книги из ГПНТБ / Технология добычи и обогащения углей в Печорском бассейне [коллектив. моногр

Рис. 85. Съемный борт конвейера СПМ-81

I

ны механизм для предотвращения или устранения сползания ста­ ва и механический расштыбовщик.

ПечорНИИПроектом разработана более совершенная и надеж­ ная конструкция линейного борта (рис. 85), которой предусмотре­ на установка желоба кабелеукладчика. В одном из трех специаль­ ных гнезд к борту легко крепится домкрат передвижения. Это зна­ чительно облегчит работы по передвижке става и при его подтя­ гивании по восстанию пласта.

Высота и профиль бортов выбраны из расчета обеспечения максимальной производительности конвейера и с учетом техноло­ гии передвижения крепи М-81, а прочность — на основании опыта применения съемных бортов различной конструкции.

§ 13. ИСПЫТАНИЕ ДВУХЦЕПНОИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ ВЫЕМОЧНОГО КОМБАЙНА

При обрыве тяговой цепи или отключении электроэнергии для удержания комбайна на наклонном падении предназначена двух­ цепная гидравлическая подача 31В конструкции Гипроутлемаша. ПечорНИИПроектом проведены испытания опытного образца по­ дачи на шахтах комбината Воркутауголь на пласте с углом паде­ ния 23—31° при работе комбайна 2К-52 с конвейером СПМ-63.

Подача 31В состоит из гидравлического механизма подачи, двух цепей, двух концевых устройств. Гидравлический механизм подачи отличается от серийного Г404 тем, что имеет механизм торможения, кинематически связанный с валом гидродвигателя. Механизм торможения представляет собой фрикционное устрой­ ство, диски которого при выключении подачи сжимаются с усилием, необходимым для стопорения комбайна. При включении подачи по­ ступающая жидкость через плунжеры поджимает пружины, поз­ воляя фрикционам свободно проворачиваться. Равномерность рас­ пределения нагрузок на тяговых цепях обеспечивается гидравли­ ческим концевым устройством, которое состоит из двух гидродом­ кратов. Рабочие полости этих гидродомкратов соединены между собой регулируемым дросселем. Тяговые цепи закрепляются на штоках гидродомкратов при помощи замков. Концевое устройство снабжено выключателем, размыкающим цепь управления электро­ двигателем комбайна при выдвижении штока любого из домкра­ тов на величину больше заданной. Это происходит при соответ­ ствующем уменьшении натяжения одной из цепей.

В начале испытаний механизм торможения был подключен к насосу управления механизмом подачи. Из-за постоянных изме­ нений давления в гидросистеме гидроблок, управляющий фрикцио­ нами, работал неустойчиво. В результате происходило или само­ произвольное затормаживание подачи, или увеличение тормозного пути до 2 м.

Кроме того, неудовлетворительно работало концевое устрой­ ство. Первоначально до момента срабатывания концевого выклю-

198

чателя ход штока каждого из домкратов составлял 350 мм. Из-за того, что на комбайне использованы цепи, бывшие в употреблении, отрезки с одинаковым числом звеньев имели различную длину. Это приводило к постоянным колебаниям разности длин цепей выше комбайна на величину, превышающую 350 мм, и к частому срабатыванию концевого выключателя.

Кроме того, из-за недостаточной величины полезного сечения дроссельного отверстия гидродомкраты не успевали реагировать на быстрое изменение распределения нагрузки между цепями. По­ этому уравновешивание натяжения не происходило.

После увеличения полезного сечения дроссельного отверстия концевое устройство стало четко реагировать на внезапные изме­ нения натяжения цепей, обеспечивая равномерное распределение нагрузки на обе цепи. С целью увеличения диапазона компенса­ ции разности длин цепей величина хода домкрата до момента срабатывания концевого выключателя была увеличена за счет применения укороченной пружины.

Влияние колебаний давления в гидросистеме управления по­ дачей на механизм торможения устранено подключением его к отдельному подпиточному насосу. Рабочее давление в механизме отрегулировано на 35—40 кгс/см2. При такой схеме подключения гидроблбк работал устойчиво и самоторможение комбайна или увеличение тормозного пути не наблюдалось. Измерениями уста­ новлено, что при выемке угля снизу вверх тормозной путь состав­ лял 0,05—0,1 м, при зачистке лавы сверху вниз — 0,25—0,3 м и при имитации обрыва цепи — 0,15—0,25 м. С момента размыкания цепи управления электродвигателя до полной остановки комбайна весь процесс торможения составлял не более 16 с.

При работе комбайна по выемке угля усилие натяжения каж­ дой и'з цепей было одинаковым и колебалось в пределах 5,0—■ 5,6 тс. При имитации обрыва одной из тяговых цепей в момент движения комбайна снизу вверх время полного затормаживания комбайна с различными скоростями подачи составляло 18—19 с.

Таким образом, двухцепная гидравлическая подача обеспечи­ вает надежное стопорение комбайна при отсутствии предохрани­ тельной лебедки. Однако наличие второй цепи создает дополни­ тельную опасность для людей, работающих в лаве.

