Подземная разработка месторождений полезных ископаемых : в 2-х т. Т. 2

Ãîðíàÿ
êíèãà

Посвящается памяти профессора
Анатолия Семёновича Бурчакова,
профессора Ильи Лозиковича Черняка

А.А. БАРЯХ
директор ГИ УрО РАН

Д.Р. КАПЛУНОВ

В.Н. ЗАХАРОВ

чл.-корр. РАН

директор ИПКОН РАН

чл.-корр. РАН

И.Ю. РАССКАЗОВ
директор ИГД ДВО РАН

В.Л. ШКУРАТНИК
зав. кафедрой МГГУ

академик МАН ВШ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ИЗДАТЕЛЬСТВА «ГОРНАЯ КНИГА»

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

13

•

•
20

Допущено Учебно-методическим объединением
вузов Российской Федерации по образованию в
области горного дела в качестве учебника для
студентов вузов, обучающихся по специальности «Горное дело»
специализация «Подземная разработка пластовых месторождений»
(
)

ÏÎÄÇÅÌÍÀß
ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÀ
ÌÅÑÒÎÐÎÆÄÅÍÈÉ
ÏÎËÅÇÍÛÕ
ÈÑÊÎÏÀÅÌÛÕ

Ë. .
А Пучков
Ю.А. Жежелевский

ÒÎÌ 2

 

УДК 622.27 
ББК 33.3 
П 88 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253−03», утвержденным Главным государственным санитарным 
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое 
заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и 
благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12 
Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области горного дела (письмо № 51-49/6 от 08.05.2007 г.) 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
• 
кафедра «Разработка пластовых месторождений» Сибирского государственного 
индустриального университета; 
• 
А.Б. Ковальчук, проф., д-р техн. наук (ООО «ИНКРУ») 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Пучков Л.А., Жежелевский Ю.А. 
П 88      Подземная разработка месторождений полезных ископаемых: Учебник для 
вузов: В 2 т. — М.: Издательство «Горная книга». — 2013. ⎯ Т. 2. — 720 с.: ил. 
ISBN 978-5-98672-298-6 (в пер.) 

Рассмотрены процессы подземных горных работ в угольной шахте. Приведены 
методы определения основных параметров процессов подземных горных работ угольных месторождений и их конструирования. Изложены современные и перспективные 
направления подземной разработки угольных месторождений и вопросы формирования рациональных вариантов технологических схем угольных шахт. Дана методика 
обоснования основных параметров технологических схем шахт и охарактеризованы 
основные принципы воспроизводства запасов в шахтном поле. 
Лев Александрович Пучков — чл.-корр. РАН; Юрий Александрович Жежелевский 
— профессор Московского государственного горного университета (ФГБОУ ВПО 
«МГГУ»).  
Для студентов вузов, обучающихся по специальности 130400 «Горное дело» (специализация «Подземная разработка пластовых месторождений»). 
 
УДК 622.27 
ББК 33.3 
 
 
ISBN 978-5-98672-298-6 
 
© Л.А. Пучков, Ю.А. Жежелевский, 2013 
© Издательство «Горная книга», 2013 
© Дизайн книги. Издательство «Горная книга»,  2013 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Несмотря на сокращение удельного веса угля в топливном 
балансе страны в связи с опережающим развитием добычи нефти и газа абсолютная доля добычи его, в том числе и добычи 
подземным способом, будет возрастать. 
Удвоение потребности экономики страны в угольном топливе будет удовлетворяться в основном за счет развития добычи 
угля в Кузнецком и Канско-Ачинском бассейнах. По прогнозным оценкам, удельный вес угля в топливно-энергетическом балансе будет увеличиваться, а добыча угля в России должна составить 400 млн. т в 2020 г. 
В соответствии со Стратегией развития угольной промышленности, представленной в «Основных положениях Энергетической стратегии России на период до 2020 г.», предусматривается превращение ее в устойчиво функционирующую и рентабельную отрасль за счет комплексного освоения перспективных 
месторождений; проектирования и строительства угольных 
предприятий современного технико-экономического уровня с 
применением технологий добычи нового поколения; улучшения 
качества продукции угледобывающих предприятий с применением современных и передовых методов обогащения угля; 
обеспечения системы экологической безопасности, направленной на снижение выбросов в атмосферу и сбросов в водоемы и 
создания благоприятных жизненных условий для населения угледобывающих регионов. 
Повышение технического уровня предприятий угольной 
промышленности будет достигаться за счет комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, что еще 
больше будет благоприятствовать развитию систем разработки с 
длинными забоями. 
Для правильного ведения очистных работ (комплекс работ 
по извлечению полезного ископаемого из длинных очистных 
выработок и очистных камер), кроме применения рациональной 

