книги из ГПНТБ / Гидрофицированная крепь очистных выработок

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ

ИКОМПЛЕКСОВ

§1. ВЫБОР ТИПОВ И ТИПОРАЗМЕРОВ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ

ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

В связи с тем, что механизированная крепь является главным составным элементом механизированного комплекса, соответствие ее типа и типоразмера горно-геологическим и горнотехническим условиям эксплуатации является важнейшим условием обеспечения высокой эффективности применения комплекса.

В настоящее время наиболее широкое распространение механизи­ рованные крепи получили в очистных забоях на пластах мощностью 1,0—3,2 м с углами падения до 18°.

Опыт эксплуатации и результаты исследования показали, что наиболее эффективно работают крепи поддерживающего типа (М-87) в пластах мощностью до 1,9 м с относительно прочными боковыми породами средней и вышесредней устойчивости, крепи оградительноподдерживающего типа (ОМКТМ, ОКИ) и поддерживающего типа с развитым ограждением (МК, 2М-81Э) в пластах мощностью от 1,8 до 3,2 м при слабых и относительно прочных боковых породах.

Вочистных забоях пологих пластов мощностью 6—10 м находит применение механизированная крепь типа КТУ оградительного типа.

Вочистных забоях на пластах мощностью до 1,8 м механизиро­ ванные крепи оградительно-поддерживающего и оградительного

типов не применяются, так как их создание для этих условий затруд­ няется по конструктивным возможностям из-за стесненности полу­ чаемого рабочего пространства.

Основными критериями выбора типов механизированных крепей для конкретных горно-геологических условий являются мощность и угол падения пластов, характеристика боковых пород и другие факторы.

В очистных забоях пологих пластов мощностью до 1,8 м реко­ мендуется применять механизированные крепи поддерживающего типа (М-87Э, МК-97 и др.) мощностью от 1,8 до 3,2 м при слабых и относительно прочных боковых породах — крепи оградительно-

поддерживающего типа (ОМКТМ, ОКП) и поддерживающего типа с развитым ограждением (МК, 2М-81Э).

Из крепей поддерживающего типа наиболее перспективными следует считать костровые крепи с многостоечными секциями (более двух стоек в секции), жестко-шарнирными перекрытиями и основа­ ниями, двумя гидродомкратами передвижения в секции при работе на эмульсии.

Опыт применения комплексов ОМКТМ и ОКП в Кузнецком бас­ сейне показал, что эти комплексы в условиях резкого проявления осадок основной кровли работают неудовлетворительно.

Необходимо отметить, что комплексы КМ-81 по сравнению с ОМКТМ и ОКП имеют большее сечение призабойного пространства, поэтому им следует отдавать предпочтение в условиях значительной газообильности разрабатываемых пластов.

В пластах мощностью 6—10 м при системе разработки с верхним монтажным слоем и выпуском угля из межслоевой пачки в нижний слой следует ориентироваться на применение крепи оградительного типа КТУ.

Для условий трудноуправляемых пород достаточно работоспособ­ ных механизированных крепей пока еще не создано.

Что касается наклонных пластов, то в настоящее время для этих условий до работоспособного состояния доведена крепь М-87ДН, которая может быть рекомендована для использования при углах падения до 35°.

Опыт промышленного применения механизированных крепей в очистных забоях крутых пластов в настоящее время накоплен незначительный. Однако по результатам исследований и испытаний опытных и опытно-промышленных образцов механизированных кре­ пей можно предположить, что наиболее эффективными в пластах мощностью до 2 м могут оказаться крепи поддерживающего типа, а при большей мощности пластов — щитовые крепи оградительноподдеряшвающего и оградительного типов.

Агрегатные крепи по сравнению с комплектными легче упра­ вляются в плоскости пласта и у них легче обеспечить направление перемещения секций. Однако при значительных геологических нарушениях их эксплуатация в ряде случаев затрудняется. В этих условиях более эффективными могут быть комплектные крепи (осо­ бенно с верхним расположением гидродомкратов передвижения) типа МК-97 и др., комплекты которых являются более маневренными. Но при этом следует иметь в виду, что из-за небольшой площади нижних поверхностей опор, выполненных в виде башмаков, эти крепи не могут применяться при наличии слабых пород в почве пласта.

