У привибійному просторі

Розрахунок щільності індивідуального кріплення

В залежності від способу управління покрівлею і функцій кріплення, що використовується, робочий простір лави і сполучень лави з підготовчими виробками при стовповій системі розробки розділяється на технологічні зони:

1 – встановлення привибійного кріплення;

ІІ – зведення елементів спеціального кріплення, перечування посадочного кріплення (скорочення робочого простору);

Ш – кріплення ниші і частини лави до приводу (кінця) конвеєру;

ІУ – кріплення на ділянці приводної (кінцевої) головки конвеєру;

У – кріплення бровки лави;

УІ – кріплення при виконанні заходів щодо охорони підготовчих виробок;

УІІ – кріплення сполучення підготовчої виробки з лавою;

УШ – посилення кріплення виробки попереду лави;

ІХ – посилення і вилучення кріплення виробки за лавою.

При суцільній системі розробки зона УШ відсутня, а зони Ш-УІІ технологічно повинні бути пов’язані з проведенням підготовчої виробки слідом за лавою.

У лавах, обладнаних механізованими комплексами, зони І і ІІ суміщені.

Кріплення лав повинно здійснюватися згідно технологічних схем, розроблених ДонВУГІ у вигляді окремих блоків для конкретних зон.

Ознаками модулів технологічних схем кріплення привибійного простору індивідуальним кріпленням є схема розстановки елементів кріплення і тип верхняків. За цими ознаками виділено 9 основних типів технологічних модулів (елементів у паспорті кріплення, що повторюються):

№1 – «Прямолінійна» з використанням висувних шарнирних верхняків з проміжною опорою ВВ-30, ВИК;

№2 – «Трикутна» з використанням висувних шарнирнтх верняків з проміжною опорою ВВ-30 (ВИК);

№3 – «Прямолінійна» з використанням ресорних верхняків;

№4 – «Трикутна» з використанням ресорних верхняків;

№5 – «Прямолінійна» з використанням висувних шарнирних верхняків без проміжних опор ВВ-30, ВИК;

№6 - «Прямолінійна» з використанням довгих дерев’яних або металевих верхняків;

№7 - «Прямолінійна» з використанням коротких дерев’яних верхняків або металевих балок;

№8 - «Прямолінійна» з використанням дерев’яних або металевих верхняків, розташованих вздовж вибою лави;

№9 – «Т-образне» кріплення з використанням дерев’яних або металевих «підлапків».

Для кожної з перерахованих технологічних схем, використовуючи різні типи стойок, можна виконати кілька конструкцій привибійного кріплення для конкретних технологій виймання пласта, схеми його розстановки, типа верхняка (модулі привибійного індивідуального кріплення).

Для обозначення модулів основних технологічних схем кріплення прийнято подвійну індексацію. В першій половині цифрою означається номер схеми за розстановкою елементів кріплення і буквою тип схеми: у – вузькозахватна, с – стркгова, ш – широкозахватна з розборним конвеєром, ши – широкозахватна з конвеєром, що згинається. Наприклад: 2с – трикутна схема з ВВ-30 при струговій виїмці. Матеріал верхняка ставиться біля цифри зверху: д- дерев’яний, м- металевий. Наприклад: 2^мс.

У другій половині (після точки) у шифрі великими буквами означається тип стойки, що використовується: Г- гідравлічна внутрішнього живлення, ГВ – гідравлічна з зовнішнім живленням, Т- тертя, Д – дерев’яна. При змішаному кріпленні ставлять Т+Д (стойка тертя основна + дерев’яна додаткова). Наприклад: 2^мс.Г.

Типові модулі підрозділяються на основні (відносяться безпосередньо для процесів кріплення і управління покрівлею) і додаткові (для управління станом і властивостями масивом). Паспорта, складені на основі модулів, не потребують спеціального описання. Розміри на модулях проставляються у метрах з точністю до першого знаку після коми.

