Способи виймання вугілля

У 5,4 9,0

У 4,5 7,2

П-Ш 3,5 5,4

П 2,7 4,5

Разрешается для закладки применять рядовую породу при условии, что усадка закладки не вызывает динамических пригрузок на крепь.

Закладочный массив в выработанном пространстве удерживается отшивкой из металлической сетки, распилов, обаполов или досок, устанавливаемой через каждый шаг закладки по линии возведения закладочного массива с дополнительным усилением ящика стойками, устанавливаемыми в окна призабойной крепи, органной крепью, кустами или кострами. Кусты следует устанавливать под распилы по кровле и почве через 3-4 м по падению. Количество стоек в кустах -10-20 шт. Плотность органки – 4-6 ст./м.

В уступных забоях отшивка породного ящика должна соответствовать конфигурации забоя (рис.4.9). Закладка осуществляется двумя рабочими:

Эффективность управления горным давлением повышается в режиме предельных пролетов кровли. Технология управления горным давлением в режиме предельных пролетов кровли заключается в разделении лавы по падению на участки, размер которых увеличивается сверху вниз. Для разделения лавы должны применяться крепи с высокой несущей способностью, устанавливаемые в один или несколько рядов по простиранию. Предельные пролеты должны применяться во всех шахтах, разхрабатывающих крутые и круто-наклонные пласты. Величина предельного пролета кровли определяется из выражения

L =Sk/h,

где S и h – площадь и шаг одновременно обрушающейся непосредственной кровли (табл.4.2);

k – коэффициент, учитывающий неравномерность обрушения пород кровли по высоте этажа, k= 0,5-0,8.

ЛЕКЦІЯ №9

ВИЗНАЧЕННЯ ПЕРВИННОГО І ВТОРИННОГО КРОКУ

ОБВАЛЕННЯ ПОКРІВЛІ

Акт про первинну посадку безпосередньої і основної покрівлі складається комісією у складі головного технолога, головного маркшейдера, головного геолога, начальника дільниці і прикладається до паспорту виймальної дільниці.

Якщо досвід роботи відсутній крок обвалення прогнозується на основі розрахунків.

Первинний крок обвалення порід безпосередньої покрівлі може бути визначений за формулою:

де α – кут падіння пласта, град.;

f_кр^н – середньодинамічний коефіцієнт міцності порід у десятиметровій зоні безпосередньої покрівлі (якщо така потужність є);

V_сут – добова швидкість посування вибою, м/доб.;

ℓ_л – довжина лави, м;

h_р – розмір зони активного розшарування порід покрівлі, м;

Z_оп – ширина зони опорного тиску попереду лави, м;

Z_оп = 2

m – потужність пласта, м;

Н – глибина розробки, м;

К_о – коефіцієнт, що враховує обвалювальність порід покрівлі,

для А₁ – 1,0; для А₂ -1,15; для А₃ – 1,25;

m_н – потужність порід беспосередньої покрівлі, м;

n – кількість розшарувань в одному метрі порід покрівлі, n = 2…6;

a – коефіцієнт, що враховує вдавлювання кріплення в підошву пласта і деформацію верхняків, при σ_вд =3,5-7,5МПа – a =0,9-0,95; при σ_вд =7,5-17МПа – a =0,8-0,9; при σ_вд =17 -25МПа – a =0,8-0,7; при σ_вд >25МПа – a =0,7-0,6;

f – коефіцієнт міцності вугілля;

η – відношення початкового розпору кріплення до його робочого опору, приймається з характеристик кріплення, а для дерев’яних індивідуальних стойок η = 0,02-0,04;

ψ – кількість стойок кріплення на 1 м² оголення покрівлі, шт.

Вторинний крок обвалення порід безпосередньої покрівлі:

Первинний крок обвалення порід основної покрівлі:

де f_кр⁰ – коефіцієнт міцності порід основної покрівлі;

Вторинний крок обвалення основної покрівлі:

ЗМІЦНЕННЯ ПОРІД В ОЧИСНИХ ВИБОЯХ

Під час кріплення лав для поліпшення стану покрівлі і характеру взаємодії кріплення з боковими породами, забезпечення безпеки виконавців і надійності роботи обладнання використовуються додаткові технологічні заходи щодо зміцнення порід.

1. Схема кріплення випереджаючим штанговим кріпленням.

Необхідні обладнання, засоби кріплення і матеріали: ручне свердло з комплектом бурового інструменту, арматурна сталь диаметом 30-32 мм довжиною 2,5-3,0 м, гідравлічні стойки.

