Застосуванням щитових перекрить

ТЕМА: Технологія очисних робіт при відробці потужних пластів з

Технологія очисних робіт при розробці потужних крутих пластів з застосуванням щитових перекрить знайшла широке застосування в Кузбасі при стовповій системі розробки. На шахтах Прокопьєвсько-Кіселевського району вона разом з технологією з застосуванням гнучких перекритть при комбінованій системі розробки забезпечує більш 60 % видобутку з потужних крутих пластів.

При щитовій розробці виїмкове поле довжиною 400—600 м, розкрите проміжними квершлагами, пройденими від польових поверхових штреків, підготовляють пластовими поверховими штреками і відробляють довгими стовпами по падінню.

Мал.8.9. Щитова система розробки:

1 – щит в монтажній камері; 2 – вентиляційний штрек; 3 – відкаточний штрек; 4 – збійка; 5 – пічі; 6 – канава (очисна виробка); 7 – щит в роботі; 8 – цілик між щитовими стовпами.

Ширина стовпа 30—50 м (мал.8.9), довжина дорівнює похилій висоті поверху. Для підготовки стовпа між штреками проводять вуглеспускні, ходові і вентиляційні пічі. На вентиляційному штреку проводять монтажну камеру і монтують щит, який є пересувним кріпленням, що обгороджує очисну виробку-канаву від обвалюючих порід у виробленому просторі (над щитом). Вугілля під щитом виймають за допомогою буропідривних робіт. Відбите вугілля по пічах або свердловинах, пройденим через кожні 6 м по простяганню, скочується вниз і завантажується на транспортний засіб у відкаточному штреку. В міру виїмки вугілля щит опускається, а породи над ним обвалюються.

За конструкцією щити бувають секційні, безсекційні, аркові, Г-подібні і типу СК. Першими почали застосовувати плоскі секційні щити, що широко поширені і в даний час. Плоскі секційні щити застосовують на пластах потужністю 5—10 м з кутами залягання 55—90°. Технологічна схема щитової виїмки вугілля плоским секційним щитом показана на мал. 8.10.

Мал.8.10. Технологічна схема очисних робіт при щитовій відробці:

а – конструкція секції плоского щита: 1 – металева рама; 2 – хомути; 3 – колоди; 4 – фартухи; б – розворот щита: 1 – щит; 2 – канава; 3 – піч (свердловина); г – розташування шпурів при потужності пласта до 6 м: 1 – для поглиблення канави; 2 – для виїмки ціликів.

Щит складається з 4—5 секцій. Розмір секції по простяганню 6 м, по потужності пласта — трохи менше її (4,5—8 м з інтервалом через 0,5 м). Секція являє собою металеву раму з кутових і швелерних балок, скріплених болтами, на яку в кілька рядів вкладають колоди діаметром 25—30 см. З боку підошви пласта для кращого ковзання секцію обладнюють салазками з гнутих швелерних балок, а з боку покрівлі щоб уникнути проникнення обвалених порід під щит — сталевими листами (фартухами). Колоди з металевою рамою скріплюють за допомогою хомутів. Шит складається з 4—5 секцій, скріплених між собою шарнірно за допомогою канатів. Зверху на щит для попередження попадання дрібної породи під щит вкладають металеву сітку.

Монтаж щита здійснюють на вентиляційному штреку в спеціальній монтажній камері (розсічці), що створюють розширенням штреку на всю потужність пласта. Спочатку розсічку проводять для однієї секції (довжиною 7 м), після монтажу якої розсічку подовжують ще на одну секцію і т.д. Перед монтажем секції посередині розсічки проводять по простяганню пласта канаву глибиною 1,5 м і шириною по верху на 1,5—2 м менше потужності пласта, щоб біля покрівлі і підошви пласта залишалися цілики вугілля, на які спираються секції щита. Канава служить спочатку для вихідного струменю повітря з діючої дільниці, а при роботі щита — привибійним простором. Починають монтаж секції з вкладання металевої рами, на яку потім вкладують колоди, окантовані з двох сторін. Перші два-три ряди колод вкладують вкрест простяганню пласта, потім один ряд по простяганню і один-два ряди знову вкрест простяганню. Поверх останнього ряду колод вкладають по простяганню три-чотири прогони, які хомутами скріплюють з мета-левою рамою. Секції збирають ближче до покрівлі пласта для забезпечення можливості розвороту щита з горизонтального положення в перпендикулярне до покрівлі і підошви при пуску його в роботу.