Умовні позначення в модулях: r – ширина (глибина) захвату; м; ℓ_в – довжина верхняка, м; а₀ – мінімальна відстань від вугільного вибою до першого ряду стойок постійного кріплення, м; а₀¹ – проміжне значення а₀ після зняття чергової смуги, м; а₁ – мінімальна відстань від вугільного вибою до кінця консолі верхняка,м; а₂ – максимальна від вугільного вибою до консолі верхняка по покрівлі, м; а₃ – максимальний розмір безстойочного простору,м; R₀ – мінімальна ширина підтримуємого привибійного простору в зонах І- ІУ, м; R_к – максимальна ширина підтримуємого привибійного простору в зонах І- ІУ, м; R₁ – проміжне значення максимальної ширини підтримуємого привибійного простору в зонах І- ІУ при струговій виїмці, м;

Порядок розрахунку паспорту кріплення наступний:

1. По категорії стійкості нижнього шару складають можливі варіанти технологічних схем кріплення для прийнятого обладнання і способу управління покрівлею; обирають типи і типорозміри засобів кріплення; уточнити основні і додаткові модулі кріплення для всіх зон у вибраних варіантах.

З можливих варіантів компонуються 3-3 проектних варіанти паспорту кріплення, для яких здійснюють перевірочний розрахунок силових і геометричних параметрів паспорта. Остаточний варіант обирається на основі порівняння за умов безпеки робіт.

При обмежених можливостях вибору обладнання залишається один варіант паспорту по основним модулям.

2. Мінімальна ширина підтримуємого привибійного простору у вихідному положенні R₀:

R₀ = а₀ + nr;

де n = 1,2,3… - необхідна кількість проходів у кріпленні, при вузькозахватній технології n ≥ 2.

3. Максимальна ширина підтримуємого простору R_к:

За прсмолінейною схемою R_к = а₀ + r(n+1);

За трикутною схемою R_к = а₀ + r(n+0,5);

4. Кількість технологічних проходів у кріпленні визначається як габаритами технологічного обладнання (кріплення, домкрати пересувки конвеєра), так і вимогами безпеки: забезпечення безпечного пересування людей; забезпечення розміщення резервного кріплення; забезпечення пропуску по лаві необхідної кількості повітря. Ширина проходу для людей приймається не менче 0,7 м.

5. Щільність установки стойок індивідуального кріплення у привибійному просторі в технологічних зонах S_ст:

S_ст = 1(Q_а – q_а/R_к)/Р_пр; ст/м²

де Q_а – нижня межа сумарного опору кріплення для пород категоріі А_i при даній потужності пласта, кН/м²;

q_а – необхідний сумарний опір кріплення посадочного ряду для пород категорії А_i, кН/м;

Р_пр – проектна несуча здатність стойки, кН.

6. Відстань між рамками по необхідній несучій здатності кріплення ℓ_р¹:

ℓ_р¹ ≤ η Р_пр/10³ R₀ Q_а;

де η – кількість стойок постійного кріплення у модулі при R₀, шт.

Стойки тимчасового кріплення не враховуються.

7. Відстань між рамками по стійкості нижнього шару ℓ_нк¹:

Вибирається з таблиці класифікації порід покрівлі по стійкості, або розраховується за формулою:

ℓ_нк¹ = 3,2 В + Г;

Обирається найменче значення для кожної зони окремо.

8. Число стойок посилення (посадочного кріплення), що приходиться на i-рамок привибійного кріплення N_ст:

N_ст ≥ q ℓ_р i / Р_{н ст};

де q – мінімально необхідний опір кріплення посадочного ряду, кН/м;

ℓ_р – прийнята відстань між рамками кріплення по довжині лави, м;

Р_{н ст} – номінальний робочий опір посадочної стойки, кН.

Для стойок тертя і ОКУМ Р_{н ст} = 0,5Р_тех.

Р_тех – робочий опір за технічною характеристикою, кН.

