Энергоэффективная секция механизированной крепи очистного комплекса, адаптивная к условиям эксплуатации

Рассмотрено снижение негативного влияния процесса «топтания кровли» на состояние пород непосредственной кровли и на устойчивость процесса добычи угля в комплексно-механизированных очистных забоях шахт. На основе теории горного давления и особенностей процесса силового взаимодействия секций механизированной крепи с породами кровли проведен анализ режимов работы секции механизированной крепи МКЮ.2Ш-13/27 в условиях шахты имени А.Д. Рубана АО «СУЭК-Кузбасс». Предложен энергетический принцип непрерывного управления горным давлением в комплексно-механизированном очистном забое регулированием объема перепускаемой рабочей жидкости из поршневых полостей гидростоек секций механизированной крепи в напорную магистраль гидросистемы очистного механизированного комплекса в процессе опускания пород кровли. Обоснованы параметры секции механизированной крепи с блоком безымпульсного регулирования ее сопротивления опусканию пород кровли. Предложена структура адаптивной секции механизированной крепи с телескопическими основанием и перекрытием, которая конструктивно выполнена в виде посадочной и забойной ступеней с возможностью их независимой и согласованной телескопической раздвижки. При этом наличие опорной и направляющей балок в предлагаемой секции крепи обеспечивает при ее передвижении неподвижный силовой контакт ее опорных элементов с кровлей, повышенный подпор и снижение при использовании скользящих подшипниковых опор, сопротивление передвижению секции крепи.

Задков Д. А., Габов В. В., Бабырь Н. В., Стебнев А. В., Теремецкая В. А. Энергоэффективная секция механизированной крепи очистного комплекса, адаптивная к условиям эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 6. – С. 46–61. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_46.

Исследование выполнено за счет субсидии на выполнение государственного задания в сфере научной деятельности на 2021 г. № FSRW-2020-0014.

Габов Виктор Васильевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: gvv40@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-6587-2446,
Задков Денис Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: dzadkov@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-1709-431X,
Бабырь Никита Валерьевич¹ — канд. техн. наук, ассистент кафедры, e-mail: babyr_nv@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-5512-8517,
Стебнев Александр Валериевич — канд. техн. наук, главный механик, АО «СУЭК-Кузбасс», 652507, Ленинск-Кузнецкий, Россия
Теремецкая Василиса Александровна¹ — аспирант,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Задков Д.А., e-mail: dzadkov@yandex.ru.

1. Kazanin O. I., Sidorenko A. A., Drebenstadt C. I. Intensive underground mining technologies: Challenges and prospects for the coal mines in Russia // Acta Montanistica Slovaca. 2021, vol. 26, no. 1, pp. 60—69. DOI: 10.46544/AMS.v26i1.05.

2. Казанин О. И., Сидоренко А. А. Мешков А. А. Организационно-технологические принципы реализации потенциала современного высокопроизводительного очистного оборудования // Уголь. — 2019. — № 12. — С. 4—12. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-12-4-13.

3. Мешков А. А., Волков М. А., Ордин А. А., Тимошенко А. М., Ботвенко Д. В. О рекордной длине и производительности очистного забоя шахты имени В.Д. Ялевского // Уголь. — 2018. — № 7. — С. 4—7. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-7-4-7.

4. Ralston J. C., Reid D. C., Dunn M. T., Hainsworth D. W. Longwall automation: Delivering enabling technology to achieve safer and more productive underground mining // International Journal of Mining Science and Technology. 2015, vol. 25, no. 6, pp. 865—876. DOI: 10.1016/j. ijmst.2015.09.001.

5. Brodny J. Analysis of the impact of unscheduled downtimes on their availability in machine operations // MAPE. 2018, vol. 1, no. 1, pp. 145-151. DOI: 10.2478/mape-2018-0019.

6. Buyalich G., Buyalich K., Byakov M. Factors determining the size of sealing clearance in hydraulic legs of powered supports // E3S Web Conference. 2017, vol. 21, article 03018. DOI: 10.1051/e3sconf/20172103018.

7. Szurgacz D., Brodny J. Analysis of the influence of dynamic load on the work parameters of a powered roof support’s hydraulic leg // Sustainability. 2019, vol. 11, no. 9. DOI: 10.3390/ su11092570.

8. Буялич Г. Д., Тарасов В. М., Тарасова Н. И., Тарасов Д. В. Повышение безопасности ведения горных работ в процессе взаимодействия секций механизированных крепей с боковыми породами в лаве // Уголь. — 2016. — № 10. — С. 26—30. DOI: 10.18796/00415790-2016-10-26-30.

9. Szurgacz D., Brodny J. Adapting the powered roof support to diverse mining and geological conditions // Energies. 2020, vol. 405, no. 13. DOI: 10.3390/en13020405.