Послідовність виконання технологічних операцій:

Двоє робочих при зупиненім конвеєрі бурять шпур поблизу контакту пласта з покрівлею між такимиж шпурами попереднього циклу довжиною, що дорівнює двом захватам при вузькозахватній виїмці або двом крокам установки кріплення при струговій виїмці, заводять у нього приготовлений до початку робіт штангу з ариатурної сталі, довжиною, достатньою для забезпечення перекриття безстойочного привибійного простору після введення її в шпур до відказу. Під вільний кінець штанги всановлюється гідростойка (припускається для цієї цілі рам-підхватів, орієнтованих вздовж вибою). Після проходу комбайну на ділянці кріплення випереджаючими штангами під штанги можуть встановлюватись додаткові стойки як під верхняк привибфйного кріплення, які вилучаються при скороченні привибійного простору, або покрівля підтримується тільки за допомогою внов встановлених штанг, а штанги попереднії циклів вилучаються і використовуються повторно, стойки, що вивільнились вилучаються і встановлюються в резерв.

Відстань між шпурами одного циклу повинна бути не менче відстані між рамками, при цьому в плані повиннь забезпечуватися постійне перекриття кінців штанг нового і попереднього цмклів кріплення.

2. Схема кріплення анкерами з механічним закріпленням їх в шпурах.

Обладнання, засоби кріплення і матеріали: ручне свердло (з примусовою подачею) з комплектом бурового цнструменту, механічні анкери серійного виробництва.

Послідовність виконання технологічних операцій:

При зупиненому конвеєрі двоє робочих, знаходячись у закріпленому місці, бурять шпури на ділянці прогнозованого зниження стійкості або вже обвалених порід в два ряди: 10-30 і 45-60⁰ до нашарування довжиною в плані на 0,5 м більше двох-трех захватів. Відстань між щпурами не менче відстані між рамками кріплення. В шпури заводять анкери і фіксують їх, перевіряючи надійність закреплення динамометричним ключом. Після виймання вугілля на черговому циклі шпури буряться між анкерами попереднього циклу у шахматному порядку.

Для зміцнення вугільного вибою з ціллю попередження його віджиму в пробурені шпури вставляються дерев’яні анкери з клинами з обох боків. Схема розташування анкерів при цьому також шахматна.

3. Технологія зміцнення гірського масиву нагнічуванням скріплюючих сполук.

Процес нагнічування скріпллючих сполук включає в себе підготовчі операції (буріння шпурів, монтаж лінії телефонного або гусномовного зв’язку, доставку в лаву запорно-змішувальної арматури, емності з компонентами скріплдяючих сполук, перевірка нагнічувального трубопроводу тощо), беспосередньо роботи по нагнічуванню і заключні операції (демонтаж запорно-змішувальної арматури, убока засобів буріння, промивка нагнічувальної установки, демонтаж лінії зв’язку тощо).

Нагнічування скріплюючих сполук здійснюється через шпури.

Компоненти скріплюючих сполук і параметри нагнічування визначаються проектом для конкретних умов. Диаметр шпурів 42 мм, довжина 4-4,5 м. Довжина герметизації 1,2-1,5 м. Для насичення 1 м³ породи необхідно в середньому 20 л скріплюючих сполук. Бригада з 4 чол. За зміну здатна закріпити 30-35 м² безпосередньої покрівлі.

4. Технологія зміцнення порід химічним анкеруванням.

При зміцненні порід покрівлі химічним анкеруванням використоавуються одно- і двохрядні схеми установки анкерів. В залежності від місця встановлення, потужності обвалювальни х порід і ступеня їх порушеності використовуються наступни модифікації цих схем:

- однорядна з затяжкою поверхні обвалення в очисному вибої з ророжнини вивалу при потужності обвалювальних порід до 0,8 м;

- двохрядна без затяжки поверхні обвалення на сполученні дави з підготовчою виробкою і в очиснім вибої з порожнини вивалу при нерівній поверхні обвалення;

- двохрядна з затяжкою поверхні обвалення в очисному вибої порожнини вивалу при потужності обвалювальних порід більше 0,8 м;

- однорядна без попереднього натяжіння (профілактичні анкери) – для збільшення глибини зони зміцнення в напрямку посування вибою, з під утриманої раніше покрівлі.

Для підвищення зміцнюючої спроможності армируючої системи і зменшення розшарування порід у бік виробленого простору на кінці анкерів, що мають різьбу, надівають стяжки (швелери, дерев’яні бруси) і прижимаюють їх гайками до породного масиву.

Для зміцнення вугільного вибою за допомогою цого методу використовують дерев’яні анкери.

Роботи по зміцненню виконують бригади спеціалістів, що пройшли навчання в спеціалізованих організаціях.

Для хімічного анкерування використовують арматурну вуглецеву сталь диаметром 20, 22, 25,28 і 32 мм довжиною 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; «.%; 3,0; 3,5 м. Відстань між анкерами 0,5; 0,7; 0,9 м.

