Ключевые технологии
Применение секций механизированной крепи для сверх-мощных пластов в Китае
Китай богат ресурсами угольных пластов мощностью от 6 до 9 м. В 2008 году АО «Чжэнчжоуская группа ГШО» (ZMJ) разработала и изготовила первый комплект механизированной крепи с высотой 7 м. После этого ZMJ изготовила и ввела в эксплуатацию 6 комплектов таких секций крепи. Благодаря поставленному оборудованию, максимальная месячная производительность одной лавы достигла 1,1 млн тонн угля, а за год 13 млн тонн. Успех применения секции крепи с высотой 7 м показывает, что в Китае накоплен богатый опыт в области эксплуатации механизированной крепи с большой вынимаемой мощностью.
Общие сведения
Угольный бассейн Шенфу Дуншэн расположен на границе провинции Шэньси и Внутренней Монголии и имеет обширные запасы мощных угольных пластов. Например, в угольном бассейне Шендун мощность основных разрабатываемых пластов угля составляет 4-9 метров, а средняя — 7 м. Угольные пласты в бассейне Шендун стабильны и имеют простое геологическое строение, которое подходит для широкомасштабной комплексной добычи и строительства крупных, высокопроизводительных и высокоэффективных шахт. Разработка горно-шахтного оборудования с вынимаемой мощностью более 7 м имеет большое значение для увеличения коэффициента извлечения угля и увеличения производительности лавы, коэффициент извлечения угля возрастает более чем на 10%. В октябре 2008 года ZMJ выиграла тендер и начала изготовление механизированной крепи с высотой 7 м.
Разработка механизированной крепи и уникальные технологии
Новая технология устройства механизированной крепи с высокой вынимаемой мощностью
На 7-метровой механизированной крепи применяется новый способ оборудования очистного забоя (лавы): с помощью специальной переходной крепи, прямой переход с уменьшением высоты на 2 400 мм, что увеличит извлечение треугольника угля на верхней и нижней частях лавы. На 54,71 тонны угля увеличена добыча за один цикл, что при подвигании лавы на 5 000 м увеличит доход примерно на 150 млн юаней.
Характеристики управления кровлей механизированной крепи с высокой вынимаемой мощностью
Разработка 7-метрового угольного пласта приводит к разрушению и опусканию кровли более чем на 20 м. Давление и воздействие на крепь со стороны кровли будут значительными. Чтобы увеличить способность управления кровлей и динамическую прочность, в конструкции используется двойная телескопическая стойка диаметром 500 мм, длина раздвинутой гидравлической стойки составляет 6 523 мм, номинальное эффективное сопротивление составляет 8 400 кН (второй комплект крепи с высотой 7 м с сопротивлением гидравлической стойки до 9 000 кН). Впервые используется силовой гидроцилиндр для передвижки секции диаметром 280 мм, усилие толкания и тяги составляют 2 771 кН и 1 561 кН; коэффициент перекрытия — 2,72:1, начальный распор механизированной крепи — 12 370 KN, номинальное эффективное сопротивление крепи — 16 800 кН. При вынимаемой мощности ≥5 м несущая способность превышает 1,4 МПа/м2.
Управление угольной пачкой при добыче мощных пластов
Для добычи угля из мощных угольных пластов управление угольной пачкой также важно, как и управление кровлей. Механизированная крепь с высотой 7 м, разработанная ZMJ, имеет конструкцию противоотжимного щита, состоящую из трех ступеней. Длина первой, второй и третьей ступеней соответственно составляет 1,2 м, 1,6 м и 0,85 м. Диаметр цилиндров трех ступеней для противоотжимных щитов составляет соответственно 140 мм, 125 мм и 80 мм. При полностью развернутом положении противоотжимного щита при нормальной добыче угля длина контакта между противоотжимным щитом и забоем может достигать 3 650 мм. На первой и второй ступенях противоотжимного щита используется способ дифференциального соединения для эффективного управления забоем угля.
