книги из ГПНТБ / Гидрофицированная крепь очистных выработок

*i«к •

ВВЕДЕНИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. предусматривается увели­ чение добычи угля до 685—695 млн. т. Намечается также к 1975 г. завершить в основном техническое перевооружение угольных пред­ приятий на основе комплексной механизации и автоматизации произ­ водственных процессов, осуществить переход на узкозахватную тех­ нологию выемки угля в шахтах, повысить удельный вес добычи угля на пологих и наклонных пластах комплексами оборудования с меха­ низированными крепями не менее чем до 60% общей добычи его, повысить производительность труда шахтеров не менее чем на 40%.

Выполнение поставленных задач может быть осуществлено прежде всего при максимально возможной концентрации гороног производ­ ства, совершенствовании технологии горных работ, комплексной механизации и автоматизации тяжелых и трудоемких производствен­ ных процессов, скорейшем внедрении в промышленность последних достижений науки и техники, совершенствовании организации и си­ стемы управления производством, дальнейшем повышении квалифи­ кации рабочих и инженерно-технического персонала.

Работы по креплению и управлению кровлей в очистных забоях угольных шахт являются основными тяжелыми и трудоемкими про­ изводственными процессами при добыче угля подземным способом, от качественного и своевременного выполнения которых прежде всего зависит создание безопасного рабочего пространства в очистном забое для работ по выемке угля. В последнее время работы по крепле­ нию и управлению кровлей в очистном забое стали определять весь ход горного производства по добыче угля.

Без надежных средств крепления и управления кровлей невоз­ можна производительная и эффективная работа выемочных машин по добыче угля.

Перевооружение очистных забоев угольных шахт на узкозахват­ ную выемочную технику (комбайны и струговые установки) и пере­ ход на узкозахватную поточную технологию выемки угля резко улучшили технико-экономические показатели работы очистных

забоев угольных шахт, но одновременно и выдвинули новые требова­ ния к способам и средствам крепления очистных забоев.

Генеральным направлением комплексной механизации работ в очистных забоях стала узкозахватная технология выемки с приме­ нением комплексов оборудования и угледобывающих агрегатов с меха­ низированными гидрофицированными крепями.

В настоящее время на угольных шахтах работает свыше 700 ком­ плексов оборудования с механизированными крепями. Их применение позволило увеличить среднюю нагрузку на очистной забой до 788 т/сутки, обеспечить увеличение производительности труда рабо­ чего очистного забоя до 12,4 т/выход при одновременном облегчении физического труда и повышении безопасности работ.

С применением комплексов оборудования с механизированными крепями в 1972 г. было добыто 147,2 млн. т угля, или 41,7% от общей механизированной добычи в условиях пластов, требующих навалки.

К 1975 г. количество забоев с механизированными крепями дол­ жно возрасти до 970, при этом средняя нагрузка на забой увеличится до 845 т/сутки, а объем добычи из этих забоев превысит 60%.

При этом основное увеличение числа комплексно-механизирован­ ных забоев произойдет за счет внедрения комплексов оборудования с механизированными крепями в условиях тонких пологих пластов мощностью от 0,7 до 1,2 м. Начнется внедрение комплексов оборудо­ вания с механизированными крепями для выемки крутых пластов тонких и средней мощности.

Наряду с увеличением объема внедрения комплексов оборудова­ ния с механизированными крепями и расширением области их приме­ нения в более сложных горно-геологических условиях, значительно изменится технический уровень этих комплексов в направлениях расширения степени механизации вспомогательных работ (ликвида­ ция ниш, механизация концевых операций в очистном забое, работ по зачистке угля, монтажно-демонтажных операций и др.), увеличе­ ния общей энерговооруженности очистного забоя, резкого повыше­ ния надежности всего оборудования комплекса и особенно механизи­ рованной крепи, применения автоматического и дистанционного управления оборудованием очистного забоя и др.

Серьезные качественные изменения предусматриваются с прочими средствами крепления и управления кровлей в очистных забоях. Решительно будет искореняться применение дерева — стоек и верхняков — для крепления очистных забоев, особенно в условиях поло­ гих и наклонных пластов.

По состоянию на конец 1972 г. в работе находились следующие

механизированных посадочных крепей типа «Спутник» 84 лаво­ комплекта.

К 1975 г. произойдет серьезное качественное изменение средств индивидуального крепления.

Взамен устаревших гидравлических стоек типа ГС с 1972 г. освоено серийное производство облегченных, более совершенных гидравлических стоек типа ГСУ.

Широкое развитие получат гидравлические стойки с внешним питанием типов ГВТ и ГВС. Полностью обновятся типы шарнирных верхняков, находящихся в серийном производстве, значительно уве­ личится объем их производства.

Начнут внедряться комплектные крепи с внешним питанием призабойных и посадочных стоек и механизированной системой пере­ движки последних.

Ожидается начало промышленного применения облегченных гид­ равлических стоек с внешним питанием и верхняков, изготовленных из новых материалов.

