1.1 Горно-геологическая характеристика участка

Условия залегания характеризуется следующими данными (Таблица 1.1):

Таблица 1.1 – Горно-геологические условия залегания пласта

Наименование показателей	Значение
1 Мощность пласта, м	2,8-3,4
2 Угол падения пласта по простиранию, градус	от 0 до 5
3 Угол наклона пласта по падению, градус	от 5 до 20
4 Глубина залегания, м	80-100 м
5 Плотность угля, т/м3	1,35
6 Сопротивляемость угля сжатию, МПа	от 11 до 19
7 Гипсометрия почвы пласта	Слабо и средневолнистая с радиусом кривизны не менее 30 м
8 Метанообильность пласта, м3/т	8
9 Порода непосредственной кровли	Алевролит с прослойками угля
10 Мощность непосредственной кровли, м	от 5 до 7
11 Порода основной кровли	Алевролит мелко и крупнозернистый
12 Мощность основной кровли, м	20
13 Вид пород почвы	Алевролит мелкозернистый
14 Предел прочности пород на сжатие (для слоёв залегающих до глубины равной высоте выработки), МПа	55 МПа

Вышеперечисленные условия являются основными, влияющими на выбор забойного оборудования.

1.2 Выбор системы разработки

На пологих и наклонных (угол падения до 35º) пластах мощностью до 6 м рекомендуется применять системы разработки длинными столбами по простиранию (ДСО) механизированными комплексами [1]. Поэтому в данных горно-геологических условиях принимаем схему разработки уклонными панелями по простиранию с проведением парных штреков с оставлением межярусных целиков с применением механизированного комплекса.

Подготовка пласта – пластовая для панелей и ярусов, система разработки длинными столбами по простиранию, порядок разработки выемочных участков нисходящий, последовательный, управление кровлей – полным обрушением. Проветривание выемочного участка прямоточное.

Панель подготавливается тремя капитальными наклонными выработками в центре и фланговыми вентиляционными наклонными выработками.

Центральная выработка оборудуется ленточным конвейером для транспортировки угля и средствами вспомогательного транспорта для обеспечения ее ремонта, а также доставки оборудования и материалов для конвейера. В вентиляционном отношении выработка является нейтральной.

Путевой уклон оборудуется концевой откаткой для доставки оборудования и материалов на добычный и горно-подготовительные участки.

Еще одна выработка (людской уклон) оборудуется транспортом для доставки людей к рабочим местам. Обе выработки служат для подачи свежего воздуха в очистные и подготовительные забои.

Фланговые наклонные выработки (вентиляционные уклоны ) служат для выдачи исходящей струи воздуха из очистных забоев. Вентиляционные уклоны также оборудуются средствами вспомогательного транспорта для их ремонта.

Очистные забои подготавливаются парными штреками, периодически сбиваемыми между собой для обеспечения надежного проветривания. Это позволяет иметь выемочные поля практически неограниченной длины даже на пластах с высокой газоносностью.

Одновременно в панели работает одна лавы (схема "лава-панель"). Система разработки - столбовая с отработкой выемочных полей обратным ходом. Междуштрековые целики оставляются нетронутыми. Уголь от лавы транспортируется ленточным конвейером. В конвейерном и воздухоподающем штреках оборудуется вспомогательный транспорт.

Проветривание очистных забоев - прямоточное, с подсвежением исходящей струи, движение воздуха по лаве - нисходящее. Свежая струя подается по верхнему воздухоподающему штреку, исходящая струя отводится на фланго­вый вентиляционный уклон через межштрековые сбойки и воздухоподающий штрек нижележащего яруса, охраняемый межъярусным целиком. По ярусному конвейерному штреку подается подсвежающая струя.

Сопряжение панельных наклонных выработок с ярусными штреками выполняется таким образом, чтобы обеспечить необходимую разводку транспортных и вентиляционных потоков. Воздухо-подающие штреки соединяются непосредственно с людским и путевым уклонами, по которым подается свежий воздух, а конвейерные штреки - выше этих уклонов, что позволяет создавать бункеры даже при проведении конвейерных уклонов по разрабатываемому пласту. Воздухоподающие штреки правого и левого крыльев панели соединяются обходными выработками.

1.3 Определение параметров выемочного столба

В данном проекте принимаем длину лавы 300 м, длина выемочного столба принимается равной длине пласта – 3000 м.

Выбор длины лавы основан на технической характеристике принимаемого для механизации очистного комплекса КМКЮ.4У-18/38.

