Угольная технология со шпионским оттенком

В конце 70-х годов прошлого столетия чекисты Кемеровской области получили из Москвы секретную информацию: к вам едут английские разведчики. Резиденты работали под прикрытием дипмиссии, а интересовал гостей, по сведениям КГБ, гидромонитор.

Это прибор, работающий на гидрошахтах по типу стационарного пожарного брандспойта, выполнял роль отбойного молотка.

Что в нём может быть секретного? Оказалось, у «лондонских учёных» никак он не получался: наконечник не выдерживал напора воды и разрушался.

Вода смывает все проблемы

Может быть, это просто одна из многочисленных шахтёрских баек, но лицензии на технологию гидродобычи у СССР действительно покупали угледобытчики США, Японии, Канады. Гидрошахты построили Польша и Китай. В Советском Союзе их было около десятка, но самое интенсивное развитие технология использования воды в качестве отбойного молотка получила в Кузбассе.

Сегодня угольщики постепенно уходят от подземной добычи: разрезы рентабельнее и безопаснее. В прошлом году в России открытым способом добыто уже четверть всего угля — 104,6 млн т. Но полностью отказаться от шахт вряд ли получится, за высокосортным угольком приходится закапываться глубже.

Это бурый уголь залегает на глубинах до 2 км, каменный — уже до 4 км, а антрацит ещё глубже. Для освоения каждого нового горизонта требуется своя технология. С 30-х годов прошлого века, когда пошли активные разработки огромных угольных запасов Кузбасса, их было реализовано более полусотни.

Почему гидродобыча в промышленных масштабах была реализована именно в шахтах Кузбасса? Она как нельзя лучше подходила для сложнейших горно-геологических условий: четверть угольных пластов мощностью до 10 метров, треть — от 10 до 20 метров, углы падения от 0 до 90 градусов, и две трети запасов сосредоточены именно в крутопадающих пластах.

Кузбасские шахты газообильны, и с каждым новым горизонтом количество метана лишь увеличивается на 3-5 кубометров на тонну. Кроме того, угли склонны к самовозгоранию и эндогенные пожары в шахтах — явление, увы, далеко не редкое. Одним словом, вода, казалось, решала все проблемы разом.

Подземные воды: не враг, но друг

Идее сделать из воды шахтовый отбойный молоток почти сто лет. В СССР этот способ разработки угольных пластов стали применять в 1930-х годах, хотя ещё раньше, в конце 19 века, похожие методы при помощи землесосов применялись для углубления фарватера рек и морских портов.

Уголь — минерал довольно ломкий, так почему бы не попробовать выбивать его упругой струёй воды, как из брандспойта, а потом в потоке этой же воды транспортировать на-гора, учитывая, что уголь тяжелее воды всего на треть, порода же тяжелее втрое?

Схематично технология гидродобычи выглядит так: уголь отбивается струёй воды высокого (несколько мегапаскалей) давления из ствола гидромонитора, и вместе с водным потоком течёт по наклонным (3,5 градуса) желобам горных выработок к стволу шахты. Оттуда насосами качается на-гора в отстойники и после того, как уголь осядет на дно, вода
снова перекачивается в шахту. Из головной боли подземные воды обратили во благо. казалось бы, всё просто. Но как у любой технологии, гидродобыча имела свои положительные и отрицательные стороны.

Плюсы и…

Гидродобыча стала технологическим прорывом тех лет, позволив повысить производительность очистных забоев и безопасность шахтёрского труда. Гидравлическая отбойка отрабатывала пласты любой мощности, с любым залеганием по углу, позволяла взять уголь там, где механический комплекс не пройдёт. «Сухие» способы не могли обеспечить полную разработку нарушенных пластов. И, главное, система поэтажной гидроотбойки (ПГО) была безопасна на пластах с любыми горно-геологическими характеристиками.

Ощутимое преимущество гидродобычи — самотёчный гидротранспорт. Отбитый водой уголь самотёком шёл, куда надо, и его уже не требовалась грузить на конвейер. Да и сам конвейер с приводом, электромотором, пусковой электроаппаратурой был не нужен. Его заменяли металлические листы — длинное «корыто».

Там, где влажно, нет пыли, способной взорваться от соприкосновения с искрой. Производственный травматизм на советских гидрошахтах был в 2,5 раза ниже, чем на шахтах с традиционной технологией. У горняков снижалась заболеваемость дыхательных путей.

Специалисты говорили о гидрошахтах: безопасны, производительны, универсальны и…перспективны, но только при решении ряда вопросов.

… минусы

Главным минусом ПГО эксперты называли высокую энергоёмкость, которая в среднем была выше в сравнении с механической отбойки в 50 раз! Только копеечная стоимость электроэнергии оправдывала применение гидротехнологии.

Слабым местом ПГО было и оборудование. Взять хотя бы тот же гидромонитор, за которым охотилась английская разведка. Казалось бы, чем выше давление, тем мощнее жидкое «долото». Увеличение давления на насадках гидромониторов со 100 до 160 атмосфер позволило на четверть увеличить добычу, на треть производительность, снизив энергоёмкость на 25-30 кВт на тонну. Но с ростом давления поток воды начинал вести себя как-то странно и при определённых параметрах напоминал скорее не сверло, а веник.

Проблемой стал гидроподъём пульпы на-гора из глубоких шахт. Оборудование сильно изнашивалось, требуя ремонта и замены. Крупные частицы угля существенно снижали КПД углесосов, а измельчить их — значит поменять одну проблему на другую. Такой уголь сушить центрифугами и фильтрами бесполезно, а термический способ опасен взрывом.

Для решения этих и других сложных вопросов призвали науку: в регионе был создан специальный научный институт — ВНИИГидроуголь. Он проработал до конца 1980-х, а потом был ликвидирован. Гидрошахты стали переводить на «сухую» добычу.

Почему отказались от гидродобычи?

Ответа на этот вопрос нет до сих пор. Скорее всего, когда в 1990-х отрасль переживала реструктуризацию, в общем кризисе умерла и ПГО. И, скорее всего, — навсегда. На смену ей приходят другие, современные и ещё более безопасные технологии. К примеру, автоматизированные безлюдные шахты. Одна такая с полным циклом автоматизации уже запущена в Австралии. Правда, добывают там пока не уголь, а железную руду.

Текст: Елена Баева