Для визначення найменчої кількості стойок змінюють i від 1 до n, отримуючі необхідний порядок розстановки.

Для технологічних схем з посиленням і без посилення останнього ряду кріплення в розрахунках необхідно враховувать і опір стойок останнього ряду привибійного кріплення.

9. Диапазон зміни припустимих відстаней між місцями виконання виробничих процесів (кріплення і управління покрівлею) по довжині лави встановлюється, виходячи з необхідності забезпечення стійкості нижнього шару у безстойочному просторі і виконання гірничих робіт у зонах з найменчим взаємовпливом виймання вугілля і посадки покрівлі на характер зсувів порід. До визначення даних про фактичні розміри зон в конкретних умовах приймається їх максимальне значення 30 м.

10. По умові верхнього шару порід підошви на вдавлювання перевіряється можливість використання гідравлічних стойок без додаткових з’ємних опор:

F_с ≥ Р_с /(0,84…0,76)σ_вд;

де F_с – площа нижньої опори гідравлічної стойки, F_с = 0,016 м²;

Р_с – припустиме навантаження на гідравлічну стойку, Р_с = 0,3 МПа;

σ_вд – середне значення опору верхнього шару підошви на вдавлювання, МПа.

Якщо опори необхідні, то площа опор складає:

F_оп = Р_с / (0,84…0,76) σ_вд;

Або їх диаметр D_оп = 0,64√ F_оп.

11. Розміри кінцевих ділянок лав обмежуються розмірами машинних ніш.

Кріплення кінцевих ділянок лав повинно здійснюватись тими ж засобами, що і основної частини лави. У КМВ, при відсутності спеціальних секцій для кінцевих ділянок, припускається використання секцій іншого типу кріплення, інвентарного кріплення з гідравлічних стойок.

Кріплення зон Ш і ІУ здійснюється серійними верхняками ВВ-30, ВИК або інвентарним кріпленням, що представляє собою спарені длині дерев’яні стандартні бруси або металеві балки, під які встановлюються стойки прийнятого паспортом кріплення. Головною технологічною особливістю інвентарного кріплення є ростійне перекриття покрівлі в прогонах між ставом і приводом конвеєра в період його пересування і забезпечення підтримання покрівля одни напівкомплектом в момент пересування другого.

Означення графічних модулів в зонах прийнято таким же як і для зони І.

Належність модуля до зони Ш визначається буквою «а», до зони ІУ – буквою «б», до зони У – «в» і т.д. Наприклад: а(6Г)₁, б(%ГВ)₂. Індекс унизу показує особливості параметрів і схем виїмки. 1 – крок виймання 0,8 і 1,0 м (вузькозахватні комбайни і струги при кроці перестановки 0,8 і 1,0 м); 2- крок виймання 0,8 і 1,0 м (вузькозахватні комбайни і струги при кроці перестановки 1,6 і 2,0 м); 3 – шаг виймання 0,4; 0,5; 0,63 м (вузькозахватні комбайни) при кроці перестановки інвентарного кріплення 0,8; 1,0; 1,3 м; 4- при комбайні КЦТГ; 5 – при комбайні «Кировець», врубмашині «Урал».

12. Кріплення бровки (зона У) здійснюється рядами з рамного кріплення вздовж підготовчої виробки. Кількість рядів визначається шириною порушеної зони бровки. Відстань від межі порушеної зони підготовчої виробки до першого ряду кріплення бровки приймається 0,3…0,6 м. Відстань від останнього ряду кріплення бровки до рамок зони ІУ приймається ℓ_р¹.

Можливі варіанти кріплення з викортстанням металевих верхняків ВИК длиних дерев’яних брусів або металевих балок.

13. Кріплення посилення підготовчої виробки (зони УІІ, УШ, ІХ) повинно встановлюватися перед зоною опорного тиску, але не ближче 20 м від лінії вибою лави. У виробках, що не гасяться, вона залишається до кінця відробки дільниці або до перекріплення.