Существенным преимуществом агрегатных крепей является пер­ спектива их автоматизации при дистанционном или групповом упра­ влении, что позволяет решить важную социальную задачу комплекс­ ной механизации и автоматизации работ по выемке угля без постоянного присутствия рабочих в очистном забое.

Комплектные крепи из-за отсутствия кинематических связей между комплектами и неизбежного вследствие этого быстрого рас­ стройства их взаимного положения не имеют перспективы автоматизации их управления.

Исходя из этого, главным направлением является создание и внедрение в промышленность агрегатных крепей, в том числе в бли­ жайшей перспективе — с автоматическим управлением.

Наряду с этим будут иметь распространение в более ограниченном объеме и комплектные крепи, главным образом, при неспокойной гипсометрии пологих пластов угля и наличии достаточно прочных пород в почве (для крепей типа М-97).

Успешное применение механизированных крепей зависит от соот­ ветствия их конструктивных и технических характеристик конкрет­ ным горно-геологическим условиям и, в частности, от того, насколько правильно выбраны типоразмеры крепей по мощности пласта.

Учитывая наличие значительных колебаний средней мощности угольных пластов (до 20% и более) и ограниченные возможности увеличения гидравлической раздвижности механизированных кре­ пей, их типоразмеры следует выбирать для конкретных очистных забоев особенно тщательно. В противном случае при недостаточной максимальной конструктивной высоте крепи возникает необходи­ мость регулирования исполнительного органа выемочной машины и оставления пачки угля в кровле или использования деревянных прокладок между перекрытием крепи и кровлей, а также выполнения других мероприятий для обеспечения поддержания кровли в при­ забойном пространстве, что требует значительных затрат тяжелого ручного труда. При минимальной конструктивной высоте крепи, не соответствующей минимальному пределу ее применения по мощ­ ности пласта, неизбежны полное исчерпание раздвижности и зажим крепи между кровлей и почвой на максимальном расстоянии от забоя и, как следствие, необходимость выполнения весьма трудоемких работ по освобождению ее из этого аварийного состояния.

Эксплуатация крепи в таких трудных условиях сдерживает высокопроизводительную работу всего комплекса оборудования, применяемого в очистном забое, и в ряде случаев может привести к замене неправильно выбранного типоразмера крепи более подходя­ щим для данных условий, что потребует излишних затрат на демонтаж, монтаж и доставку этих типоразмеров.

Поэтому для обеспечения высокой технико-экономической эффективности работы комплексно-механизированных очистных за­ боев типоразмеры механизированной крепи, так же как и другого оборудования, должны полностью соответствовать горно-геологи­ ческим условиям их эксплуатации.

В технических характеристиках механизированных крепей ука­ зываются пределы их применения по мощности пластов, однако они являются ориентировочными и не учитывают конкретных условий очистных забоев, в которых факторы, влияющие на выбор типо­ размеров крепей, весьма различны. Пользоваться этими характери-

стиками для окончательного выбора типоразмера крепи недопустимо. При возрастающих типах расширения производства и внедрении механизированных крепей в различных горно-геологических усло­

виях число их типоразмеров будет увеличиваться.

Выбор типоразмера механизированной крепи должен произ­ водиться на основе фактических данных о вынимаемой мощности пласта и ее колебаниях, величинах опускания кровли на различных расстояниях от забоя, минимальной и максимальной конструктивных высотах крепи и ее раздвижности.

Допустимые конструктивные высоты крепи—минимальная (М тіп. д)

hn — величина опускания кровли над передними стой­ ками (со стороны забоя) при минимальном их расстоянии Іп от забоя, мм;

h3 — величина опускания кровли над задними стой­ ками крепи (со стороны выработанного простран­ ства) при максимальном их расстоянии 13 от за­ боя, мм;

Ѳ— запас раздвижности на разгрузку крепи от да­ вления пород, мм.