§14. О ВЫБОРЕ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОВЕРКЕ ПАРАМЕТРОВ ОБЛЕГЧЕННОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КРЕПИ СОПРЯЖЕНИЙ

Схемы и средства крепления сопряжений очистных забоев с подготовительными выработками, применяемые на шахтах Печор­ ского бассейна, характеризуются относительной сложностью и и трудоемкостью.

Отсутствие механизированных крепей сопряжений, соответст­ вующих горно-геологическим и горнотехническим условиям бас­

199

сейна, является одним из сдерживающих факторов дальнейшего повышения нагрузок на очистные забои.

Общие недостатки большинства разработанных или серийно изготавливаемых механизированных крепей сопряжений заклю­ чаются в том, что основные параметры (несущая способность, пер­ воначальный распор, раздвижность), приняты по аналогии с па­ раметрами забойных секций механизированных крепей без доста­ точного обоснования и учета закономерностей проявлений горного давления на концевых участках очистных забоев. Это отрицатель­ но влияет на выбор принципов конструкции крепей сопряжений и на их работоспособность.

Так, например, крепи сопряжений комплексов 1МК, КМ-81Э, 60КП не нашли применения на шахтах Печорского бассейна, по­ скольку являются громоздкими, трудноуправляемыми и не могут использоваться в условиях больших деформаций контура выра­ ботки, примыкающей к выработанному пространству. Кроме того, эти комплексы требуют одновременного погашения выработок с подвиганием лавы, что исключается при бесцеликовых схемах отработки пластов.

В 1970 г. ПечорНИИПроектом разработана и изготовлена пар­

тия комплектной облегченной гидравлической крепи сопряжений

оке.

Комплектная крепь ОКС предназначена для механизации про­ цессов крепления сопряжений лав с подготовительными выработ­ ками, поддерживаемыми в выработанном пространстве или про­ веденными вплотную к обрушенным породам. Крепь ОКС применяется в комплексе с механизированными и индивидуаль­ ными крепями.

Основными узлами крепи являются две балки, опертые на две гидростойки и соединенные между собой домкратом передвиже­ ния. Основные элементы гидрооборудования крепи состоят из гидростойки, домкрата, узлов пульта управления, взятых от крепи ОМКТМ. Общий вид и размеры крепи приведены на рис. 86. Несущая способность стоек ОКС составляет 40 тс, величина пред­ варительного распора — 10 тс, шаг передвижки — 700 мм, рабочее давление в гидросистеме — 50 кгс/см2, усилие домкрата передви­ жения соответственно в поршневой и штоковой полости — 3,2 и 2,2 тс, масса крепи — 2,3—2,6 т.

При разработке крепи ОКС основные параметры — раздвиж­ ность стоек и несущая способность крепи — определены на осно­ вании оценки результатов исследований проявлений горного дав­ ления на концевых участках очистных забоев в различных усло­ виях бассейна. Оптимальная величина распора установлена в процессе испытаний крепи сопряжений.

С целью унификации и использования крепи сопряжений ОКС на всех разрабатываемых пластах Печорского бассейна необхо­ димая величина исходного типоразмера и количество типоразме­ ров найдены на основе анализа применяемых размеров паспортной

200

высоты подготовительных выработок в интервале 2,2—3,0 м и сме­ щений их контура за все время поддержания.

Минимальная высота исходного типоразмера получена из фор­ мулы

величина смещения кровли на сопряжении в створе с лавой, м. Величина смещения кровли на сопряжении в створе с лавой

где М — мощность пласта, м; b — расстояние от борта выработки

Используя формулу (51), на ЭВМ рассчитаны номограммы, которые позволили определить минимальную высоту крепи сопря­ жений для наиболее неблагоприятных горнотехнических условий, имеющихся в бассейне.

202

В соответствии с расчетами, проведенными с учетом наиболее вероятной частости появления, получена минимальная высота кре­ пи сопряжений, равная 1,65 м. При гидравлической раздвижности стоек, равной 0,7 м, и трех типах проставок имеем четыре типо­ размера крепи, которые практически можно применить на всех пластах бассейна: первый типоразмер — 1650—2000 мм, второй типоразмер— 1850—2400 мм, третий типоразмер — 2100—2700 мм и четвертый типоразмер — 2450—3000 мм.

Для определения необходимой несущей способности крепи со­ пряжений ОКС проанализированы результаты инструментальных

за устойчивостью сопряжений и деформаций крепи выработок при различных нагрузках.

Путем обработки экспериментальных данных на ЭВМ полу­ чены зависимости нагрузок на крепь сопряжений от величины смещения пород с учетом и без учета несущей способности штре­

где ft — смещение кровли, мм.

Корреляционные отношения и коэффициенты надежности фор­ мул (53) и (54) соответственно равны 0,86 и 0,91, 410 и 680.

Графическая интерпретация этих зависимостей приведена на рис. 87.