Між змонтованою секцією і верхняками кріплення розсічки викладають дерев'яні клітки. Після монтажу останньої секції щита на відстані 2 м по простя-ганню монтують першу контрольну секцію наступного щита. Для забезпечення безпеки робіт під щитом кожна вуглеспускна піч перекривається металевими ґратами, підвішеними на канатах до рами секції. Найближчу до цілика піч перекривають ґратами на рівні підошви вхідної збійки. Повздовж щита підвішують два запобіжних канати, закріплених кінцями до рам крайніх секцій, до яких робітники пристегнають карабін фала запобіжного поясу. При потужності шару до б м може бути протянутий один канат. Для входу під щит і виходу з-під нього людей над крайніми пічами підвішують до щита канатні сходи. У найближчій до завалу пічі сходи завжди опущені до відкаточного штреку, а в найближчій до масиву вугілля печі — до найближчої вхідної збійки, що з'єднує її з ходовою піччю.

По закінченні монтажу щит переводять у положення, перпендикулярне до покрівлі і підощви пласта. Для цього поглиблюють канаву і виймають буропідривним способом цілик вугілля біля підошви пласта доти, поки щит, опускаючись однією стороною, не займе положення, перпендикулярне до покрівлі і підошви. Після цього приступають до очисних робіт, чергуючи виїмку вугілля з випуском його по вуглеспускних пічах на відкаточний штрек.

Перед пуском щита в експлуатацію над ним повинна бути створена запобіжна подушка з розпушених порід товщиною не менше потужності пласта. Призначення подушки — збільшення маси системи «щит-порода» у первісний період руху щита і запобігання його від руйнування брилами породи, що падають на щит при обваленні. Крім того, обвалена на щит порода виконує роль тимчасового крі-плення, зменшує зрушення й обвалення порід у безпосередній близькості від щита, а отже, і гірничий тиск на щит.

Виїмку вугілля ведуть буропідривним способом. Спочатку поглиблюють канаву на 0,9—1,2 м (крок щита), для чого ручними электро- чи пневмосвердлами бурять шпури глибиною 1,2—1,5 м під кутом 40—50° убік від вуглеспускних пічей (свердловин) і з невеликим нахилом до покрівлі і підошви пласта. Величина зарядів у шпурах 0,6—0,9 кг. Перед підриванням зарядів у шпурах кріплення у пічах розбирають на глибину шпурів. Усі шпури в канаві підривають одночасно. Велика частина відбитого вугілля після підривання зарядів скочується в вуглеспускні пічі, інше вугілля скидають у пічі вручну.

Після очищення канави від відбитого вугілля бурять горизонтальні чи з невеликим підйомом шпури в ціликах вугілля біля покрівлі і підошві пласта на відстані 0,8—1,2 м один від одного. Глибину шпурів приймають такою, щоб вони небагато виходили за габарити щита, завдяки чому вугілля виймають трохи ширше щита, що забезпечує рівномірне його опускання. Величину зарядів приймають рівною 0,6 кг і більше. Черговість підривання зарядів, а отже, і посадки щита приймають в залежності від потужності і кута залягання пласта.