1.4. Выбор оборудования для отработки угольного пласта

Для отработки угольного пласта применим очистной механизированный комплекс КМКЮ.4У-18/38, обеспечивающего выемку пласта мощностью от 2,0 до 4,3 м с удельным сопротивлением крепи 1090 кН/м²предназначенный для работы на пластах пологого падения. Технические характеристики комплекса КМКЮ. 4У-18/38 приведены в таблице 1.2:

Таблица 1.2 – Техническая характеристика комплекса КМКЮ. 4У-18/38

№ п/п	Наименование показателей		Значение
1	Длина комплекса, м		300
2	Угол падения пласта, град		0-20
3	Характеристика кровли	основная	тяжелая
		непосредственная	трудноупровляемая
4	Удельное сопротивлением крепи, кН/м2		1090
5	Механизированная крепь		МКЮ.4У-18/38
6	Очистной комбайн		К750Ю
7	Крепь сопряжения		КСПЮ–04
8	Забойный конвейер		Юрга–850
9	Шаг передвижки крепи и ширина захвата комбайна, (номинальный), м		0,8
10	Максимальное расстояние от передней кромки консоли перекрытия до вертикальной плоскости забоя, мм		300
11	Рабочее давление в гидросистеме, МПа, не более		32
12	Установленная мощность, кВт, не более		1500

1.4.1 Выбор механизированной крепи

Факторами, влияющими на выбор механизированной крепи, являются:

- минимальная и максимальная мощность, угол падения пласта;

- нагрузочные свойства основной кровли (тип основной кровли по нагрузочным свойствам);

- устойчивость непосредственной кровли (тип непосредственной кровли по устойчивости);

- несущая способность почвы.

Произведем сравнительный анализ механизированных крепей для окончательного выбора. Рассмотрим следующие механизированные крепи:, МКЮ.2У-16/33, МКЮ.2У-16/32, Юрмаш 2-16/31, МКЮ. 4У-18/38

Таблица 1.3 –Характеристики механизированных крепей

Наименование показателей	МКЮ.2У-16/33	МКЮ.2У-16/32	Юрмаш 2-16/31	МКЮ.4У-18/38
Конструктивная высота, мм	1550-3350	1600-3200	1580-3100	2000-4300
Сопротивление секции, кН	670	1200	600	1090
Рабочее давление жидкости в стойке, МПа	32	32	32	32
Среднее давление на почву, МПа	1,34	2,79	1,86	2,4
Шаг установки секции, м	1,5	1,5	1,5	1,5
Шаг передвижки секции, кН	0,8	0,8	0,8	0,8
Масса секции, кг	15,5	26,5	13,8	24

Далее приведём сравнительный анализ механизированных крепей по критериям. Данные сведены в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Сравнительный анализ по критериям

Название крепи	Наименование критерия
	вид гидравлического управления	усилие при передвижке (секции/ рештака)	тип основания	ресурс по металлоконструкции (цикл)
МКЮ.2У-16/33	Электрогидравлическое	392/141	Жесткий катамаран	30000
МКЮ.2У-16/32	Электрогидравлическое	643/311	Жесткий катамаран	30000
Юрмаш 2-16/31	Электрогидравлическое	330/160	Жесткий катамаран	30000
МКЮ.4У-18/38	Электрогидравлическое	726/394	Жесткий катамаран	40000

Рассмотрев вышеперечисленные крепи мы выявили, что предварительно выбранная нами крепь МКЮ. 4У-18/38 наиболее точно отвечает определенным параметра.

Данная крепь может применяться при угле падения до 35°. Несущая способность почвы характеризуется прочностью пород почвы на вдавливание. В нашем случаи δ_вд =2,8 МПа. Среднее давление на почву выбранной механизированной крепи не превышает 2,4 МПа.

Критерием выбора механизированной крепи является соответствие ее номинального рабочего сопротивления типу основной кровли по нагрузочным свойствам. Сопротивление выбранной механизированной крепи составляет 1090 кН/м².

Далее определим типоразмер крепи по мощности пласта.

Типоразмер крепи должен быть выбран таким образом, чтобы были исключены потери угля или засорение угля пустой породой из-за недостаточной или излишней раздвижности крепи. Типоразмер механизированной крепи определяется следующими условиями:

(1.1)

(1.2)

где H_max=4,3 м – максимальная конструктивная высота крепи;

Н_min=2,0 м – минимальная конструктивная высота крепи;

m_min=2,2 м – минимальная вынимаемая мощность пласта;

m_max=3,3 м – максимальная вынимаемая мощность пласта;

α'=0,05 – коэффициент сближения боковых пород;

θ=0,05 м – запас раздвижности гидростоек на разгрузку;

l_п = 4,3 м – наименьшее расстояние от забоя до оси гидростойки, м.

