Лаборатория подземной разработки угольных месторождений

Лаборатория создана в 1944 г. чл.-корр. АН СССР Н. А. Чинакалом, в разные годы ею руководили к.т.н. Дзюбенко В. Т., к.т.н. Аксенов В. К., д.т.н. Кулаков В. Н. В 1998 г. в ее состав вошли специалисты лаборатории механизированных крепей, в 1988–2010 г. во главе лаборатории – д.т.н., проф. Клишин В. И., в 2010–2018 г. – д.т.н. А. А. Ордин. В настоящее время лабораторией руководит — д.т.н. А. М. Никольский.

Коллективом лаборатории был выполнен комплекс работ, ставший началом развития нового направления в технологии отработки круто-наклонных угольных пластов на полную мощность с помощью передвижных крепей – «щитовая система Чинакала». Ее широкое внедрение в угольной промышленности, на рудниках цветной и черной металлургии было отмечено Ленинской премией.

Основные направления исследований

Важнейшие результаты фундаментальных исследований

Разработана технология добычи угля механизированными комплексами с выпуском его из подкровельной или межслоевой толщи через специальные окна в секциях крепи, основанная на использовании сил горного давления для обрушения межслоевой толщи. Получены закономерности выпуска сыпучих материалов, на основе которых предложены способ управления процессом перемещения угля и механизированная крепь с принудительным одновременным выпуском угля регулируемыми по производительности питателями на один забойный скребковый конвейер.

Установлены рациональные значения размеров окна, обеспечивающие поступление самообрушающегося угля под действием собственного веса, ширина которого равна величине ленты лавы, а ход питателя составляет 1/3–1/10 этой ширины и угол его наклона — 10–25⁰. Это позволяет создать общий поток угля над механизированным комплексом, что обеспечивает полноту выемки угля, снижение его разубоживания и исключить опасность его самовозгорания в очистном пространстве. При этом осуществляется максимальное использование технических возможностей оборудования — управление загрузкой конвейера в лаве, значительное упрощение сопряжения лавы с подготовительными выработками.

Развивается способ ориентированного гидроразрыва в технологии разупрочнения кровель в угольных шахтах и рудниках, а также добычи блочного камня методом невзрывного разрушения прочных горных пород растягивающими усилиями. Способ осуществляется как по слоистости, так и вкрест простирания, в двух режимах: предварительного (профилактического) разупрочнения и оперативного с элементами принудительного обрушения кровли на свободную поверхность.

Изучена и определена оптимальная траектория совместного движения копирующего устройства и режущих органов щелеобразователя. Это позволило предложить конструкцию, позволяющую увеличить площадь нарезаемой щели, по сравнению с существующими вариантами, в 1,7 раза. Для герметизации полученной инициирующей щели разработан уравновешенный пакер, позволяющий автоматически выбирать усилие герметизации в зависимости от режима нагнетания рабочей жидкости и действующего давления. Выявлена зависимость изменения радиального усилия, действующего на стенки скважины от давления флюида, воздействующего на герметизирующие элементы в межпакерном пространстве для герметизации межпакерного пространства в период процесса нагнетания флюида под давлением, необходимым для страгивания инициирующей щели.

Теоретически установлено влияние виброчувствительности горных пород на метаноотдачу угольных пластов при вибросейсмическом воздействии, которое определяется не только природной трещиноватостью (хаотичной, полигональной, нормальносекущей, кососекущей и др.), но и необходимостью воздействия различными типами волн. Разработан экспериментальный образец наземно-мобильного вибросейсмического комплекса, обеспечивающего многоволновой характер воздействия, который достигается поляризацией наземного виброисточника с амплитудой силы до 50 т в низкочастотном интервале 5–15 Гц. Комплекс является технической базой современных сейсмоволновых геотехнологий дегазации, снижения выбросо- и удароопасности неразгруженных метаноносных угольных пластов, а также технологий интенсификации процессов подземного выщелачивания гидрогенных пластов урановорудных месторождений.

Важнейшие результаты прикладных исследований

Разработана механизированная крепь с управляемым дозированным выпуском самообрушающегося угля, позволяющая отрабатывать мощные метанонасыщенные угольные пласты, в том числе переменной мощности, углами падения и тектоническими нарушениями свыше 3 м в один слой.

В 2004 г. работа отмечена Администрацией Кемеровской области Дипломом II степени как «Инновация и изобретение года».

Для реализации способа ориентированного гидроразрыва создан комплект оборудования, позволяющий обеспечить разрушение труднообрушаемой кровли и добычи блочного камня.

  Версия для печати