Минимальная и максимальная мощности пласта (Нт-т и Нтах) определяются по результатам маркшейдерских замеров этих величин в пределах выемочных полей (ярусов), отработанных соседними лавами в одном пласте с лавой, в которой должна применяться крепь, а также по данным разведочных скважин в пределах выемочного поля (яруса), предназначенного для отработки с применением выби­ раемого типоразмера крепи.

Величины опускания кровли hn и h3 определяются на соответ­ ствующих расстояниях от забоя Іп и 13 путем измерений высоты призабойного пространства в лаве, выбранной для применения крепи, или в соседних лавах, работающих на одном пласте с выше­ указанной. Измерение высоты рабочего пространства производится в средней части лавы, так как в этой части имеет место наибольшее опускание кровли. Величины опускания кровли определяются как разность между высотой призабойного пространства, измеренной в определенной точке на линии забоя после прохода выемочной машины, и высотами призабойного пространства, измеренными в той же точке, когда она по мере подвигания очистного забоя ока­ жется на расстояниях от забоя la vi 13:

hn —т — тп, мм; h3 — m — т3>мм,

где т — высота призабойного пространства на линии забоя, мм; тп и т3 — высоты призабойного пространства соответственно на

расстояниях от забоя Іп и /3, мм.

Измерение высоты призабойного пространства следует произ­ водить не менее чем в 10 циклах. Из полученных данных нужно исключить случайные величины и принять среднее значение остав­ шихся величин.

При введении крепи в новую лаву и отсутствии соседних лав с одинаковыми горно-геологическими условиями величины опуска­ ния кровли hn и h3 могут быть ориентировочно определены аналити­ ческим путем.

Для шахт Донецкого бассейна и им аналогичных согласно дан­ ным ДонУГИ

An = atfminZn> мм;

К = ^ - ^ т а х Д , ММ,

где а — коэффициент, учитывающий класс кровли; для пологих пластов принимается равным 0,040; 0,025 и 0,015 соответ­ ственно при I, II и III классах кровли по классификации ДонУГИ.

Величины Іп и 13 принимаются в метрах.

Для шахт Кузнецкого, Карагандинского, Подмосковного уголь­ ных бассейнов и им аналогичных, по данным ИГД им. А. А. Скочинского, ВНИМИ и других институтов, а следует принимать равным 0,05.

На крутых пластах величину сближения боковых пород следует принимать в 1,5—2 раза меньше, чем на пологих.

Запас раздвижности Ѳ на разгрузку крепи от давления пород при выводе ее из рабочего положения следует принимать в соответ­ ствии с эксплуатационно-техническими требованиями к механизи­ рованным крепям и выемочным комплексам оборудования, утвер­ жденным б. Госкомитетом по топливной промышленности при Гос­ плане СССР, равным не менее 30 мм на пластах мощностью до 0,8 м, не менее 40 мм на пластах мощностью 0,81 —1,2 мм и не менее 50 мм на пластах мощностью более 1,2 м.

Подставляя значения hn, h3и Ѳв уравнения (ІХ-1) и (ІХ-2) и про­

При правильном выборе типоразмера крепи должны соблюдаться

крепи с наиболее подходящими минимальной и максимальной кон­ структивными высотами. При этом следует иметь в виду, что при условии равенства минимальной конструктивной высоты М тіп до­

в крайних предельных положениях по раздвижности, и при случай­ ных отклонениях, принятых в расчете параметров, нормальный режим ее работы может быть нарушен.

Это особенно характерно для лав с крепкими боковыми породами, смятие которых на контактах с опорными поверхностями крепи почти не происходит.

Поэтому, во избежание работы крепи в крайних предельных положениях по раздвижности и с целью предотвращений нарушения нормального режима ее эксплуатации, желательно выбирать типо­ размеры с минимальной высотой как можно меньшей величины Л/тіп.д и максимальной высотой возможно большей величины М так.л.

Ниже приводится пример выбора типоразмера механизированной крепи для следующих условий: мощность пласта в пределах выемоч­ ного поля изменяется от 1,22 до 1,42 м, угол падения 8°, породы кровли I класса, средней устойчивости.