системы разработки, необходимы: комплексная механизация и 
автоматизация основных и вспомогательных производственных 
процессов добычи полезного ископаемого при высокой степени 
интенсификации и концентрации горных работ; увязка подготовительных и очистных работ в пределах выемочного поля (участка, столба) во времени и пространстве; рациональные способы 
сохранения и поддержания участковых выработок, примыкающих к очистной выработке; постоянная длина очистного забоя 
при переменных элементах залегания пласта; разбавление выделяющегося газа по источникам его поступления; научная организация работ, характеризующаяся полной увязкой всех процессов добычи и т.д. 
В Германии, Великобритании, США, ЮАР, Австралии и 
Канаде практически все лавы оснащены угледобывающими 
комплексами с механизированными крепями, а в Польше — 
большая часть лав (около 80 %). В комплексно-механизированных лавах основных угледобывающих стран достигнуты 
высокие технико-экономические показатели: средняя нагрузка 
на лаву в США — 2500 тыс. т товарного угля в год; в Австралии — 
1560 тыс. т; в Великобритании, Китае, ЮАР и Канаде — 
1000⎯1160 тыс. т; в Германии — 970 тыс. т. В высокопроизводительных лавах добыча достигает 5—13 тыс. т в сутки (США, 
ЮАР, Австралия, Канада, Германия). 
Высокие технико-экономические показатели добычи угля в 
лавах с механизированными крепями зарубежных шахт обеспечиваются благодаря комплексному решению производственных 
вопросов путем концентрации горных работ и ресурсов на базовых технологиях, а именно: закрытие нерентабельных шахт; 
полная реконструкция действующих шахт и объединение нескольких шахт в предприятия большой производственной мощности; строительство новых шахт (комплексов) производственной мощностью 5⎯10 млн. т в год; повышение пропускной способности шахтного транспорта и комплексов поверхности; 
широкое внедрение высокопроизводительной и надежной горной техники в очистных и подготовительных забоях и в других 
производственных звеньях, а также внедрение систем автоматизации и управления на базе микропроцессорной техники. Широ

ко применяется конвейерная доставка угля с использованием 
промежуточных емкостей (бункеров) в подземных условиях, 
обеспечивающая пропускную способность 2500⎯6000 т/ч и более. На зарубежных шахтах площадь поперечного среднего сечения выемочных штреков 19,3 м2 в свету (в России около 10 
м2) позволяет размещать в них ленточные конвейеры и средства 
вспомогательного транспорта (напочвенные и монорельсовые 
дороги) для доставки грузов, а также приводные головки лавных 
скребковых конвейеров для безнишевой выемки угля. 
Возрастание нагрузки на комплексно-механизированные лавы 
за рубежом объясняется также увеличением их средней длины, которая составляет в Германии 240 м, в Великобритании ⎯ 225 м, в 
США ⎯ 213 м. Увеличение длины комплексно-механизированных лав и их нагрузки потребовало создания и внедрения 
высокопроизводительного оборудования повышенной надежности и долговечности. 
Зарубежный опыт показывает, что в основных угледобывающих странах уделяется большое внимание вопросам повышения энерговооруженности, надежности, долговечности, диагностике и автоматизации горно-шахтного оборудования для 
очистных работ. 
Увеличение мощности комбайнов до 600⎯1000 кВт обусловило переход на электроснабжение от 1000 и до 3300 В. Наблюдается тенденция создания и внедрения очистных комбайнов на пластах мощностью менее 1,25 м, корпус которых располагается в устье забоя, хотя для пластов этой мощности 
производятся комбайны, корпус которых размещается над 
скребковым конвейером. 
Работы по автоматизации передвижки механизированных 
крепей за рубежом направлены на изыскание более компактных 
конструкций электронных блоков управления и гидравлических 
устройств, способных при сохранении допустимых искробезопасных характеристик обеспечить максимальное число одновременно выполняемых команд. Одновременно ведутся опытные работы по осуществлению передвижки крепи или выдвижки консолей перекрытия по мере перемещения комбайна (по 
соответствующим командам) и сохранению прямолинейности 

забоя лавы. Применение автоматизированных крепей позволяет 
увеличить нагрузку на лаву на 10—12 %. 
Конвейеры для длинных высокопроизводительных (до 
3000 т/ч) лав имеют мощность привода 700—1000 кВт. 
На мощных пластах и в высокопроизводительных лавах 
расширяется применение скребковых конвейеров с боковой разгрузкой, которыми оснащаются все вновь вводимые лавы. 
Повышение надежности очистного оборудования в ряде 
случаев позволило проводить перемонтаж комбайнов, конвейеров и механизированных крепей (после отработки выемочного 
столба) без выдачи их на поверхность для профилактики и капитального ремонта. 
Ниже приведены основные отечественные и зарубежные 
разработчики и изготовители очистного оборудования, применяемого на шахтах РФ, и рассмотрены возможные поставщики 
этой техники. 
Основным разработчиком очистного оборудования для подземной добычи угля в СССР и РФ был проектно-конструкторский институт угольного машиностроения «Гипроуглемаш», 
ныне — ОАО «Гипроуглемаш». Машинами, изготовленными по 
его разработкам, добывалось до 180 млн. т, или 50⎯55 % угля 
от общего объема добычи на шахтах СССР, и до 40 % — на 
шахтах РФ. Институт внес наибольший вклад в развитие очистной техники в мире среди известных отечественных и зарубежных создателей очистных машин.  
Впервые в мировой практике Гипроуглемашем были созданы струговый агрегат А2, обеспечивающий выемку пласта с постоянной, регулируемой по величине стружкой (фирма DBT повторила это направление через 40 лет); струговый агрегат A3 с 
кольцевым рабочим органом, струговый агрегат АКЗ для выемки крутых пластов (патент на агрегат продан фирме «Хемшайдт»); механизированную крепь М87 с резервированным исходным положением всех секций (в подавляющем большинстве 
крепей в мире заложена эта принципиальная схема); механизированная крепь М137 с двойным резервированием исходного 
положения секций (заложено в большинстве современных крепей в мире для тонких и средней мощности пластов); комбайны 

