11.10. Влияние основных горнотехнических факторов

на изменение сопротивляемости угля резанию /

Управление отжимом угля может осуществляться путем изменения ряда технологических параметров очистного забоя. При этом важное значение имеют горнотехнические факторы, без знания влияния которых невозможно управлять отжимом.

Ширина призабойного пространства яв­ляется существенным технологическим фактором. Увеличение ши­рины призабойного пространства приводит к возрастанию опускания кровли и деформаций призабойной части угольного массива, а сле­довательно, к снижению сопротивляемости угля резанию. Измере­ния показывают, что с уменьшением ширины призабойного простран­ства на 1—1,2м сопротивляемость угля резанию увеличивается на 15-20%. -

Категория угля	Относительная энергоемкость разрушения углей при сопротивляемости резанию А, кгс/см
	<60	60-120	120-180	180-240	240—300	300-360	360—420	>420
Хрупкие Вязкие	0,2	0,6 0,9	1,0 1,35	1,4 1,9	1,9 2,4	3,0	3,5	4,0

Для углей Донецкого бассейна марок А, ПА в лавах с индиви­дуальной крепью эта зависимость имеет вид &от = 0,89—0,13Z, а для углей марок Д и Г /сот = 0,78—0,1Z, где I —ширина приза­бойного пространства.

Для лучшего использования отжима целесообразно увеличивать ширину призабойного пространства. Однако в настоящее время имеется тенденция уменьшения ширины призабойного пространства, что может привести к увеличению коэффициента отжима угля.

Немаловажное значение имеет также ширина захвата исполни­тельного органа, уменьшение которой приводит к меньшему опуска­нию кровли и соответственно к снижению отжима угля.

Способ управления кровлей выбирается обычно в соответствии со способностью пород обрушаться, При залегании в кровле "пород слабых или средней устойчивости в период посадок кровли отжим ощущается слабее, чем при прочных породах кровли. Прочные породы кровли зависают и не обрушаются при больших площадях обнажений. Однако прогиб "их при этом может достигать больших значений и вызывать значительный отжим угля. В таких условиях отжим изменяется по мере подвигания лавы и изменения длины консоли в пределах шага обрушения.

При частичной закладке наблюдается уменьшение угла отжима. По данным В. А. Харченко, в одном и том же забое переход с частич­ной закладки на полное обрушение приводит к снижению среднего коэффициента отжима на 20%.

Плотность крепи влияет на опускание кровли и соответ­ственно на отжим угля. Чем она выше, тем меньше отжим угля. G учетом ширины призабойного пространства I влияние плотности крепи на отжим угля для углей марок А, ПА Донецкого бассейна, по данным E. 3. Позина, может быть выражено формулой

(И.9)

для углей марок Г, Д

(ILlO)

где P — сопротивление крепи, тс/м2.

Регулирование отжима путем изменения ширины призабойного пространства и плотности крепи возможно лишь до величин, обеспе­чивающих безопасную работу в очистном забое.

На отжим оказывают влияние также тип к р е п и, от которого зависит начальный распор, а также время ее установки. Применение гидравлических стоек, имеющих больший начальный распор, чем деревянные или металлические стойки трения, приводит к уменьшению отжима на 10—15%. В еще большей степени увеличе­ние сопротивления крепей и уменьшение ширины призабойного пространства снижает отжим угля при применении механизирован­ных крепей. По сравнению с индивидуальной крепью коэффициент отжима может увеличиваться на 10—30%.

Производственные процессы в очистном забое влияют на характер и величину опускания кровли и тем самым на отжим угля. По данным В. T. Давидянца, 15—45% общего опускания кровли происходит в момент выемки, 8—30% — в про­цессе посадки кровли и 30—35% — при отсутствии производствен­ных процессов. В последнем случае большую роль играет фак­тор времени, который проявляется при длительности пере­рывов между снятием двух последовательных слоев (стружек) угля, превышающей промежуток времени, необходимый для проявления отжима. Влияние времени особенно заметно в струговых лавах, где при высоких скоростях подвигания забоя иногда отмечается вхождение струга в зону неотжатого угля.

Снижение сопротивляемости угля резанию под действием времени может быть представлено в виде

(11.11)

где Ato — сопротивляемость резанию, измеренная после обнаже-

_ ния забоя;

Ь.А — снижение сопротивляемости резанию за время обнаже­ния t;

A0 — предельная степень сопротивляемости резанию для дан­ного угля;

RK — реологический коэффициент, характеризующий влияние времени на степень снижения сопротивляемости угля резанию.

Интенсивность снижения сопротивляемости угля резанию в при-забойной части выше, чем в глубине массива; в глубине массива длительность снижения сопротивляемости достигает 6—8 ч, а в при-забойной части — 2,5—3,5 ч.

Таким образом горнотехнические факторы оказывают сущест­венное влияние на отжим угля и сопротивляемость его резанию. Это создает предпосылки для выбора оптимального режима работы очистного забоя и его автоматического регулирования.

Следует отметить, что, уменьшая сопротивляемость угля реза­нию, отжим в ряде случаев оказывает отрицательное влияние на устойчивость забоя и кровли. При большом отжиме обнажается кровля, что приводит к вывалам породы и нарушению ее устойчи­вости.