Для повышения поперечной устойчивости механизированной крепи приняты следующие меры: 1 -- шаг установки механизированной крепи 2,05 м; 2 -- увеличили ширину передних и задних рычагов, а задний рычаг принимает интегрированный вид; 3 – зазор между отверстием и осью рычагов составляет 0,75 мм; 4 – диаметр боковых гидродомкратов 100 мм; 5 – основание линейной секции крепи снабжено гидродомкратом коррекции для регулировки зазора с прилегающей секцией.
Для повышения вертикальной стабильности механизированной крепи предпринимаются следующие меры: 1 — оптимизирован четырехзвенный механизм, так чтобы изменение расстояния от конца перекрытия до забоя (лемниската) составляла не более 60 мм при вынимаемой мощности угля от 4 500 мм до 6 800 мм; 2 — увеличен задний угол между перекрытием и ограждением щитовой крепи; 3 — уменьшено пространство перед стойками и увеличена площадь контакта основания с почвой так, чтобы максимальное давление на передней части основания было менее 5,5 МПа.
Конструкция перекрытия секции крепи и «гнезд» под гидростойки имеют полностью закрытую коробчатую форму, в которой установлены опорные детали. Для «гнезд» гидростойки в основании используется малая коробчатая форма. Для ограждения используется многослойная пластинчатая конструкция, а задний рычаг единой сплошной формы. Гидростойка диаметром 500 мм оснащена двойными предохранительными клапанами с расходом 1000 л/мин, которые напрямую соединены с нижней частью цилиндра для повышения скорости срабатывания и защиты от горных ударов. Расход предохранительных клапанов на верхней и нижней полостях составляет 500 л/мин.
Основные технологии системы подачи и возврата жидкости с высокой производительностью потока
Чтобы соответствовать требованию времени, один цикл передвижки секции — 10 секунд, в гидростойке используются управляемый обратный клапан с двойными толкателями и двойные линии для подачи и возврата жидкости. При опускании гидростойки жидкость из нижней полости либо возвращается через главный клапан, либо непосредственно переливается в главный контур сливной магистрали, что обеспечивает быстрое опускание гидростойки.
Эффективность проекта
31 декабря 2009 года завершено промышленное испытание первого лавокомплекта с механизированной крепью высотой 7 м. До 30 ноября 2010 года подвигание лавы №22303 в угольной шахте «Булианта» с использованием 7-метровой механизированной крепи составило 3 668,4 м, и общий объем добычи 10,95 млн. тонн. Максимальный месячный объем производства составил 1,1 млн тонн и среднемесячный объем производства 0,995 млн тонн. Самая высокая суточная добыча составила 42 500 тонн за 17 циклов выемки угля. В 2010 году рабочее сопротивление второго комплекса было увеличено до 18 000 кН, шестого комплекса было увеличено до 21 000 кН в 2015 году, а диаметр цилиндра гидростойки уже составляет 530 мм.
Конструкция трехступенчатого противоотжимного щита была первоначально разработана ZMJ для 7-метровой механизированной крепи. Высота противоотжимного щита достигла 3,65 м. Система быстрой подачи и возврата жидкости, специальный клапан для гидростойки с большим расходом и другие технологии были использованы на механизированной крепи с большой вынимаемой мощностью, что позволяет перемещать секцию крепи за 10 секунд. Применение одной переходной секции крепи повышает извлечение треугольника угля в верхней части обоих концов лавы.
Вышеуказанные технологии были внедрены на угольных бассейнах с такими же геологическими условиями, как Шаньбэй в Эрдос Внутренней Монголии, Цзиньчэн, Луань и т.д. В настоящее время механизированные крепи с вынимаемой мощностью более 6 м, разработанные ZMJ, уже поставлены на более чем 90 лав в Китае.
Заместитель генерального директора АО «Чжэнчжоуская группа ГШО» господин Zhang Xinhong.
Адрес в КНР: 450016, г. Чжэнчжоу,
технический парк, пр. №9, 167.
E-mail: zmjrus@china-zmj.com
Тел: +86 371 67891139
Факс: +86 371 67891164
Адрес в Кузбассе:
650991, г. Кемерово, пр. Октябрьский, 2б, пом. 840.
Тел.:+7 (384 2) 90-01-68
E-mail: zmjrus_sib@china-zmj.com