Индивидуальная крепь будет применяться в тех очистных забоях, где применение механизированных крепей будет экономически не­ оправданным (забои пластов с геологическими нарушениями, работа­ ющие по ряду причин с относительно невысокими нагрузками, пласты мощностью менее 0,7 м и др.).

Учитывая важное технико-экономическое и социальное значение технического перевооружения очистных забоев угольных шахт на новые механизированные крепи и индивидуальные средства крепле­ ния и управления кровлей, а также большие объемы научно-исследо­ вательских, проектно-конструкторских и экспериментальных работ, выполненных за последние годы в направлениях создания новых и совершенствования существующих средств и способов крепления длинных очистных забоев и управления кровлей в них, авторы стре­ мились в предлагаемой книге в сжатой и систематизированной форме сообщить сведения, пользуясь которыми производственники, проек­ тировщики, научные работники, преподаватели и студенты горных институтов и техникумов могли бы решать возникающие технические вопросы при выборе и эксплуатации средств крепления и управления кровлей в очистных забоях при разнообразных горно-геологических условиях.

Авторы надеются, что данный их труд будет способствовать более эффектному решению вопросов механизации процессов крепления и управления кровлей в длинных очистных забоях угольных шахт.

Книгу написали: проф., докт. техн. наук ХоринВ. Н. — введение,

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНОЛОГИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ

ПРИ ГИДРОФИЦИРОВАННОМ КРЕПЛЕНИИ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Впервые основные понятия и термины, связанные с приме­ нением индивидуальной крепи для очистных забоев, были рас­ смотрены канд. техн. наук С. X. Клорикьяном в его работе [1] в 1956 г.

Дополнительно ряд терминов, относящихся к комплексной меха­ низации очистных забоев и средствам их крепления, приведен в пер­ вом терминологическом словаре по горному делу, изданному в 1965 г. под редакцией акад. Н. В. Мельникова [2]. К сожалению, коли­ чество включенных в словарь терминов, касающихся применения в очистных забоях индивидуальных и механизированных крепей, явно недостаточно, а отдельные приведенные в словаре термины уже нуждаются в уточнениях. Ниже излагается попытка авторов воспол­ нить этот пробел.

Генеральным направлением развития техники добычи угля в теку­ щем пятилетии является завершение перехода на узкозахватную технологию выемки (комбайновую и струговую), с широким приме­ нением комплексов оборудования и агрегатов с механизированными крепями [3, 4].

Основными преимуществами узкозахватной технологии выемки являются:

возможность создания бесстоечного призабойного пространства, в котором породы кровли поддерживаются шарнирными верхняками при индивидуальной крепи или консольными частями верхних пере­ крытий при механизированных крепях. Это обстоятельство позволяет при узкозахватной выемке перейти на применение мощных, высоко­ производительных, передвигаемых механизированно без разборки забойных конвейеров;

возможность создания надежных конструкций механизированных крепей, что решает главную задачу механизации оставшихся наибо­ лее трудоемких процессов крепления и управления кровлей и на этой основе позволяет осуществить переход к комплексной механизации и автоматизации работ в очистных забоях;

жению конвейера, креплению и управлению кровлей; увеличение машинного времени работы выемочной машины в течение смены (сокращение вспомогательных работ, ликвидация подготовительной смены);

возможность перехода на поточную организацию работ, с комплекс­ ными бригадами, с одинаковым характером и объемом работ во всех сменах;

простота, меньший вес, большая удельная энерговооруженность, производительность и надежность выемочной машины; работа испол­ нительного органа комбайна или струга в зоне отжима угля, подача машины по цепи, растянутой вдоль лавы, навалка угля действием исполнительного органа или простейшими устройствами (лемех, откос и т. п.), возможность работы комбайна со става кон­ вейера;

большая производительность, длина и надежность передвижного забойного конвейера, позволяющие резко увеличить как длину лавы, так и нагрузку на очистной забой.

Организация труда на выемке угля при механизированном произ­ водстве — многоциклично-поточная, когда перерывы в выдаче угля из очистного забоя в добычные смены относительно незначи­ тельны.

Переход на узкозахватную технологию выемки требует разра­ ботки и внедрения принципиально новых паспортов и индивидуаль­ ных средств крепления, обеспечивающих создание бесстоечного при­ забойного пространства. При этом для крепления и управления кров­ лей в очистном забое должна применяться преимущественно механи­ зированная крепь и индивидуальная крепь, состоящая, как правило, из призабойных гидравлических стоек, шарнирных верхняков и по­ садочных стоек (желательно гидравлических), в том числе и с меха­ низированной их передвижкой. ,

Переход на применение механизированных крепей или ком­ плектное индивидуальное металлическое крепление в очистном

В случае применения новой технологии выемки угля (например, бурошнековой, короткими забоями с дистанционно управляемыми комбайнами и др.) возможно осуществить комплексную механизацию работ в очистном забое без необходимости выполнения работ по креп­ лению и управлению кровлей, однако из-за сложности решения такой задачи это направление в текущем пятилетии не получит еще суще­ ственного развития.

