Быстровозводимая механическая крепь шагающего типа

На основе шагающей крепи ученые из Кузбасса создали универсальную машину для глубокой разработки угольных пластов.

Исследователи из Федерального исследовательского центра угля и углехимии (ФИЦ УУХ) СО РАН разработали универсальную, которая повысит эффективность добычи угля и других полезных ископаемых.

В основе разработки — шагающая крепь, самопередвигающаяся машина, которая поддерживает кровлю и боковые стороны горной выработки, не давая породе обрушиться. Их применяют для аварийно-спасательных работ, а также для помощи в передвижении по выработке других горных машин. Однако шагающие крепи медленные, сложны в конструкции и управлении.

По запросу угольных предприятий исследователи разработали крепь, которая оптимизирует работу комплекса глубокой разработки пласта — автономной системы, позволяющей добывать уголь там, где не выгодно это делать традиционным открытым способом.

Разработанная специалистами крепь оснащена гидромолотом для дробления крупногабаритных кусков породы и ковшами для погрузки породы на скребковый конвейер. Также ученые разработали специальное программное обеспечение, позволяющее управлять машиной дистанционно.

Машина, отмечает один из разработчиков, ведущий научный сотрудник лаборатории эффективных технологий разработки угольных месторождений ФИЦ УУХ СО РАН Борис Анферов, позволит разрабатывать запасы угля за пределами крутых пластов. Они зачастую содержат ценные минералы — к примеру, алмазы и золото — стоимость которых многократно превышает цену добычи содержащей их горной массы.

Внедрять новую установку планируется с 2024 года на шахте «Южная» в Кузбассе.

Машина управляется дистанционно с помощью специального программного обеспечения.

Ученые из Федерального исследовательского центра угля и углехимии (ФИЦ УУХ, Кемерово) СО РАН создали универсальную машину, которая позволит повысить эффективность ведения горных работ при добыче угля и других ископаемых. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.

Разработка связана с шагающей крепью – самопередвигающейся машиной, которая поддерживает кровлю и боковые стороны горной выработки, не давая породе обрушиться. Шагающие крепи, в частности, используются при проведении аварийно-спасательных работ в экстремальных условиях, а также ликвидации последствий природных и техногенных катастроф. Благодаря низкой энергозатратности и высокой проходимости они также часто применяют для того, чтобы помогать горным машинам безопасно передвигаться в сложных условиях подземных горных выработок.

К недостаткам существующих устройств относятся низкая скорость передвижения, а также сложность конструкции и системы управления. Поэтому по запросу угольных предприятий кемеровские исследователи разработали крепь, которая оптимизирует работу по извлечению комплекса глубокой разработки пласта (КГРП) – автономной системы, позволяющей добывать уголь там, где не выгодно это делать традиционным открытым способом.

«Проанализировав технологические проблемы при проходке подземных горных выработок, отработке трудноизвлекаемых и приконтурных запасов угля и ликвидации аварийных ситуаций, мы создали универсальную конструкцию многофункционального назначения. Она позволяет обеспечивать скоростную проходку, а также отработку запасов в алмазных и золотоносных россыпных месторождениях», – приводит пресс-служба слова заместителя директора Института угля ФИЦ УУХ СО РАН по инновациям и международным связям Сергея Никитенко.

Крепь оснащена гидромолотом для дробления крупногабаритных кусков породы и ковшами для погрузки породы на скребковый конвейер. Благодаря им можно устранять образовавшийся завал, освобождая тем самым, например, рабочий орган КГРП. В отличие от аналогов, управление машиной осуществляется дистанционно с помощью разработанного программного обеспечения.

«При разработке крутых или крутонаклонных угольных пластов всегда остается часть запасов, сосредоточенная за их пределами. Они зачастую содержат ценные химические элементы, стоимость которых многократно превышает цену добычи содержащей их горной массы. Добыча такого угля позволит повысить стоимость угольной продукции и диверсифицировать угольную промышленность», – рассказал об области применения новой шагающей крепи ведущий научный сотрудник лаборатории эффективных технологий разработки угольных месторождений ФИЦ УУХ СО РАН Борис Анферов.

Институт заключил договор о внедрении разработки с АО «СДС-Уголь» (Шахта «Южная»), оно запланировано ориентировочно на 2024 год. Исследование проводится при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Шагающей крепи, созданной в рамках комплексной программы «Чистый уголь – зеленый Кузбасс» учеными ФИЦ угля и углехимии СО РАН, нашли применение в горноспасательных работах.



