Шахта - подземный завод


В Донбассе, Караганде, Кузбассе — везде, где из недр земли добывают уголь, можно увидеть огромные конические горы террикоников. Они поднимаются над землей, словно пирамиды.

Терриконики — вечные памятники шахтерскому труду. Горная порода — камни, глина, песок, из которых они насыпаны, — вынута в недрах земли несколькими поколениями шахтеров, когда они прокладывали подземные коридоры-выработки, чтобы добраться до угля. Но и камни, и глина, и песок — только побочные продукты. А представить себе, сколько угля вынуто здесь из недр земли, можно, если каждый терриконик мысленно увеличить раз в 7-8.

Разрез шахты на угольных пластах горизонтального залегания.
Разрез шахты на угольных пластах горизонтального залегания.

Терриконики есть везде, где уголь добывают в глубоких шахтах. Он лежит в земле отдельными залежами, пластами, занимающими иногда огромные площади. В Подмосковье, например, уголь залегает горизонтально на глубине 60-70 м, а в Донбассе — на различной глубине и занимает наклонное, а иногда почти вертикальное положение. Пласты каменного угля могут быть тонкими и толстыми. Все зависит от того, в каких условиях уголь образовался и как протекала его дальнейшая история (см. «Как образуются подземные склады угля»).

Чтобы достигнуть угольного пласта, лежащего в земле горизонтально или с небольшим наклоном, к пласту проводят вертикальный колодец — ствол шахты, глубиной в сотни метров и больше. От ствола прокладывают по угольному пласту многочисленные горизонтальные и наклонные туннели (выработки) — штреки и уклоны.

Чтобы снабдить их свежим воздухом, сооружают еще один вертикальный ствол — вентиляционный.

Если угольный пласт залегает под тем или иным углом к горизонтальной поверхности земли, вертикальный ствол шахты проводят обычно в стороне от пласта. Затем от этого ствола к углю прокладывают подземные ходы — квершлаги. Около шахтного ствола сходятся подземные выработки, которые соединяют ствол с выработками для вентиляции и откатки угля. Это пространство называют околоствольным двором. Здесь добытый уголь перегружают из вагонеток в подъемные ящики — скипы. Ствол шахты всегда углубляют ниже последнего квершлага. Делают это для того, чтобы загружать скипы. От квершлагов вдоль пласта угля проводят другие ходы — штреки. Добывают уголь из пласта между штреками. Место, где куски угля отбивают от пласта, называют забоем.

Разрез шахты на крутопадающих пластах.
Разрез шахты на крутопадающих пластах.

По мере прокладки подземных выработок их крепят деревянными, железобетонными или металлическими стойками, чтобы предотвратить обвал горных пород. А подземные пещеры, образующиеся на месте вынутого угля, или снова заваливают пустой породой, или обрушивают их. Это уменьшает давление пластов земли на действующие забои.

Многокилометровые подземные выработки освещают, снабжают свежим воздухом. Воду, переполняющую подземные колодцы, постоянно откачивают. Для этого над шахтой, на поверхности земли, строят большие здания, в которых размещают подъемные машины, компрессорные установки и другое оборудование.

Много труда приходится затрачивать при строительстве шахты. Но даже достигнув угольного пласта, не сразу возьмешь уголь. Он крепок. Чтобы его добыть, обычно вначале подрубают пласт снизу. Тогда он потеряет опору и от него можно будет отбивать, вернее, скалывать крупные куски.

Отбитый от пласта уголь доставляют в откаточный туннель, грузят в вагонетки и вывозят к стволу, чтобы поднять на поверхность. Сделать все это нелегко и теперь. А в прошлом, когда все горные работы производились вручную, труд шахтера был невероятно тяжелым, изнурительным и опасным.

Так когда-то трудились шахтеры в забоях.
Так когда-то трудились шахтеры в забоях.

Шахтеры работали в темной и тесной норе при лампе-коптилке. Орудиями труда им служили тяжелый лом, обушок и лопата. Добытый уголь шахтеры грузили на санки, впрягались в них и где ползком, где на четвереньках вывозили его из забоя.

За годы Советской власти условия подземного труда коренным образом изменились. Усовершенствование шахт, оснащение их машинами и механизмами — все делается так, чтобы облегчить подземный труд, сделать его менее вредным и более производительным.

Прежде всего появились пневматические отбойные молотки (рис. 4); затем были созданы врубовые машины для подрубки угольного пласта. Одновременно появились конвейеры, которые заменили саночников на вывозке угля из забоя.

В связи с этим темпы добычи угля возросли, резко повысилась производительность труда.

Современную врубовую машину (рис. 6) в рабочем положении можно сравнить с огромным полураскрытым перочинным ножом. Ручка ножа в этом случае будет соответствовать корпусу машины, а лезвие, когда оно находится под прямым углом к ручке,— режущему механизму — бару. Это двухметровая овальная рама, по которой движется бесконечная цепь, вроде велосипедной. На ее звенья насажены острые зубья из прочной стали.

Шахтер с отбойным молотком.
Шахтер с отбойным молотком.

Врубовую машину приводит в действие электродвигатель. Есть у машины барабан, на который наматывается стальной канат, подтягивающий ее к прочно укрепленной деревянной или металлической упорной стойке.

Врубовая машина перемещается вдоль забоя. Режущая цепь непрерывно обегает бар, режет зубьями пласт и выносит из зарубной щели мелкие куски угля — штыб. Подрубленный пласт угля остается раздробить на куски при помощи взрывного патрона.

Но врубовые машины, несмотря на все их достоинства, не решили полностью проблемы механизации труда в шахтах. Они подрубали пласт, сила взрывчатых веществ отбивала куски угля, конвейер (транспортер) доставлял их к штреку, а электровоз — к стволу шахты.

Но подрубленный и отбитый с помощью взрывчатки уголь надо было наваливать на конвейер вручную.

Шахтерам - навалоотбойщикам, как и прежде, приходилось орудовать лопатами. Навалка постоянно задерживала продвижение забоев, врубовые машины простаивали. Нужно было создать такую машину, которая бы одновременно подрезала угольный пласт, отбивала уголь и наваливала его на конвейер.

Схема зарубной щели (стрелка указывает направление ударов для скола).
Схема зарубной щели (стрелка указывает направление ударов для скола).

Советские конструкторы горных машин решили создать для добычи угля комбинированную машину — угольный комбайн.

Основу для новой, еще не родившейся машины наши инженеры увидели в ставшей уже привычной врубовой машине. Что если к прекрасно подрубающему угольный пласт, испытанному в работе режущему механизму врубовки добавить устройства, осуществляющие отбойку и навалку? Или так изменить оснащенную острыми стальными зубьями бесконечную движущуюся цепь, чтобы она сама подрубала, отбивала и наваливала уголь?

Замыслы советских изобретателей воплотились сначала в чертежи и расчеты, а затем в машины серийного выпуска. Чтобы приобрести высокие качества, комбайну, как и многим другим машинам, пришлось пройти длинный путь совершенствования.

В 1932 г. на одной из шахт Донбасса был испытан первый в мире угольный комбайн. Его создали на основе врубовых машин различных марок. В последующие годы было сконструировано еще несколько типов комбайнов. Они-то и проложили путь к замечательным комбинированным машинам наших дней.

Врубная машина
Врубная машина