Применительно к генеральному направлению изменения техноло­ гии выемки угля в очистном забое следует уточнить отдельные основ­ ные термины, а именно:

Взрывная выемка — выемка, при которой разрушение массива угольного пласта осуществляется воздействием быстро расширя­ ющихся газов, воздуха или паров.

При применении взрывчатых веществ основным недостатком взрывной выемки является цикличный характер работы, необходи­ мость удаления рабочих из очистного забоя на время ведения взрыв­ ной отбойки угля и последующее проветривание забоя.

Широкозахватная выемка — выемка, при которой разрушение угольного массива осуществляется исполнительными органами уголь­ ных комбайнов, имеющими захват более 1,0 м (обычно от 1,2 до 1,6—2,0 м).

При этом под захватом исполнительного органа угольного ком­ байна понимается ширина вынимаемой полосы угольного пласта вдоль линии очистного забоя.

Основным недостатком широкозахватной выемки угля является трудность создания бесстоечного призабойного пространства, необходимого для передвижения без разборки забойного кон­ вейера как при индивидуальной, так и при механизированной

крепи.

Это обстоятельство предопределяет применение при широкоза­ хватной технологии выемки разборного забойного конвейера, перено­ симого вручную, и выполнение работ по креплению и управлению кровлей вручную.

Узкозахватная выемка — выемка, при которой разрушение угольного массива производится исполнительными органами уголь­ ных комбайнов или стругов, имеющими захват до 0,8—1,0 м в зоне эффективного отжима угля горным давлением.

Фронтальная выемка — разновидность узкозахватной выемки, при которой разрушение угольного массива осуществляется одновре­ менно по всей длине забоя с его поверхности исполнительным орга­ ном выемочной машины, перемещающейся в направлении подвигания забоя.

Струговая выемка — разновидность узкозахватной выемки, при которой разрушение угля осуществляется стругом, движущимся вдоль линии забоя, а перемещение струговой установки производится в направлении подвигания забоя.

Комплектом оборудования очистного забоя называется набор оборудования очистного забоя, обычно состоящий из выемочной машины, забойного конвейера со средствами механизации его пере­ движения, применяющийся в сочетании с индивидуальной крепью, устанавливаемой вручную.

Комплексом оборудования очистного забоя (очистным комплек­ сом) называется набор оборудования, состоящий из взаимно увязан­ ных по своим параметрам и кинематическим связям машин и обору­ дования, обеспечивающий комплексную механизацию процессов выемки угля в очистном забое.

Обычно комплекс оборудования очистного забоя состоит из вы­ емочной машины, передвижного забойного конвейера (базовой

балки — в условиях крутых пластов) и механизированной кропи. Кроме того, в состав комплекса оборудования, помимо обычного вспомогательного оборудования, могут входить нишерезные машины, крепь сопряжения очистного забоя со штреками, перегружатель, насосная станция, станция управления и др.

Угледобывающим (фронтальным) агрегатом называется ком­ плекс машин и механизмов, конструктивно и технологически связан­ ных друг с другом в одно единое целое, перемещающихся в направле­ нии подвигания очистного забоя и предназначенных для комплекс­ ной механизации процессов выемки угля в очистном забое.

§ 2. ИНДИВИДУАЛЬНАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КРЕПЬ (ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ)

Крепь — искусственное сооружение, возводимое для поддер­ жания выработки в безопасном и рабочем состоянии и управления горным давлением.

Призабойная крепь — крепь, возводимая в призабойном про­ странстве очистной выработки и предназначенная для предотвраще­ ния обрушения в нем пород кровли.

Посадочная крепь — специальная крепь, применяемая в очист­ ных выработках и предназначенная для обеспечения периодического обрушения (посадки) пород кровли за пределами призабойного про­ странства, по заданной линии «обреза» кровли.

Механизированная посадочная крепь — посадочная крепь, в ко­ торой механизированы перемещение посадочных стоек (например,

спомощью гидродомкратов) и их начальный распор. Обычно при этом

вусловиях пологих и наклонных пластов гидродомкраты передвиже­

ния посадочных стоек используются и для передвижения забойного конвейера.

Временная крепь — специальная, обычно облегченная крепь, применяемая для временного и ускоренного закрепления обнаженного пространства пород кровли, с последующей ее заменой постоянной крепью.

Стойка — основной опорный элемент крепи, оказывающий со­ противление опусканию пород кровли в закрепленной выра­ ботке.

Стойка трения — металлическая стойка, у которой фиксация ее выдвижной части в рабочем положении и создание сопротивления опусканию пород кровли обеспечиваются силами трения, создава­ емыми между выдвижной частью и деталями замка. Основные части стойки трения — корпус, выдвижная часть и замок.

Раздвижность стойки — предельно допустимое увеличение длины стойки за счет выдвижения выдвижной части и ее элементов (напри­ мер, вывинчивания винта).

Коэффициент раздвижности кр — отношение высоты стойки в раздвинутом положении к высоте стойки в сдвинутом положении.