III. Выемка угля в очистных забоях

III.I. Общие сведения

Выемка угля может осуществляться механическими способами (исполнительными органами горных машин), при помощи взрывных работ, гидравлическим, механогидравлическим и механовзрывным способами. Выбор способа выемки прежде всего зависит от свойств и состояния пласта полезного ископаемого и окружающих пород, наличия технических средств, требований, предъявляемых к каче­ству полезного ископаемого, а также затрат на выемку. Большое влияние на выбор способов выемки оказывает устойчивость пород кровли и почвы. Если усилия, развиваемые выемочными машинами, недостаточны для разрушения угля, производится подготовка пласта к выемке, которая заключается в их предварительном рыхлении с помощью взрывных работ. Однако часто по условиям пылегазового режима взрывные работы не могут применяться.

Процесс выемки включает в себя не только разрушение пласта, но и погрузку полезного ископаемого. Эти процессы могут выпол­няться либо одной, либо разными машинами, одновременно или последовательно в зависимости от горно-геологических условий и технологии очистных работ. На крутых пластах отсутствует необ­ходимость в погрузочных работах и выемка заключается лишь в раз­рушении угля. То же можно сказать о гидравлическом способе до­бычи, где погрузка заменяется гидросмывом угля.

Наиболее широкое распространение получила выемка угля меха­ническим способом. Она осуществляется с помощью комбайнов, стру­гов, бурошнековых установок, отбойных молотков и угольных пил.

Выемка полезного ископаемого осуществляется или в длинных очистных забоях, или в коротких забоях — камерах, заходках. В отечественной практике наибольшее распространение получили длинные очистные забои. В зависимости от способа выемки очистные забои могут иметь прямолинейную или уступную форму.

Различают широкозахватную и узкозахватную выемку. Широко­захватной называют выемку, при которой разрушение угольного массива осуществляется полосами шириной более 1 м. Выемка, при которой разрушение угля производится полосами шириной менее 1 м, называется узкозахватной. В некоторых случаях выделяют выемку с шириной захвата 0,2—0,5 м и называют ее малозахватной.

В связи с тем что отжим угля наиболее интенсивно проявляется у кромки забоя, большое значение имеет не только разделение выемки на широкозахватную и узкозахватную, но также и ширина захвата в пределах узкозахватной выемки.

Разновидность узкозахватной выемки, при которой разрушение угля производится стругом, движущимся вдоль забоя и срезающим стружку шириной 0,1—0,2м, называют струговой выемкой.

Разрушение полосы угольного пласта в очистном забое может осуществляться одновременно по "всей длине забоя или же в одной точке, перемещающейся вдоль линии очистного забоя.

Выемка, при которой исполнительный орган обрабатывает всю поверхность забоя, а направление выемки угля совпадает с направле­нием подвигания забоя, называется фронтальной. Эта схема позво­ляет осуществить поточную организацию работ с минимальным числом операций по лаве и высокой степенью механизации.

Выемка, при которой разрушение полосы угля производится маши­ной, передвигающейся вдоль забоя перпендикулярно к его подви-ганию, называется фланговой. Фланговая схема характеризуется малооперационностью, позволяет совмещать основные процессы в лаве, способствует применению высокопроизводительных пере­движных механизированных крепей. В отличие от фронтальной схемы работ в этом случае не обеспечивается поточная выемка, однако при наличии самозарубающихся комбайнов время на концевые опе­рации сводится к минимуму. Поэтому в настоящее время фланговая выемка нашла более широкое применение.

Возможна комбинированная выемка, при которой самозарубка производится в направлении подвигания забоя, а непосредственно, выемка — в перпендикулярном направлении.

Узкозахватные выемочные машины, работающие по фланговой-схеме, могут быть разделены на два типа: одностороннего действия с холостым перегоном после выемки полосы угля и челноковые, производящие выемку угля в обоих направлениях.

Возможны различные схемы расположения выемочной машины и забойного конвейера относительно друг друга и забоя:

1) комбайн располагается на первой (машинной) дороге, а кон­вейер на второй; ч

2) комбайн и конвейер располагаются на первой дороге;

3) конвейер располагается на первой дороге, а комбайн осу­ществляет выемку угля в лоб уступа (комбайны БКТ и 2УК);

4) комбайн работает с рамы забойного конвейера, располага­емого у забоя (комбайны БК-52, 2К-52, 1К-101 и МК-67).

Первая схема является обычной при применении шитюкозахват-ных комбайнов и разборных конвейеров. Она не обеспечивает более рациональную узкозахватную выемку, и поэтому в настоящее время область ее применения сокращается.

Вторая схема представляет собой улучшенный вариант первой благодаря отсутствию ряда крепи между корпусом комбайна и за­бойным конвейером. Однако исключение первого ряда крепи свя­зано с резким увеличением площади обнажения кровли и, следова-. тельно, ограничивает область применения комбайнов по фактору устойчивости боковых пород.

При третьей схеме в значительной степени улучшаются условия погрузки отбитого угля на конвейер, что обусловливает уменьшение объема ручных работ, при этом создаются благоприятные условия для обеспечения постоянства захвата комбайна. Основные недостатки этой схемы: значительное обнажение кровли в месте работы

комбайна, что снижает область ее применения по фактору устойчивости боковых пород: значительные трудности с управлением комбайном в условиях пластов с неспокойным залеганием.

Четвертая схема в настоящее время нашла наиболее широкое применение. При этой схеме обеспечивается направленное перемеще­ние комбайна, улучшаются условия погрузки разрушенного и само-обрушающегося угля. Благодаря этому возможна выемка угля при больших скоростях подачи. Кроме того, совмещение комбайновой и конвейерной дороги позволяет уменьшить необходимую ширину призабойного пространства и улучшить условия применения пере­движных механизированных крепей. Существенным недостатком этой схемы является сложность размещения на пластах мощностью менее 0,8 м комбайна на конвейере с оставлением между ними за­зора, достаточного для прохода крупных кусков угля.