При потужності пласта до 6 м і куті залягання більше 65° усі шпури в опорних ціликах як біля покрівлі, так і біля підошви пласта підривають одночас-но. Відбите вугілля скочується в вуглеспускні пічі і щит опускається відразу по всій площі. Застосування цього способу забезпечує більш правильне і рівномірне опускання щита, щит витримує менше перегинів і краще зберігається. При потужності пласта більше 6 м, а також при кутах залягання до 65° посадку щита про-водять в два прийоми. Спочатку підривають шпури в цілику біля підошви пласта, а потім біля покрівлі (один комплект). Виїмку вугілля під щитом можна робити і в три етапи, якщо в опорному цілику біля покрівлі підривають два комплекти шпурів (перший розширює канаву, другий відбиває вугілля, що залишилося, до покрівлі пласта). Розбирання і спуск вугілля в пічі після підривання зарядів почи-нають з упорядкування запобіжних ґрат і очищення канави. Потім розбирають вугілля на похилих поверхнях з боку покрівлі і підошви пласта і опускають його в пічі. При цьому відбуваються додаткова посадка і вирівнювання щитового кріплення. Підривання і розбирання вугілля необхідно вести так, щоб не залишалося виступів між сусідніми пічами. Не можна також допускати оголень покрівлі і підошви пласта. При посадці необхідно стежити за тим, щоб окремі частини щита не працювали на розтягання, для чого крайні секції повинні при опусканні випереджати внутрішні на 0,7—0,8 м. Якщо розташування шпурів і величина зарядів обрані правильно, то після підриванні опорних ціликів щит опускається по всій довжині на ту саму величину. Роботи під щитом і його опускання повинні вестися безупинно, тому що затримка в роботі волоче збільшення гірничого тиску і деформацію щитового перекриття.

Очисні роботи на щитовій дільниці веде комплексна бригада. До складу змінної ланки бригади зазвичай входять два-три гірники очисного вибою, майстер-підривник, черговий слюсар і насипщики. Цикл робіт починають з підготовки інструменту і приведення вибою в безпечний стан. Гірники очисного вибою вкладають перехід через вхідну піч на робочій збійці, забирають навислі шматки вугілля під щитом, поправляють запобіжні ґрати, вимірюють вміст газу (метану). Потім з робочої збійки у вибій підносять ручні електро- чи пневмосвердла, бури, розбирають проходи і роблять оборку вибою. Буріння шпурів починають з першої від завалу секції. Один робітник бурить шпури, другий виконує необхідну підго-товку до підривних робіт. Коли обурювання вибою здійснене на відстань, при якій дозволяється одночасне виконання робіт з буріння і заряджання, один з ро-бітників допомагає майстру-підривнику заряджати шпури. Після закінченні буріння під усіма секціями один робітник забирає з-під щита в робочу збійку свердла, буровий інструмент і допомагає майстру-підривнику разом з іншим робітником заряджати шпури. Після заряджання шпурів і монтажу вибухової мережі усі виходять з-під щита на свіжий струмінь у безпечне місце і роблять підривання зарядів одночасно під усіма секціями в канаві чи в опорних ціликах в залежності від прийнятої черговості підривання зарядів. Після провітрювання вибою робітники піднімаються під щит, оглядають його стан і приступають до розбирання вугілля і пропуску його в вуглеспускні пічі.

На пластах потужністю до 6 м виконують за добу зазвичай три цикли (по-садки щита) з посуванням вибою на 3—3,5 м. При потужності пласта більше 6 м виконують за добу зазвичай два цикли з посуванням вибою на 1,8—2 м.

Щитова технологія є однією з найбільш продуктивних і економічних техно-логій при розробці потужних крутих пластів. Місячне навантаження на вибій при роботі з секційними щитами досягають 12—13 тис. т, продуктивність праці робітника на дільниці 12—13 т на вихід. Витрата лісу на 1000 т вугілля складає 18—20м³, що в кілька разів менше, ніж при інших технологіях, собівартість 1 т вугілля на дільниці не перевищує 0,8—1 гр. Однак втрати вугілля великі (24— 26 %). Безсекційні щити застосовують на пластах потужністю 3— 6 м з кутами залягання понад 52°. Безсекційний щит складається з одного ряду окантованих з двох сторін колод діаметром 28—36 см, з'єднаних між собою чотирма поясами з швелерів (двома знизу і двома зверху). По периметрі щит захищений від ушкоджень листовим залізом (фартухами), а зверху покритий двома шарами металевої сітки. Щит твердий вкрест простягання і гнучкий по простяганню через пружні деформації (згинання) металевих поясів. Такий щит називають також еластичним.