В Кузбасском центре сварки и контроля, индустриальном партнере КНТП в составе НОЦ «Кузбасс-Донбасс», состоялась встреча с руководством Филиала «Кемеровский военизированный горноспасательный отряд» (ФГУП «ВГСЧ» МЧС России). Спасателей заинтересовала крепь шагающего типа, изготовленная в Институте угля в рамках проекта КНТП «Разработка технологий эффективной отработки трудноизвлекаемых запасов пластовых угольных месторождений подземным способом и скоростной проходки горных выработок роботизированными модулями». Это самопередвигающаяся машина, которая поддерживает кровлю и боковые стороны горной выработки, не давая породе обрушиться.


Как известно, факторами, сдерживающими производительность проходческих работ, являются ухудшение горнотехнических и горно-геологических условий отрабатываемых угольных пластов, среди которых особое значение имеет увеличение глубин разработки и связанные с этим процессы динамического проявления горного давления, которое отрицательно сказывается на уровне безопасности горных работ в проходческом забое.



Поэтому весьма актуальна задача по созданию мобильных средств, обеспечивающих механизацию трудоемких процессов по устройству временной предохранительной поддержки кровли в проходческом забое и увеличение скорости проведения выработок, способных функционировать в условиях ухудшения горнотехнических и горно-геологических факторов (в массивах пород различной крепости и при переменной устойчивости кровли).



За счет попеременного циклического шагания двухсекционной конструкции крепи, разработанной инженерами ФИЦ УУХ СО РАН, и поочередного восприятия горного давления ее перекрытием обеспечивается опережающая временная поддержка, что создает безопасное рабочее пространство для добычи породы либо для разбора завалов при авариях в шахтах.


По словам ученых, новая установка значительно превосходит существующие транспортные средства при проведении аварийно-спасательных работ в экстремальных условиях, а также ликвидации последствий природных и техногенных катастроф. Благодаря низкой энергозатратности и высокой проходимости такие машины часто используют для помощи горному транспорту в безопасном передвижении в сложных условиях подземных горных выработок.


Традиционно недостатками подобных устройств считаются низкая скорость передвижения, а также сложность конструкции и системы управления. Поэтому по запросу угольных предприятий кемеровские исследователи создали крепь, оптимизирующую извлечение комплекса глубокой разработки пласта – автономной системы, ‎позволяющей добывать уголь там, где невыгодно это делать открытым способом.


Крепь оснащена гидромолотом для дробления крупногабаритных кусков породы и ковшами для погрузки породы на скребковый конвейер, чтобы устранять образовавшийся завал и освобождать рабочую поверхность комплекса глубокой разработки пласта. В отличие от аналогов, управление конструкцией осуществляется дистанционно с помощью программного обеспечения, полностью без участия инженера.


Специалистам ВГСЧ была продемонстрирована 3D-модель и эскизные чертежи механического варианта технического устройства, обеспечивающего эффективную защиту горноспасателей от обрушения кровли при разборе завалов в горной выработке, созданного специалистами Института угля на основе крепи шагающего типа.


По итогам обсуждения и демонстрации прототипа участники совещания сошлись во мнении, что применение этого варианта быстровозводимой мобильной крепи при разборе завалов за счет попеременного циклического шагания двухсекционной конструкции крепи может стать важным вспомогательным инструментом для работы ВГСЧ в горнодобывающих районах. Было решено изготовить экспериментальный образец крепи для его дальнейшего испытания в условиях, максимально приближенных к реальным.


По словам одного из создателей новой шагающей крепи, ведущего научного сотрудника лаборатории эффективных технологий разработки угольных месторождений ФИЦ УУХ СО РАН, Бориса Анферова, устройство позволит разрабатывать запасы угля за пределами крутых пластов. В таком угле нередко содержатся ценные минералы – к примеру, алмазы и золото, стоимость которых многократно превышает цену добычи содержащей их горной массы.


Напомним, ранее ФИЦ угля и углехимии заключил договор о внедрении инновационного решения на одном из кузбасских предприятий.


Полноценный ввод в эксплуатацию шагающей крепи станет важным шагом в развитии угледобывающей отрасли, позволив ученым и инженерам преодолеть технологические проблемы и повысить эффективность работы шахт.



Источник информации и фото: НОЦ «Кузбасс-Донбасс»