5. Затяжка покрівлі деревом.

Необхідні матеріали і інструмент: дерев’яна затяжка- обапол товщиною 2-3 см довжиною на 0,3 м більше одинарної або подвійної відстані між рамами кріплення, топор.

Послідовність виконання технологічних операцій: робочий, що зайнятий на зведенні кріплення, заводе одним кінцем 2-3 затяжки між затяжками, що уложені на попоредній рамі кріплення, при необхідності затесуючі їх топором, а другі кінці затяжок укладують на верхняк унов встановленої рамки, після чого здійснюється остаточний розпор або забивання стойок.

6. Затяжка покрівлі мережкою:

Необхідні обладнання і матеріали: пристрій ДонВУГІ для затяжки покрівлі рулонним матеріалом, металева ткана мережка або рулонний синтетичний матеріал, допущений до використання в шахті.

Послідовність виконання основних технологічних операцій: до початку робіт мережка в рулонах по 20 м доставляється і розкладується по лаві. При підході комбайну до мічця початку затягування покрівлі або стиковки рулонів двоє робочих роблять зарядку рулона у пристрій, закріпляють кінець рулону за верхняк рами привибійного кріплення або пристиковують проволокою до кінця попереднього рулону. Потім мережка змотується автоматично з барабану пристрою по мірі руху комбайну.

ЗМІНА ВЛАСТИВОСТЕЙ МАСИВУ ГІРСЬКИХ ПОРІД
ШЛЯХОМ ЙОГО РОЗМІЦНЕННЯ

До технологічних процесів, що направлені на зміну властивостей масиву порід шляхом його послаблення відносяться: передове торпедування, гідрообробка, гідромікротопедування. Роботи по послабленню порід виконуються за спеціальними проектами.

1. Передове торпедування.

Суть методу передового торпедування заключається в попередньому (до підходу лави) послаблення порід покрівлі підриванням свердловинних зарядів вибухівки. Циліндрічна зона тріщин, що утворюється навколо свердловини внаслідок вибуху, зменшує площу поперечного перетину важкообвалювального шару породи і є послаблюючим фактором. Вибухи проводять у довгих свердловинах в кумулятивному режимі. При наближенні очисного вибою до зони тріщінуватості від вибуху здійснюється подальше зростання тріщин в результаті опорного тиску від впливу лави. Попереднє послаблення порід вибухов веде до зменшення граничних довжин консолей (блоків), критичних площин оголення, внаслідок чого нівелюється вплив осадок основної покрівлі на механізоване икріалення в лавах. При правильному виборі відсиані між свердловинами міцний шар порід основної покрівлі обвалюється блоками по 15-20 им за простяганням.

Свердловини для передового торпедування необхідно розташовувати під кутом 50-80⁰ відносно основної системи тріщин у породах покрівлі таким чином, щоб їх значна частина знаходилась під дією розтягуючих напружень.

Використовуються одно- і двохярусні схеми розташування свердловин у вертикальній площині, а в площині пласта – паралельні і веєрні. Свердловини можуть буритися з одного або з двох штреків (частіше з одного). Довжина заряду 25-75 м. Відстань між свердловинами 11-20 м.

Щоб не порушувалась безпосередня покрівля над пластом, між пластом і нижнім кінцем заряду в свердловині залишається непідриваєма пачка 5-10 м. Потужність торпедування коливається в межах 5-14 м.

Диаметр свердловинних зарядів 63-67 мм, питоиа маса 4,1-4,2 кг/м. Диаметр свердловин 70-120 мм.

Після закінчення буріння свердловини і видачі бурового інструменту в кінці його закріплюється стопорний пристрій. Його досилання здійснюється буровим станком. Стопорний пристрій має також блочок, через який переброшено канат диаметром 4-6 мм. Один кінець канату закріплюється у виробці, другий намотаний на барабані лебідки. Після досилки стопора і демонтажу ставу, до каната, що закріплений у виробці прив’язуються торпедозаряди і лебідкою заряд затягується в свердловину до повного заряжання. Після досилки торпедозаряду здійснюється запираюча забойка з глини на довжину 1-1,5 м, потім устя свердловини герметизується спеціальною дерев’яною пробкою.

Співвідношення проекції довжини заріду на площину пласта і довжини лави коливається в межах 55-88%. Відстань між сусідніми площинами торпедування 14-22 м.

Досвід використання показав, що крок обвалення безпосередньої покрівлі зменшується на 30-40%, основної – на 10-40%.

Практичні рекомендації:

1. При довжині лави до 160 м рекомендується використовувати односторонню схему розташування свердловин (при пісковиках – до 120 м). При довжині лав більше 190 м - двостороння (для пісковиків – більше 150 м).

