§ 50. Разработка угольных пластов в условиях многолетней мерзлоты

Многолетняя (вечная) мерзлота — толща горных по­род в земной коре с отрицательной температурой, устойчивой в те­чение длительного времени независимо от физического состояния заключенной в горных породах воды.

Многолетняя мерзлота занимает огромные площади на земном шаре, сумма которых составляет около 25% всей суши земного шара. Широкое распространение многолетняя мерзлота имеет и на территории СССР.

Мощность многолетнемерзлой толщи в разных районах различ­на. В ряде пунктов северных районов СССР она достигает 600 м, тогда как в южных районах слой мерзлых пород постепенно умень­шается и совсем исчезает.

Гидрогеологические условия в области распространения много­летней мерзлоты весьма своеобразны. Отличительной чертой этой области является наличие подземных ископаемых льдов, мощность которых достигает иногда значительных размеров.

Связанные с многолетней мерзлотой воды подразделяются на три класса: подмерзлотные, межмерзлотные и надмерзлотные. Отрицательная температура пород в зоне многолетней мерзлоты изменяется от 0 до —5—12° С.

В районах распространения многолетней мерзлоты залегают угольные .месторождения, разработка которых имеет большое на­роднохозяйственное значение. Добыча угля в СССР в условиях многолетней мерзлоты ведется на Севере, Северо-Востоке и в

Якутии.

Нижняя граница мерзлых пород на разных месторождениях северных районов СССР располагается на различных глубинах. Так, в Ленском районе она проходит на глубине от 18 до 600 м. Число угольных пластов изменяется от 1 до 30 и более, мощность пластов от 0,5 до 36 м. Углы падения также имеют большой диа­пазон изменения—0—80°.

Пласты имеют как простую, так и сложную структуру, но в ос­новном структура пластов в зонах вечной мерзлоты сложная.

Угольные пласты газовые — I и II категории, опасны по пыли, но не опасны по внезапным выбросам, а также по горным ударам. Эксплуатация угольных месторождений, расположенных в зо­не многолетней мерзлоты, связана с преодолением значительных технических затруднений и должна производиться в соответствии с § 192—209 Правил технической эксплуатации угольных и слан­цевых шахт.

134

Глава IX

ПОДЗЕМНАЯ ДОБЫЧА УГЛЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ

ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

§ 51. Общие сведения

Первые опыты по применению гидромеханизации при добыче угля подземным способом относятся к 1935 г. Они проводились на шахтах Урала и Донбасса. С началом Великой Отечественной войны опыты были прекращены и возобновлены лишь после вой­ны. Сущность способа сводится к тому, что уголь в забоях отби­вают сильной струей воды, подаваемой под давлением 3—8 МПа гидромонитором ГМДЦ-ЗМ или 12ГД-2.

На рис. 62 показана принципиальная технологическая схема гидродобычи. Вода из водосборника / высоконапорным насосом 2 подается по трубам 3 к гидромониторам 4, установленным в за­бое. Под действием воды уголь в забое разрушается. Смесь угля с водой (пульпа) по желобам 5 доставляется в зумпф 6. Из зумп­фа пульпа углесосом 7 транспортируется по трубопроводу 8 на обогатительную фабрику, где проходит через сито 9, грохот 10, а затем через горизонтальные и вертикальные центрифуги //. На них пульпа обезвоживается, после чего поступает на сушилку 12. Из сушилки уголь направляют на склад для погрузки в желез­нодорожные вагоны 13. Отработанная вода попадает в шламовый отстойник 14 и после осветления поступает в водосборник 1 для использования в замкнутом цикле.

В Донбассе и Кузбассе гидравлическим способом разрабаты­вают пологие, наклонные и крутые пласты различной мощности, газоносности, в том числе внекатегорные и опасные по внезапным выбросам. Мощность разрабатываемых этим способом пластов

135

в Донбассе составляет от 0,7 до 1,8 м, в Кузбассе — от 0,8 до 15 м, на отдельных участках мощность разрабатываемых пластов иног­да достигает 90 м. •

Горные работы при гидродобыче в Донбассе ведутся на глуби­не 500—600 м, в Кузбассе — на глубине до 200 м.

Рис. 62. Принципиальная технологическая схема добычи угля на гидрошахте

На гидрошахтах Донбасса уголь добывается в основном систе­мами разработки с короткими очистными забоями.

Гидравлическая добыча угля применяется в настоящее время в ПНР, ЧССР, ФРГ, США, Японии, КНР, Великобритании и дру­гих странах.

Сравнение основных технико-экономических показателей рабо­ты гидрошахт и шахт с обычной технологией показало, что в СССР среднемесячная производительность труда рабочего при гидродо­быче выше, чем при обычной технологии, приблизительно на 40%. Средние по гидрошахтам Донецкого бассейна себестоимость добы­чи 1 т угля и приведенные затраты по добыче находятся на уровне аналогичных показателей шахт с обычной технологией. По гидро­шахтам Кузнецкого бассейна себестоимость и приведенные затра­ты ниже аналогичных показателей на шахтах с обычной техно­логией.

Гидродобыча имеет ряд достоинств по сравнению с обычным способом добычи: малооперационность, поточность производства, высокая производительность труда, простота оборудования и срав­нительно невысокая его стоимость, отсутствие пылеобразования.

136

К недостаткам гидродобычи относят: большую энергоемкость работ, сложность учета объема выполненных горных работ, неуп­равляемость кровлей, большие потери угля. Кроме того, гидроме­ханизация может применяться, если имеется надежный источник водоснабжения, при благоприятных свойствах боковых пород и дешевой электроэнергии.