По горно-геологическим условиям в лаве может быть применена крепь М-87Э, которая выпускается серийно в двух типоразмерах. Расстояния от забоя до осей стоек в этой крепи составляют: мини­ мальное до передних стоек — 2,16, максимальное до задних стоек —

наиболее подходящим для указанных условий является I типоразмер, так как по сравнению со II типоразмером он обеспечивает больший запас раздвижности крепи при минимальной мощности пластай до­ статочный запас раздвижности при максимальной мощности пласта. Кроме того, вес и стоимость I типоразмера крепи меньше, чем II типо­ размера.

§ 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ

ВОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Механизированный комплекс оборудования очистного забоя со­ стоит из узкозахватной выемочной машины или струговой установки, забойного передвижного конвейера, механизированной крепи с на­ сосной станцией, электрооборудования и других машин и механизмов в зависимости от конкретных условий разработки угольных пластов. Указанное оборудование является металлоемким и дорогостоящим. Стоимость механизированного комплекса в 4—5 раз превышает стоимость оборудования очистного забоя, включающего комбайн, забойный конвейер и индивидуальную металлическую крепь, состо­ ящую из гидравлических стоек и металлических шарнирных верхняков.

Поэтому обязательным условием применения дорогостоящих механизированных комплексов должно быть достижение не только производственно-технического и социального эффекта (рост добычи угля, повышение производительности труда и коренное улучшение условий и безопасности труда), но и экономического эффекта, выра­ жающегося в снижении себестоимости добываемого угля.

Обеспечение высокой эффективности работы механизированных комплексов зависит от соответствия их конструктивной и техниче­ ской характеристик горно-геологическим условиям и правильной эксплуатации оборудования.

Эксплуатация механизированных комплексов должна осуще­ ствляться в соответствии с «Основными положениями применения механизированных комплексов в очистных забоях угольных шахт», утвержденными Министерством угольной промышленности СССР

22 апреля 1968 г.

С учетом результатов последних исследований и передового опыта эксплуатации механизированных комплексов Институтом горного дела им. А. А. Скочинского разработан новый проект «Основ­ ных положений применения механизированных комплексов в очи­ стных забоях угольных шахт», основное содержание которого изложено ниже.

При внедрении механизированных комплексов планирование горных работ, выбор способов вскрытия, схем подготовки, систем разработки, параметров выемочных полей и очистных забоев, а также другие необходимые технические решения должны осуществляться в соответствии с утвержденными Минуглепромом СССР «Технологи­ ческими схемами очистных и подготовительных работ».

Ввод в работу механизированных комплексов должен осуще­ ствляться по специальному проекту, разработанному под руковод­ ством главного инженера шахты, согласованному с бассейновым научно-исследовательским институтом и утвержденному главным инженером комбината или его заместителем.

Подготовленный к эксплуатации очистной забой (участок) с меха­ низированным комплексом должен приниматься комиссией под председательством представителя комбината.

Для внедрения комплексов должны выбираться забои, соответ­ ствующие по горно-геологическим и горнотехническим условиям технической характеристике комплекса.

Факторами, ограничивающими применение механизированных комплексов, являются следующие:

а) геологические нарушения в пределах выемочного поля (яруса), которые не могут быть преодолены механизированным комплексом данной конструкции (утонение пласта или разница между его мощностью и амплитудой сброса менее минимальной вынимаемой мощности пласта, предусмотренной технической харак­ теристикой комплекса, а вздутие пласта более его максимальной вынимаемой мощности, предусмотренной той же характеристикой);

б) газовыделение в забое, при котором современными способами дегазации и проветривания не может быть обеспечено содержание метана на исходящей струе забоя, допускаемое действующими «Пра­ вилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах»;

в) опасность пласта по внезапным выбросам угля и газа, а также суфлярным выделениям метана;

г) слабые почвы с сопротивлением вдавливанию менее предусмо­ тренного технической характеристикой крепи;

д) высокая и не поддающаяся дренажу обводненность забоя при водопритоках более 15 м3 в час.