Условия выполняются, следовательно крепь «МКЮ.4У-18/38» принята правильно. В таблице 1.5 приведены технические характеристики крепи «МКЮ.4У-18/38».

Таблица 1.5 – Техническая характеристика крепи «МКЮ.4У-18/38»

Параметры	Значение
Минимальная конструктивная высота, мм	2000
Максимальная конструктивная высота, мм	4300
Шаг передвижки, мм	800
Шаг установки, мм	1500
Среднее давление на почву, МПа	2,4
Сопротивление крепи (с учётом силы трения в стойках) на 1 м2 поддерживаемой площади кровли, кН/м2, не менее	8650
Сопротивление секции, кН	1100
Тип основания	Жёсткий катамаран
Количество гидравлических стоек	4
Тип стоек	Двойной гидравлической раздвижности
Диаметр поршня, мм	220
Давление настройки предохранительного клапана в стойке, МПа	42
Рабочее давление, МПа	32
Коэффициент начального распора	0,76
Механизм передвижки	С домкратом обратного хода
Усилие при передвижке (номинальное), кН
- секции крепи	726
- конвейера (одного рештака)	394
Ресурс по металлоконструкции, цикл	40000
Вид гидравлического управления	электрогидравлическая система управления
Габариты секции в транспортном (сложенном) положении, мм
- высота	2000
- ширина	1440
- длина(без консоли)	7300
Масса секции (ориентировочно), т	24

1.4.1.1 Механизированная крепь сопряжения

Сопряжения очистных выработок с конвейерным и вентиляционным штреками должны быть закреплены механизированной передвижной крепью. Выбор крепей сопряжения осуществляется с учетом следующего:

- тип механизированной крепи сопряжения лавы с вентиляционным или конвейерным штреком принимать с учетом рекомендаций завода–изготовителя.

- сопротивление крепи сопряжения должно быть не менее 150–200 кН/м для пластов со средней по нагрузочным свойствам кровлей.

- шаг передвижки должен соответствовать шагу передвижки лавной крепи 0,8 м.

- давление оснований крепи сопряжения на почву выработок не должно превышать сопротивления почвы вдавливанию δ_вд =2,2 МПа.

- диапазон раздвижности крепи сопряжения должен соответствовать высоте выработки в свету 2,5…4,0 м.

Проверка соответствия выбираемой крепи условиям применения осуществляется для наиболее неблагоприятных условий, т.е. с учетом максимальной обводненности.

Принимаем крепь сопряжения КСПЮ–04. Конструкция данной крепи сопряжения позволяет механизировать крепление и управление кровлей прилегающих к лаве подготовительных выработок в местах их сопряжения с очистным забоем, механизировать концевые операции, связанные с выносом головок забойного конвейера в подготовительные выработки, их передвижкой и настройкой на угол падения и величину подрывки пласта. Ниже приведены основные характеристики крепи сопряжения:

- сопротивление на 1 м² поддерживаемой площади кровли не менее 1000 кН/м²;

- сопротивление крепи расчетное 6000 кН;

- среднее давление на почву 1,76 МПа;

- шаг передвижки 0,8 м;

- диапазон раздвижности крепи сопряжения 2…3,2 м.

В таблице 1.6 приведены технические характеристики крепи сопряжения КСПЮ.

Таблица 1.6 – Технические характеристики крепи сопряжения КСПЮ

Наименование показателей	Величина
1 Показатели назначения:
2 Применяемость по углу падения, град: - вдоль лавы - вдоль столба	0…30 ±12
3 Сопротивление на 1м² поддерживаемой площади кровли, кН/м², не менее	1000
4 Коэффициент гидравлической раздвижности	1,8
5 Сопротивление крепи, расчетное, кН	6000
6 Среднее давление на почву, МПа	1,76
7 Свободный поворот головки конвейера относительно продольной оси крепи, град	±10
8 Интервал регулировки по высоте подъема головки конвейера, мм	360…450
9 Поперечный перекос головки конвейера, град	±5
10 Высота штреков в свету, м, не менее	2,0
11 Ширина стола, мм	1660
12 Шаг перемещения, мм	820
13 Максимальное давление жидкости в напорной магистрали, МПа	32
14 Давление срабатывания предохранительного клапана гидростойки, номинальное, МПа	40
15 Габариты крепи, - высота минимальная, мм - высота максимальная без проставок, мм - высота максимальная с проставкой, мм - ширина, мм - длина, мм	2000 3200 4300 1300 8350
16 Размеры прохода в крепи при минимальной конструктивной высоте крепи, м, не менее: - высота - ширина	1,4 0,7
17 Тип системы управления	дистанционный
18 Масса крепи, т	9