10. Litvinenko V. S. Technological progress having impact on coal demand growth / XVIII International Coal Preparation Congress. Conference proceedings. 2016, vol. 1, pp. 3—16. DOI: 10.1007/978-3-319-40943-6_1.

11. Зубов В. П. Состояние и направления совершенствования систем разработки угольных пластов на перспективных угольных шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2017. — Т. 225. — С. 292—297. DOI: 10.18454/PMI.2017.3.292.

12. Gendler S. G., Prokhorova E. A. Risk-based methodology for determining priority directions for improving occupational safety in the mining industry of the Arctic Zone // Resources. 2021, vol. 3, no. 10, pp. 1—14. DOI: 10.3390/resources10030020.

13. Buevich V. V., Gabov V. V., Zadkov D. A., Vasileva P. A. Adaptation of the mechanized roof support to changeable rock pressure // Eurasian Mining. 2015, no. 2, pp. 11—14. DOI: 10.17580/em.2015.02.03.

14. Gabov V. V., Zadkov D. A., Stebnev A. V. Evaluation of structure and variables within performance rating of hydraulically powered roof support legs with smooth roof control // Eurasian Mining. 2016, no. 2, pp. 37—40. DOI: 10.17580/em.2016.02.09.

15. Babyr N. V., Korolev A. I., Neupokoeva T. V. Enhancement of powered cleaning equipment with the view of mining and geological conditions // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018, vol. 194, no. 3, article 032004. DOI10.1088/1755-1315/194/3/032004.

16. Клишин В. И., Кисслинг У., Ройтер М., Вессел А. О. Система автоматического управления крепью (САУК) как средство адаптации крепи к различным горно-геологическим условиям шахт Кузбасса // Вестник КузГТУ. — 2014. — № 1. — C. 34—39.

17. Стебнев А. В., Буевич В. В. Совершенствование рабочей характеристики гидропровода стоек секций механизированных крепей очистных комплексов // Записки Горного института. — 2017. — Т. 227. — С. 576—581. DOI: 10.25515/PMI.2017.5.576.

18. Guo W. B., Wang H. S., Dong G. W., Li L., Huang Y. G. A case study of effective support working resistance and roof support technology in thick seam fully-mechanized face mining with hard roof conditions // Sustainability. 2017, vol. 9, no. 935. DOI: 10.3390/su9060935.

19. Martens P. N., Rattmann L., Janssen S., Kratz T. Advances in longwall mining / 22nd World Mining Congress & Expo, Istambul. 2011, vol. 1, pp. 85—96.

20. Zorkov D., Renev A., Filimonov K., Zainulin R. The roof support load analysis for pre-driven recovery room parameters design // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 174, article 01029.

21. Sobik L., Brodny J., Buyalich G., Strelnikov P. Analysis of methane hazard in longwall working equipped with a powered longwall complex // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 174, article 01011.

22. Thang P. D., Thang H. H., Phuc L. Q. Technological solutions for intensive working of medium thick inclined coal seams in difficult conditions in the mines of the quangninh coal basin // Sustainable Development of Mountain Territories. 2019, vol. 11, no. 1, pp. 105—109.

23. Ютяев Е. П. Современные вызовы и перспективы развития технологии подземной отработки пологих газоносных угольных пластов // Уголь. — 2017. — № 5. — С. 30—36. DOI: 10.18796/0041-5790-2017-5-30-36.

24. Buyalich G. D., Buyalich K. G., Umrikhina V. Yu. Study of falling roof vibrations in a production face at roof support resistance in the form of concentrated force // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016, vol. 142, article 012120. DOI: 10.1088/1757899X/142/1/012120.

25. Efimov V. I., Abramkin N. I., Vernigor V. V., Khakimov B. Kh. Underground mining equipment kits coal in shallow beds // Sustainable Development of Mountain Territories. 2020, vol. 12, no. 4(46), рp. 510—515.

26. Турук Ю. В., Сысоев Н. И., Луганцев Б. Б., Стрельцов С. В., Богомазов А. А. Определение параметров поворотных лыж для оснований секций механизированной крепи // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 9. — С. 113—121. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_9_0_113.

27. Klishin V. I., Fryanov V. N., Pavlova L. D., Nikitenko S. M., Malakhov Y. V. Rock massmultifunction mobile roof support interaction in mining // Journal of Mining Science. 2021, vol. 57, no. 3, pp. 361—369. DOI: 10.1134/s1062739121030017.

28. Gabov V. V., Zadkov D. A., Babyr N. V., Fangwei X. Nonimpact rock pressure regulation with energy recovery into the hydraulic system of the longwall powered support // Eurasian Mining. 2021, no. 2, pp. 55—59. DOI: 10.17580/em.2021.02.12.