Кріплення посилення складається з гідравлічних стойок з удлинювачем УГД1 і підлапка або спеціального верхняка Стойки ставлять під кожну раму.

У випадку винесеної головки у зоні УІІ для задвигання головки ножка арочного кріплення знімається. Для підтримання верхняків арочного кріплення встановлюються длині спарені балки, сміщені одна відносно другої і зтінуті хомутами з верхняками або зводиться інвентарне кріплення сполучень конструкції ДонВУГІ, яке складається з опорних башмаків, гідростойок і верхняків з фрікційним зв’язком ВИК.

Средства крепления и способ управления кровлей на крутому падінні выбираются в соответствии с единой инструкцией по управлению горным давлением в очистных забоях и охране пластовых штреков на крутых пластах Донбасса.

В комплект крепи для призабойного пространства входят три стойки и обапол. Комплект устанавливается по падению. В зависимости от устойчивости пород кровли или почвы по простиранию укладывают затяжку. При весьма слабых породах число затяжек на один комплект крепи может достигать 10-14. Плотность призабойной крепи составляет 1,7 стоек на 1 м². В лавах с неустойчивыми боковыми породами применяется двойная крепь, плотность которой 3,5 стоек на 1 м². Плотность призабойной крепи должна определяться не только ее несущей способностью и фактическими нагрузками на нее, но и трещиноватостью кровли. В ряде случаев повышение плотности крепи необходимо из условий предупреждения высыпания боковых пород (рис.4.1). Следует также принимать во внимание, что при динамических осадках кровли или при выбросах дополнительные пригрузки достигают 300-500 кН, при этом резко возрастают сдвигающие усилия в плоскости пласта. Деревянная крепь извлечению не подлежит. Расход лесоматериалов при этом 60-70 куб.м на 1000т добычи. Доставка крепежного материала осуществляется бригадой в составе 12-15 чел.

В отличие от пологих и наклонных пластов, крутые и круто-наклонные являются потенциально опасными по сползанию боковых пород. Даже при прочных и мощных непосредственных кровлях, при наличии резко выраженных контактных поверхностей по напластованию и подрезке таких слоев при проведении штрека в околоштрековых зонах и в лаве может произойти их сползание. Необходимые условия для формирования процесса сползания: наличие плоскостей ослабления на контакте между сползающим и нижележащим слоями (зеркало скольжения, влажный мыльник, пропласток

угля или углистого сланца); подрывка сползающего слоя пород при проведении штрека на величину более 25% его мощности; некачественная забутовка закрепного пространства или ее отсутствие; несоответствие параметров средств охраны и поддержания штреков горно-геологическим условиям (большая податливость крепи, недостаточная ее несущая способность и плотность установки).

Со сдвижениями основной кровли связаны вторичные осадки непосредственной кровли в очистных и подготовительных забоях. При кратности обрушения непосредственной кровли менее 4, основная кровля обрушается внезапно, оказывая динамическую пригрузку на непосредственную кровлю и крепь очистных и подготовительных выработок, причем скорости повышения нагрузки и смещения пород в несколько раз превышают те, которые наблюдаются между осадками. Поэтому многое зависит от правильного выбора способа управления горным давлением.

Предварительное определение величины шага обрушения основной кровли производится согласно графику рис.4.3.

На обрушаемость пород непосредственной кровли влияет скорость подвигания очистного забоя. С увеличением скорости подвигания в пределах 0,5-4 м/сут. Шаг обрушения увеличивается в 2-3 раза (рис.4.4.). Длительная остановка забоя ухудшает состояние кровли. При скоростях более 6 м/сут. Плавного опускания пород не происходит и возникают динамические осадки.

ЛЕКЦІЯ № 7

МЕХАНІЗОВАНЕ КРІПЛЕННЯ

Дата добавления: 2014-11-09