В соответствии с замерами смещения кровли в створе с очи­ стным забоем, проведенными на концевых участках установлено, что они являются прямо пропорциональными мощности пласта. Максимальные смещения, обычно характерные для пластов мощ­ ностью 3 м, в основном находятся в интервале 140—200 мм. Рас­ считывая на возможность применения крепи сопряжений в наи­ более тяжелых условиях, находим по графику (рис. 87) необхо­ димую несущую способность.крепи при опусканиях кровли, равных 140 мм. В этом случае нагрузка на 1 м крепи составит 21 тс, а на всю крепь при длине 6 м — 126 тс, или на одну стойку — 31,5 тс. При смещениях кровли 200 мм нагрузка на крепь составит около 160 тс, а на стойку крепи сопряжений — 40 тс.

Таким образом, выбранное сопротивление крепи ОКС должно практически удовлетворять горно-геологическим и горнотехниче­ ским условиям, характерным для шахт Печорского бассейна.

203

Промышленные испытания и исследования работоспособности крепи ОКС проведены в девяти очистных забоях на пластах мощ­ ностью от 1,4 до 3,2 м на сопряжении с конвейерными выработ­ ками, которые поддерживались в выработанном пространстве и и выработках, пройденных вплотную к обрушенным породам. Один комплект ОКС испытан в качестве переходной секции на

сопряжении в лаве с комплексом

омктм.

Для оценки работоспособности крепи и определения соответ­ ствия ее основных параметров использованы результаты наблю­ дения за эксплуатацией восьми комплектов крепи в течение 6— 11 месяцев.

Во время промышленных испытаний не выявлено значительных недостатков. Конструкция крепи соответствовала требованиям техники безопасности и была удобной для эксплуатации. По срав­ нению с индивидуальной крепью сопряжения при ОКС смещения кровли уменьшились на 15—20% и не превышали 50—70 мм, а нагрузки на стойки крепи в среднем составляли 15—18 тс. Пере­ движка. крепи осуществлялась двумя горнорабочими в течение 2—6 мин, из них 47,6% времени затрачивалось на выполнение вспомогательных операций.

Для определения оптимальной величины распора и проверки несущей способности крепи ОКС проведены исследования прояв­ лений горного давления на южном блоке шахтоуправления «За­ полярное» и на шахте «Октябрьская», горнотехнические условия которых можно рассматривать как средние, так и наиболее тяже­ лые из имевших место при испытании всех комплектов крепи.

204

Лава оборудована комплексом ОМК.ТМ. Конвейерный штрек за­ креплен деревянной крепью с шагом 0,9 м.

По мере подвигания лавы в завале поддерживалась часть штрека, прилегающая к целику угля, а за крепью ОКС проби­ рался органный ряд из деревянных стоек.

На шахте «Октябрьская» комплект крепи ОКС смонтирован на сопряжении конвейерного бремсберга с лавой № 91-3 пласта Мощного. Угол падения пласта составлял 8—10°, мощность — 3,2 м. Лава отрабатывалась по падению. Конвейерный бремсберг, пройденный вприсечку с выработанным пространством без остав­ ления целика, закреплен деревом.

Основные значения замеренных величин проявлений горного давления на сопряжении этих выработок с очистными забоями лав № 213 и 91-3 приведены в табл. 42.

Т а б л и ц а 42

В результате обработки результатов замеров на ЭВМ полу­ чены зависимости изменения нагрузки на стойку крепи от вели­ чины распора, которые приведены на рис. 88. Математические выражения полученных зависимостей имеют вид:

для условий лавы № 91-3

Для данных выражений коэффициенты корреляции и надеж­ ности соответственно равны 0,9 и 0,85, 32,2 и 72,5.

Из выражений (55), (56) и графиков, приведенных на рис. 88, видно, что в условиях южного блока шахтоуправления «Запо­ лярное» при изменении распора от 3 до 12 тс конечная нагрузка

205

на стойку крепи практически оставалась постоянной (в пределах 7—8 тс). Эта величина соответствовала нагрузке на крепь выра­ ботки и равнялась весу отслоившейся массы пород кровли. Даль­ нейшее увеличение распора приводило к деформации крепи выра­ ботки, нарушению равновесного состояния пород и сопровожда­

подтверждено, что выбор параметров раздвижности, несущей спо­ собности и распора крепи сделан правильно.

На шахте «Пионер» Интинского месторождения в очистном забое пласта Одиннадцатого использование комплекта ОКС в нише показало, что эта крепь может применяться в качестве пе­ реходной секции на концевом участке лавы, оборудованной крепью ОМКТМ. В этом случае применение крепи ОКС позволяет иметь у приводной головки забойного конвейера проходы для людей, соответствующие требованиям ПБ. При обрушениях зависшей кровли у сопряжения максимальные нагрузки на стойки достигали 40 тс, просадки стоек— 15—20 мм, однако деформаций узлов крепи не наблюдалось.

Проведенными промышленными испытаниями и анализом ра­ боты облегченной гидравлической крепи сопряжений ОКС в 1970—1972 гг. установлено, что конструкция крепи сопряжений соответствует технической характеристике, удобна в эксплуата­ ции, повышает безопасность и снижает трудоемкость работ по управлению кровлей на концевых участках лавы. Годовая эконо­

206