную подготовку запасов, их отработку с максимально высоким уровнем механизации и автоматизации процессов добычи, и при этом горная масса должна быть с минимальной засоренностью минеральными примесями, высокий уровень безопасности и промышленной санитарии.

В полной мере этим требованиям отвечает технология добычи с помощью бурошнековых комплексов сегодняшнего уровня – «КБВ» (комплекс безлюдной выемки).

Рис. 1 – Выемочный орган бурошнекового комплекса КБВ с тремя коронками

Комплекс безлюдной выемки КБВ является следующим поколением после комплекса БШК-2ДМ.

КБВ был разработан специалистами ООО «МЗ Трейдинг» и прошел промышленные испытания на шахте «Аютинская» (Ростовская область), по результатам которого был рекомендован к серийному производству.

Данный комплекс призван установить новые стандарты безопасности для машин подобного типа, а также максимально соответствовать существующим требованиям стандартов безопасности.

Впервые на машине такого типа:

  • в силовой гидравлической системе вместо масла используется водомасляная эмульсия;
  • применена электрогидрав­лическая система управления, работающая со стандартной насосной станцией, повсеместно используемой на шахтах;
  • применена система высоконапорного орошения, что способствует эффективному пылеподавлению и созданию безопасной воздушной среды на всей длине скважины.

Редукторы комплекса оснащены шестернями с зацеплением Новикова, что значительно повышает их надежность и ресурс при уменьшенных габаритах. Система управления комплексом приобрела элементы автоматического управления подачей шнекового става и рабочего органа, что является первым шагом по созданию расширенной системы управления комплексом с помощью шахтного компьютера, а также системы дистанционного управления по радиосигналу.

Применение высококачественных марок сталей позволило установить гарантийный срок службы равный сроку окупаемости комплекса, а общий срок службы до капитального ремонта поднять до 5-ти лет.

Рис. 2 – Скважина длиной 99 м, пробуренная комплексом безлюдной выемки (КБВ)

КБВ может осуществлять выемку угля из пластов мощностью от 0,6 м до 1,0 м методом выбуривания и имеет следующие параметры:

  • ширина выемочной полосы – 1,905 – 2,4 м,
  • глубина выемочной полосы – 100 – 120 м, в зависимости от крепости угля,
  • угол залегания пласта – по восстанию до 22 градусов, по падению до 15 градусов,
  • мощность электродвигателей – 2 х 110 квт.
  • усилие подачи рабочего органа – 50,0 т.с.

Комплекс оснащается системой управления, состоящей из ряда подсистем, которые формируют управляющие сигналы и команды, а также выдают информацию о его работе.

Конструкция соединительных элементов вентиляционного трубопровода и шнеков выполнена таким образом, что обеспечивает абсолютную надежность против самопроизвольного их размыкания в скважине, а также быстроту и легкость монтажа и демонтажа бурошнекового става в процессе работы. Конструкция шнекового става, состоящего из двух шнековых ветвей и вентиляционного трубопровода, обеспечивает строгую направленность бурения. Отклонение става влево, вправо на длине 100 метров не превышает 10 см.

Все работы по доставке элементов става, его наращиванию или сокращению механизированы.

Конструкция самой машины выполнена по модульному принципу, что позволяет выполнять её полный монтаж или демонтаж в течение 3–4-х рабочих смен.

Полученные результаты работы КБВ и проведенные дальнейшие разработки позволяют с полной уверенностью утверждать, что бурошнековую технологию выемки угля необходимо рассматривать не как вспомогательную, для отработки целиков (что тоже очень важно), но как самостоятельную, способную принципиально изменить экономику угольных шахт. Уровень рентабельности угольного предприятия при этом можно поднять до 40–100 %, чего невозможно достичь при «традиционной» технологии.

Для определения экономической целесообразности применения того или иного вида техники на конкретном предприятии, необходим не только детальный анализ и расчет с учетом затрат всех технологических процессов предприятия, включая обогащение, но также следует учитывать важный социальный фактор – наличия квалифицированных кадров и привлекательности шахтерской профессии с точки зрения уровня безопасности труда.

При отработке лавы традиционными способами при малой мощности пласта человек вынужден работать и передвигаться в лежачем положении, находясь при этом в зоне выемки угля, переноса крепи, высокой запыленности и интенсивного выделения газа. Во время работы на бурошнековом комплексе человек работает в полный рост в закрепленной постоянной крепью горной выработке, находится, как правило, на свежей струе, уровень механизации труда составляет около 90 % и выше.

Определяющими факторами в пользу бурошнековой технологии, при проведении сравнительного анализа с традиционными способами выемки угля, являются следующие:

  1. Непосредственно из скважины добывается товарная продукция, увеличение зольности добытого угля по сравнеию с пластовой составляет 2–4 %).
  2. Добыча низкозольной горной массы существенно экономит расходы на её транспортировку, обогащение, износ и содержание транспортных систем в рамках подземной и поверхностной инфраструктур предприятия.
  3. Сокращаются потери угля в целиках при наличии горно-геологических нарушений, замещений пласта.
  4. В 1,5 раза сокращаются удельные затраты на проходку горных выработок, в том числе за счет рациональной подготовки выемочного поля, крыла шахтного поля, или пласта в целом.
  5. Появляется возможность отрабатывать запасы, которые отнесены к забалансовым по мощности пласта, пласты со сложным строением, законсервированные запасы под гражданскими и промышленными объектами.
  6. Проходку можно вести с применением анкерной крепи и в тех случаях, когда при традиционной выемке она не рекомендована (стоимость проходки с анкерной крепью в 1,5–2 раза меньше, чем с арочной крепью). Форма, расположение пласта в сечение горной выработки, могут быть оптимизированы с точки зрения минимизации присечки боковых пород, так как конвергенция пород кровли и почвы существенно меньше, и не столь активна.
  7. Существенно снижаются затраты на поддержание горных выработок, как в процессе выемки угля, так и при их дальнейшей эксплуатации.
  8. Снижаются затраты на охрану окружающей среды, использование земли, т. к. породу от проходки горных выработок можно оставлять в шахте, закладывая в ранее пробуренные скважины.
  9. Сокращаются затраты на техническое переоснащение, так как стоимость бурошнекового комплекса в 8–10 раз меньше стоимости механизированного комплекса, срок окупаемости составляет 7–8 месяцев, при проектном сроке службы 5 лет.
  10. Сокращаются расходы на материалы – расход круглого леса на пласте 0,65 м составляют 0,5 куб. м на 1000 т добычи, расходы по ВВ и ВМ отсутствуют.
  11. Сокращаются непроизводительные затраты по фонду заработной платы и начислениям, так как появляется реальная возможность оптимизации численности трудящихся, занятых на добыче угля, поддержании горных выработок, монтаже/демонтаже оборудования.
  12. Производительность труда рабочего, занятого на бурошнековом комплексе, в пересчете на 1т товарной продукции в месяц в 3–5 раз выше, чем в «традиционной­» лаве.
  13. Значительно сокращается риск производственного травматизма.
  14. Повышается эффективность дегазации выработанного пространства при извлечении метана из ранее пробуренных скважин.
  15. Управление предприятием становится более гибким. Регулирование добычи возможно в широких пределах, и зависит от количества бурошнековых комплексов.

Таков далеко не полный перечень достоинств бурошнековой техники и технологии по сравнению с традиционной.

Перспектива применения бурошнековых комплексов

Анализ планов горных работ украинских шахт показывает, что, как правило, все шахты имеют горные выработки, где можно с минимальными затратами, а порой и без затрат, разместить бурошнековые комплексы. Таким образом, реально имеются многомиллионные подготовленные к выемке запасы угля, которые, порой, по своим качественным характеристикам превосходят добываемые.

Таким образом, затраты на подготовку горных выработок для применения бурошнековых комплексов, уже на первом этапе могут быть существенно снижены.

Затраты на подготовку новых запасов будут также существенно меньше, чем при «традиционной» технологии добычи, так как уменьшается количество горных выработок, и принципиально меняется сама идеология подготовки запасов.

Особо хочется отметить привлекательность участия финансовых структур в финансировании угольных предприятий, так как их деятельность становится прибыльной, а также в образовании компаний по лизингу бурошнековых комплексов и дополнительного к нему оборудования.

Невысокая стоимость комплекса и малый срок его окупаемости позволяют существенно снизить финансовые риски при получении кредитных ресурсов, что в свою очередь, дает возможность доступа к ним большому количеству небольших по объему инвестиций и добычи угольных предприятий.

Мобильность бурошнековых комплексов при их демонтаже с целью извлечения из шахты, размещение их в горных выработках, а не в лавах, позволяет существенно снизить степень риска при страховании данного имущества, что также способствует формированию сети лизинга.

Частное предприятие «РУСКО» (г. Донецк) проводит работу по усовершенствованию данного вида техники.

Предприятием выполнены технические проработки по выемочному модулю, транспортному модулю, буровой платформы, концепции системы автоматического управления, которые обеспечат успешную разработку проекта бурошнекового комплекса с глубиной бурения до 200 – 250 м.

В зависимости от оснащенности и условий применения, бурошнековый комплекс (условно назовем его БШК-200) обеспечит уровень добычи от 1100 тонн/сут. товарного угля на пласте мощностью от 0,60 м до 3500 т/сут. при мощности пласта 0,95 м.

Выполнены предпроектные работы в 3D изображении компоновки бурошнекового комплекса для работы на пластах от 1,7 м до 2,2 м с проектной нагрузкой до 5000 тонн в сутки.

Сегодня технически возможно эффективно использовать бурошнековую технологию на углах падения пласта свыше 45 градусов, обеспечив высокую производительность при их отработке.

Разработан алгоритм работы системы автоматического управления на все технологические операции, выполняемые при бурении скважины и извлечении инструмента.

Существующий уровень элементной базы – различных датчиков, шахтных процессоров, операционных систем управления позволяет реально изготовить и применить автоматизированный бурошнековый комплекс, с записью всей необходимой технологической и технической информации в память компьютера, с передачей её на пульт диспетчера.

Предполагается возможность дистанционного управления комплексом, что особенно важно для отработки запасов на пластах, опасных по внезапным выбросам газа.

Разработан параметрический ряд бурошнековых комплексов под любые горногеологические и горнотехнические условия, а, следовательно, можно для каждого предприятия, с учетом его особенностей, разработать программу его эффективной работы на ближайшие 5–10 лет.

Преимущества бурошнековой техники настолько очевидны, что рано или поздно она найдет себе широкое применение в Украине.

Стоимость строительство домов из бревна.