К103 для выемки тонких пластов с поперечным расположением 
двух двигателей на резание угля и 3К103 с тремя двигателями 
(патент продан фирме «Хемшайдт»); вынесенная электрическая 
система подачи ВСП (патент продан фирме «Хемшайдт»); очистной комплекс КМ120 для мощных пластов и комбайны К128П 
с параметрическим регулированием резания угля; комбайны УК 
с автономными приводами на резание и подачу и поперечным 
расположением двигателей на резание на качалках; скребковый 
конвейер СПМ128П с плавным регулированием скорости движения цепи; комплексы КМ87, КМТ и другие с двумя комбайнами с односторонним расположением исполнительных органов 
и цельнопередвижным забойным конвейером (перспективное 
направление развития очистной техники с автоматизированным 
и дистанционным управлением в ближайшем будущем) и многое другое. 
Широкое применение получили такие оригинальные конструкции, как крепи М81, М130, МК97, МК98, МТ, М138, М142 с 
выдвижными скалывающими верхняками, М144 с защищенным 
проходом по крепи, комбайны К101, 2К52, К85, ряд очистных 
комбайнов РКУ, рейки бесцепной системы подачи РКД и др. 
В последние годы Гипроуглемашем создано очистное оборудование нового поколения; комбайны К600 и К300, крепи 
М174, М144Б и М147, конвейеры СПЦ391 и др. 
Основным конкурентом Гипроуглемаша по созданию очистных комбайнов и механизированных крепей был и остается 
Подмосковный угольный институт «ПНИУИ», ныне — ОАО 
«ПНИУИ», которому принадлежит приоритет создания щитовых механизированных крепей с применением четырехзвенного 
механизма Чебышева. Этот механизм применяется в мировой 
практике до настоящего времени в подавляющем большинстве 
щитовых крепей.  
На шахтах СССР и РФ широкое применение получили комбайны типа КШ3М, 1КШЭ, механизированные крепи 1МК, 
2МКЭ и др. В последние годы создан целый ряд современных 
поддерживающе-оградительных крепей типа КМ700, КМ800, 
КМ1000, КМ1400 и т. д. 

Компания «DBT GmbH» (Германия) разрабатывает и производит для внутреннего и внешнего рынков следующее оборудование: струговые и комбайновые комплексы для добычи угля 
лавами длиной до 400 м на пластах мощностью 0,6⎯6 м; механизированные крепи из высокопрочных сталей с секциями, 
имеющими несущую способность до 10,0⎯11,0 МН, с ручным и 
дистанционным электрогидравлическим управлением; электронные системы управления крепями; струговые установки для 
тонких пластов с двумя приводами мощностью до 400 кВт с одновременным запуском и системами защиты от перегрузок; 
струговые установки с приводами мощностью 2x800 кВт с частотным регулированием скорости струга — конвейерные системы для доставки угля при выемке угля лавами производительностью от 1500 до 5000 т/ч с боковой разгрузкой; приводы конвейеров мощностью до 800 кВт с «мягким» запуском; приводы 
конвейеров мощностью до 1000 кВт с частотным регулированием скорости цепи; комплектные системы, включающие штрековый перегружатель, дробилку, загрузочную часть ленточного 
панельного конвейера и приводы, обеспечивающие транспортировку горной массы до 5000 т/ч. 
Компания DBT является в последнее время фактически 
главным поставщиком очистного оборудования в мире, включая 
шахты США, ЮАР (шахта «Матла»), Китая, Австралии, и имеет 
дочерние отделения в США, Австралии, Южной Африке, Польше и других угледобывающих странах. 
Компания «Joy Mining Machinery» (США) — один из основных поставщиков в мире очистных комбайновых комплексов 
для длинных и коротких забоев и проходческого оборудования, 
основной конкурент DBT. Компания «Joy» в последний период 
времени — результат объединения целого ряда международных 
фирм — производителей ГШО. 
За короткое время компания освоила производство современных очистных комбайнов типа LS с автономными приводами, которыми в 2004 г. были оснащены на шахтах США более 
40, или почти 80 % КМЗ. По поставке забойных конвейеров и 
механизированных крепей в эти КМЗ «Joy» делит рынок США с 
компанией DBA (дочерняя фирма DBT в Америке). Наиболее