Аркові щити застосовують на пластах потужністю 1—3 м з кутами залягання понад 60°. Основою аркового щита є балки і прогони довжиною 6 м, що з'єднані між собою, утворюючи пояс довжиною 30—35 м (довжина щита). На опорні балки вкрест простяганню пласта встановлюють арки з спецпрофілю на відстані 0,6 м одна від одної і скріплюють між собою 2—3 повздовжніми зв'язками. По периметрі щита встановлюють фартухи. Поверх каркасу укладають два шари металевої сітки, а між каркасом і фартухом — дерев'яні стійки.

Г-образні секційні щити застосовують на пластах потужністю 3—5 м з кута-ми залягання 42—55°. Складається щит з п'яти секцій довжиною по 5 м кожна. Секція складається з чотирьох-п'яти вигнутих швелерних балок, встановлені через 1,5 м. Балки посилені косинками й укосинами. Кінці балок з боку покрівлі пласта з'єднані з прогоном, а з боку підошви торці брусів захищені сталевим листом. Металевий каркас зверху покривають одним рядом брусів, які по короткій стороні розташовують по простяганню, а по довгій — нахрест простягання шару. Бруси скріплюють з короткої сторони смуговою сталлю з прогонами, з довгої сторони швелерними і стяжними болтами і прикріплюють до вигнутих швелерних балок.

Самопересувне щитове кріплення СК застосовують на пластах потужністю 3—6 м з кутами залягання 40—55°.

Розглянута вище технологія відрізняється необхідністю застосування руч-них робіт з розбирання вугілля після підривання зарядів і спуску його в вугле-спускні пічі (свердловини), проведені при підготовці щитового стовпа через кожні 6 м, що збільшує обсяг проведення підготовчих виробок. Тому усе більш широке поширення отримує технологія очисних робіт з скреперною доставкою вугілля до вуглеспускних пічей, розташованих на границях щитового стовпа. В перспективі при повному освоєнні устаткування щитова розробка буде застосовуватися тільки в цьому варіанті.

Мал.8.11. Технологічна схема очисних робіт при щитовій відробці з скреперною доставкою:

1 – щитове перекриття; 2 – скрепер; 3 – скреперна лебідка.

Прогресивними технологічними схемами розробки пластів на вугільних шахтах рекомендуються дві технологічні схеми очисних робіт: з скреперною дос-тавкою (мал.8.11), з застосуванням плоских секційних щитів на пластах потужністю 4—10 м з кутами залягання понад 55° і щити СК на пластах потужністю 3—6 м з кутами залягання 40—55°. Виїмку вугілля при застосуванні цих схем ведуть буропідривним способом, але відбите вугілля доставляють до пічей скрепером. Для цього на крайній секції біля вхідної пічі підвішують скреперну лебідку, а на протилежному кінці щита — обвідний ролик для тягового канату. Скреперна лебідка може знаходитися і на відкаточному штреку. У цьому випадку тягові канати пропускають по вхідній пічі, а на крайніх секціях щита кріплять направляючі і обвідні ролики. Під щитом збільшеної довжини можуть працювати два скрепери з лебідками, розташованими на відкаточному штреку. Почато серійне виробництво нового щитового кріплення ЩРП з механізованим способом пересувки. Кріплення призначене для пластів потужністю 3—6 м з кутами залягання 30—45°. Вона складається з окремих секцій шириною 2,4 м, зв'язаних між собою канатом. До складу секції входять щитове перекриття, опорні стійки, основа (лижі) і два гідродомкрати пересувки. Комплект кріплення складається з 10 секцій. Для доставки відбитого вугілля до вуглеспускної пічі кріплення обладнане скреперною установкою.

Запитання для самоконтролю.

1. Конструкції щитів.

2. Монтаж і запуск в роботу щита.

3. Технологія очисних робіт на щитовій дільниці.

4. Область застосування щитів.

Дата добавления: 2014-01-07