При планировании нагрузки на комплексно-механизированный забой разрешается устанавливать:

а) для шахт, впервые применяющих механизированные ком­ плексы: на первый месяц работы — 85%, на второй месяц работы — 90% плановой нагрузки. Начиная с третьего месяца работы, планом должна устанавливаться полная расчетная нагрузка очистного забоя; б) шахты, имеющие опыт применения механизированных ком­ плексов, должны осваивать плановую нагрузку во втором месяце

работы комплекса в забое.

После освоения комплекса и достижения расчетной нагрузки следует предусматривать мероприятия, обеспечивающие дальнейшее увеличение нагрузки на очистной забой. При разработке этих меро­ приятий рекомендуется использовать утвержденную Минуглепромом

СССР «Методику изыскания резервов повышения надежности работы оборудования и нагрузки на лаву в конкретных условиях действу­ ющих шахт».

При определении плановой нагрузки на очистной забой необхо­ димо производить расчеты производительности труда, расхода мате­ риалов и амортизационных отчислений, подтверждающие снижение себестоимости угля и приведенных затрат (С + ЕК) при применении механизированного комплекса в данном очистном забое.

Должно быть сделано сопоставление фактических технико­ экономических показателей по шахте в целом (добыча угля,

производительность труда и себестоимость 1 т угля) до ввода данного механизированного комплекса в работу с соответствующими расчетными показателями, проектируемыми после ввода его в работу.

Ввод комплекса в работу осуществляется в том случае, если его применение обеспечивает улучшение технико-экономических пока­ зателей работы шахты и условий труда.

Ввод механизированного комплекса в работу осуществлять не позднее 30 дней с момента окончания поставки его на шахту.

За это время следует произвести на поверхности контрольную частичную сборку комплекса (на длину 10—15 м) для его опробова­ ния, ознакомления добычной комплексной бригады с конструкцией и работой комплекса, приемами безопасного обслуживания, доста­ вить оборудование в шахту и закончить его монтаж в очистном забое.

Перед спуском в шахту все элементы комплекса подвергаются тщательному осмотру и должны быть в полной исправности.

Смонтированный комплекс сдается руководством монтажно-нала­ дочного участка начальнику добычного участка и главному механику шахты после работы под нагрузкой в течение не менее 100 ч.

Составные части дорогостоящих комплексов, поступающих на шахту, а также резервные секции, гидродомкраты, гидростойки, вы­ емочные машины, конвейеры и другое оборудование должно храниться в закрытых помещениях. При этом должны быть приняты необходимые меры по консервации их и предохранению от коррозии и повреждений.

Перед началом монтажа шахта сдает механизированный комплекс по комплектовочной ведомости монтажно-наладочному участку.

Вцелях снижения трудоемкости, сокращения продолжительности

ирасходов на монтаж и демонтаж механизированных комплексов необходимо разрабатывать для конкретных горно-геологических условий технологию выполнения этих работ.

Рабочие и лица технического надзора, занятые на монтаже и де­

монтаже комплексов, должны быть ознакомлены с технологией и техникой безопасности выполнения работ.

При перемонтаже комплекса после отработки выемочного поля (яруса) или при перемещении его в другой забой по иным причинам оборудование должно подвергаться ревизии с участием представителя ремонтного предприятия, на котором будет производиться капиталь­ ный ремонт комплекса. К началу демонтажа составляется браковоч­ ная ведомость на узлы и элементы комплекса, подлежащие замене или ремонту.

Необходимо подвергать ревизии нижние и верхние основания, гидростойки, домкраты, гидрозамки, распределители, цепи и рештачный став конвейера и заменять все шланги, имеющие следы по­ вреждений, уплотнения гидростоек и штуцеров; на поверхность для детального осмотра и профилактического ремонта нужно выда­ вать насосную станцию и элементы гидросистемы. Выдачу на поверх­ ность металлоконструкций крепей производить только в необходимых случаях: при деформациях конструкций, которые устранить в шахте невозможно. До начала перемонтажа оборудования к новой монтаж­