Гидрошахта

ГИДРОШАХТА (а. hydromine, hydraulic mine; н. Hydrogrube; ф. mine hydraulique, mine hydromecanisee; и. mina hidromecanizada) — подземное горнодобывающее предприятие, в котором отбойка и транспортирование полезных ископаемых осуществляются в основном средствами гидромеханизации. Первая опытно-промышленная гидрошахта построена в 1939 в Донецком бассейне в тресте "Орджоникидзеуголь". В 1952-53 в Кузбассе пущены гидрошахты "Тырганские уклоны" и "Полысаевская-Северная". В 1965-67 вступили в эксплуатацию первые крупные гидрошахты с завершённым технологическим циклом гидродобычи угля: "Юбилейная" (годовая производственная мощность 3 млн. т) и "Инская" (1,2 млн. т) — в Кузбассе; "Красноармейская" и гидрошахта им. 50-летия СССР (по 1,2 млн. т) — в Донбассе. На современном этапе промышленного освоения гидродобычи в СССР действуют 10 гидрошахт: 5 в Донецком и 5 (один гидрокомплекс на шахте с обычной технологией) в Кузнецком бассейне (1985).

Основные звенья гидрошахты: подземные горные выработки и установки; поверхностный комплекс обогащения и обезвоживания гидросмеси; комплекс осветления воды системы замкнутого водоснабжения.

Как правило, источник воды — шахтный водоотлив; в период пуска гидрошахты он обеспечивает накопление в отстойниках и резервуарах необходимого количества воды, а в процессе эксплуатации восполняет её потери. Потери воды происходят в основном в процессах обезвоживания, сушки угля и осветления оборотной воды за счёт испарения её в термических сушилках, с поверхности водоёмов-отстойников, а также за счёт остаточной влажности отгружаемого угля.

Применяется высоконапорное, низконапорное и смешанное водоснабжение гидрошахт (рис. 1).

Высоконапорное водоснабжение обеспечивает напоры воды (до 16 МПа), позволяющие вести эффективную гидроотбойку угля. Низконапорное водоснабжение предназначено, как правило, для систем гидравлического транспортирования горной массы, отбитой с помощью механогидравлических комбайнов, и для пылеподавления. Смешанное водоснабжение применяется при совместной гидравлической и механогидравлической отбойке.

Различают в основном две технологические схемы водоснабжения гидрошахты: центрально-замкнутую и двухцикличную замкнутую. Центрально- замкнутая схема предусматривает централизованное снабжение, как правило, высоконапорной водой всех шахтных водоприёмников. При потребности в низконапорной воде высоконапорная вода подаётся в специальные понижающие редукторы. В отдельных случаях в основе схемы лежит централизованное снабжение низконапорной водой (например, гидрошахта "Заречная", где основные горные работы выполняются механогидравлическими комбайнами, не требующими высоких напоров). При двухцикличной замкнутой схеме с поверхности подаётся только высоконапорная вода, низконапорная выделяется в камере гидроподъёма путём сгущения гидросмеси, поступающей из забоев гидрошахты, и в специальные резервуары-отстойники.

Общая технологическая схема работы гидрошахты с комплексной гидромеханизацией всех основных процессов включает (рис. 2): подачу технологической воды в очистные и подготовительные забои к гидромониторам с помощью высоконапорных насосов, установленных на поверхности; выдачу гидросмеси самотёком из забоев по желобам в зумпф углесосной камеры, а оттуда по пульповоду на дуговое сито; обработку крупных фракций угля из шлама на обезвоживающем грохоте и вертикальной центрифуге и выдачу их в железнодорожные бункера; отвод воды из центрифуги в поверхностные шламовые отстойники для окончательного осветления; выделение мелких фракций угля, отделяемых ситом, в сгустительных воронках, горизонтальных центрифугах и транспортирование их в железнодорожные бункера.

Возможны технологические схемы с раздельной выдачей из гидрошахты крупных фракций угля ленточным конвейером. Очистная выемка угля в гидрошахте ведётся в коротких без крепления очистного пространства (гидромониторами, механогидравлическими комбайнами) и длинных лавах (механизированными комплексами с гидротранспортом угля по лаве). Подготовительные горные выработки проходят по углю, смешанным забоем — с присечкой боковых пород или по породе. Выделяют 3 основных группы технологических схем проведения выработок: с применением гидравлической отбойки, буровзрывных работ и последующим гидросмывом горной массы струёй воды (см. взрывогидравлическая отбойка); механогидравлический и гидромеханический способы.

 Средняя производительность труда на рабочего по добыче (1977) на гидрошахтах Кузбасса 153,6 т/мес, Донбасса — 60,2 т/мес. Если на первых этапах гидрошахты отличались очень высокими потерями угля (в 1950-е гг. около 50%), то на современных гидрошахтах они снижены до 24,7% (1978), что лишь на 2,6% выше, чем при шахтной добыче обычным способом. Особенности, учитываемые при проектировании и строительстве гидрошахты: независимость места заложения ствола от рельефа местности; отличная от обычных шахт номенклатура и компоновка поверхностных зданий, сооружений и др. 

Одно из основных направлений достижения высоких показателей эффективности — строительство при благоприятных горно-геологических условиях и достаточных балансовых запасах крупных гидрошахт с производственной мощностью 4-6 тысяч т угля в сутки и более. Гидрошахты вместе с потребителями добываемого угля (металлургические заводы, ГРЭС) могут образовывать единые топливно-металлургические (энергетические) комплексы, в которых полезные ископаемые поступают непосредственно в технологический процесс коксохимического производства (например, гидрошахта "Юбилейная" и Западно-Сибирский металлургический завод) или на электростанции (например, гидрошахта "Инская" и Беловская ГРЭС).