2. Потужність захистної пачки порід повинна бути не менче 3 м. Висота заложення нижнього торця заряду при міцності порід до 80 МПа

h_нт = (5-6) r_тр, але не менче 6-8 м;

для порід з міцністю більше 80 МПа

h_нт = (3-4) r_тр, але не менче 4-5 м;

де r_тр – радіус тріщіноутворення.

Довжина нижньої забойки

ℓ_заб = h_нт /соs θ;

θ – кут заложення свердловини, град.

3. Кут заложення свердловини відносно площини пласта

Θ = аrcsin

де Н – сума потужностей захистної пачки і нижніх шарів важкообвалювальних порід покрівлі, що пересікаються свердловинами, м;

ℓ - довжина свердловини, м;

α – кут падіння пласта, град.;

φ - кут природного обвалення порід покрівлі, град.

4. Потужність нижніх шарів важкообвалювальної покрівлі, що перетинається свердловинами, повинна бути в межах 7-8 потужностей пласта при сланцях і 8-10 потужностей пласта при пісковиках.

Висота закладення верхнього торця свердловини

При m_пл ≤ 1,5 м h_вт = (10-15) m_пл ;

При m_пл > 1,5 м h_вт = (6-10) m_пл ;

5. Кут розвороту свердловини в плоскості пласта відносно лінії вибою

β = arcsin

Вісі свердловин не повинні співпадати з напрямком лінії головних кліважних тріщин, Кут між ними повинен бути не менче 5⁰.

6. Відстань між свердловинами

При σ_сж < 80 МПа a =(16-20) r_тр, але не менче 18-20 м;

При σ_сж ≥ 80 МПа a =(10-15) r_тр, але не менче 14-18 м;

7. Мінімальна відстань від площини торпедування до лінії вибою на момент підривання заряду повинна бути не менче 10 м, бо завалиться лава.

8. Відношення проекції свердловинного заряду на площину очисного вибою до довжини лави повинно бути не менче 65-70% при сланцях, і не менче 75-80% - при пісковиках. Тому при довжині лави менче 160 м треба двохярусне розташування свердловинних зарядів.

Маса заряду не більше 300 кг.

3. Гідрообробка гірського масиву.

Суть способу в тому, що після обробки гірських порід водними розчинами поверхнево-активних і химічно-активних речовин міцність порід і крок обвалення зменшуються у 1,5-1,8 рази.

Довжина і диаметр свердловин визначаються можливостями бкрової техніки.

Тиск нагнітання водного розчину по механізму гідророзриву:

Р_гр = 0,1γН + σ_р - р_оm_о(2-m_о);

де σ_р – міцність породи на розрив, МПа;

р_о – тск газу, Ипа;

m_о – пористисть порід, долі од.

Радіус впливу свердловини при гідрообробці:

R_еф =

де ℓ_ф – довжина фільтруючої частини свердловини, м;

m_еф – ефективна пористисть, долі од.;

Q_заг – загальна кількість нагнітання розчину в свердловину, м³;

Висота закладення свердловини

h_ес = 0,6 R_єф + h_нк + (4-5)m_пл.;

h_нк – потужність безпосередньої покрівлі, м;

Відстань між свердловинами:

ℓ ≤ 2 R_єф ≈ 20-35 м.

Кут зустрічи площини основної системи тріщин і осі свердловини не менче 50⁰.

Для ослаблення порід рекомендуються розчини:

- сульфонол НП-3 - 0,1-0,4%;

- уголек-1 – 0,2%;

- соляна кислота НСℓ - 2%;

- NH₄ F – 2%.

ЛЕКЦІЯ № 10

ТЕХНОЛОГІЯ ВИЙМАННЯ І НАВАНТАЖЕННЯ ВУГІЛЛЯ

В ОЧИСНОМУ ВИБОЇ

На вибір способу виймання впливає багато факторів: опір вугілля різанню та його коливання, потужність пласта та її зміни, кут падіння пласта, стійкість безпосередньої покрівлі, геологічна порушеність, наявність раптових викидів вугілля і газу тощо. В свою чергу кожен з цих факторів, наприклад опір різанню, залежить від фізико-механічних властивостей пласта, його структури, текстури, тріщінуватості, напружено-деформованого стану, параметрів кріплення тощо.

Відомо декілька способів виймання вугілля: механічний, вибухови0-підривний, гідравлічний, механо-гідравлічний, механопідривний тощо.

У вугільній промисловості найбільш поширений механічний спосіб, для реалізації якого використовуються комбайни, струги, конвеєро-струги, скрепер-струги, бурові машини, відбійні молотки та інше. Приблизно 85% вугілля, що видобувається підземним способом, виймається за допомогою комбайнів, решта – стругами, комбінованими машинами, відбійними молотками тощо.

Дата добавления: 2014-11-09