книги из ГПНТБ / Попов В.Л. Новая механизированная крепь

Отмеченное обстоятельство не влияло1 на ухудшение работы стоек, поэтому при конструировании новых сто­ ек можно рекомендовать величину первоначального рас­ пора стоек в 10—11 т или 15 tJm2.

Рис. 27. Зажатие перекрытий крепи «Мое- --

басс-1»

Максимальная величина нагрузок в отдельные пе­ риоды соответствовала расчетной — 35 т. Во время выдвижки козырьков происходит перераспределение на­ грузок, т. е. при разгрузке соседних козырьков нагрузки на измеряемую стойку возрастают. Процесс взрывания шпуров приводит к снижению нагрузок на стойки.

2. Величина просадки стоек в течение цикла незна­ чительна и не превышает 15 jkjk; кроме того, чем выше средняя нагрузка за цикл на стойку, тем больше эта величина.

59

3. В рабочем пространстве щитовой лавы кровля не­ прерывно опускается со скоростью 0,01—0,02 мм/мин,

возрастая до 0,1 мм/мин и выше при выдвижке козырь­

Последнее обстоятельство указывает на то, что кровля

остановке очистного забоя, измеренная при помощи от­ веса, укрепленного в кровле, составила 10—20 мм-, на­

правление смещения отвеса совпадало с направлением

движения очистного забоя. Поскольку абсолютное сме­ щение кровли нельзя было измерить, возможно, что в данном случае имело место сдвижение верхних слоев почвы, состоящих из пластичных глин в сторону вы­ работанного пространства под выжимающим действием массива угля.

После взрывания по углю часто наблюдались случаи сползания башмаков гидростоек вместе с верхним сло­ ем почвы на 100—200 мм к груди забоя,

5.При наличии в почве пласта глин вдавливание башмаков стоек было незначительным и не превышало 18 мм, однако при появлении в почве пласта песков, величина вдавливания увеличивалась до 250 мм.

6.Усилие на передвижку оснований щита, по мано­ метрам, встроенными в поршневые полости гидроприво­

дов, составило в среднем 5 т!пог. м длины щита, имея

колебания от 1,25 до 8,5 т1пог. м.

7.Усилия на выдвижку козырьков, по показаниям манометров, встроенных, в штоковые части гидроприво­ дов, достигали 12,2 т.

8.Проведенные наблюдения за деформацией масси­ ва угля впереди очистного забоя, осуществленные путем замера расстояний между реперами, заделанными в

толщу угольного массива, выявили волнообразные ко­ лебания толщи угольного пласта в зависимости от време­

ни и подвигания забоя, причем по мере приближения за­

боя к точке замера амплитуда колебаний увеличивалась. 9. При работе крепи типа «Мосбасс» устойчивость при обнажении кровли значительно выше, чем при рабо-

60

те крепей типа «Щ» в аналогичных условиях это объяс­ няется главным образом большей скоростью подвигания очистной линии забоя и применением гидравлических стоек постоянного сопротивления.

Рис. 28. Обрез кровли в щитовой лаве

Однако и в рассматриваемых условиях призабойная кровля нарушалась трещинами обреза (рис. 28) и не­ большими отслоениями сразу же после выдвижки ко­

зырьков. Следовательно, данная крепь не использует несущей способности самих пород кровли, а предпола­ гает их систематический обрез у груди забоя; роль под­ держивающей части крепи сводится главным образом к воспрепятствованию проникновения в рабочее прост­

ранство отделившихся от массива пород кровли.

При изучении устойчивости обнажений отдельно ис­ следовался вопрос о так называемом «топтании» кров­ ли. Характерной чертой механизированных передвиж­ ных крепей в отличие от обычных деревянных является то, что эти крепи по мере выемки угля должны быть перемещены с прежнего места установки на новое. Та­ кое перемещение обычно сопровождается следующей картиной взаимодействия крепи с породами кровли: рас-

пор крепи, нагружение ее породами кровли и восприя­ тие ею этой нагрузки, разгрузка крепи, горизонтальное перемещение и распор крепи на новом участке кровли.

61

Самым опасным и существенным из комплекса этих опе­ раций является разгрузка и горизонтальное перемеще­

ние крепи, так как разрушенные в контакте крепи с кровлей нижние слои пород при разгрузке следуют за крепью и препятствуют нормальной ее передвижке.

Рис. 29. Отслоение нижних пачек пород кровли

Такое попеременное воздействие крепи на кровлю и называется «топтанием».

Для проверки склонности пород кровли на участке

щитовой лавы к «топтанию» были проделаны, следую­ щие эксперименты: после того, как козырек был пере­ двинут и стойка расперта, искусственно снова снимался распор и козырек опускался: при этом следом за ним опускалась пачка пород кровли, представленной углем толщиной 20—30 см (рис. 29). Иногда такая пачка от­ слаивалась после двухкратного распора и разгрузки стойки. Во время работы крепи при выдвижке козырь­

ков и их разгрузке также обычно отслаивалась «растоп­ танная» нижняя пачка пород кровли.

10. Несмотря на высокое сопротивление гидравличе­ ских стоек постоянного сопротивления, отжим угля име­ ет место как при передвижке оснований, так и при вы­

движке .козырьков, хотя его влияние проявлялось в меньшей степени, чем при работе щита Щ-54 на этой

же шахте.

62

II. Замеры величины уплотнения обрушенной поро­ ды показали, что реакция усилий на передвижку осно­ ваний крепи воспринимается главным образом обрушен­ ными породами кровли, удельный вес случаев и вели­ чин отхода перекрытий в сторону завала при передвиж­

ке оснований даже при разгруженных опорных стойках практически невелик.

Приведенная выше (см. рис. 25) фотография обру­ шенных пород в завале указывает на достаточную плот­ ность его, чтобы обеспечивать надежную опору для дви­

жения крепи. Делались также попытки пробить обру­ шенные породы в межсекционные зазоры ломом, однако всякий раз лом встречал сильное сопротивление со сто­ роны обрушенных пород.

12. Наряду с наблюдениями в шахте производились измерения опускания дневной поверхности над лавой путем нивелировки, для чего при помощи 56 реперов

были заложены семь продольных и восемь поперечных профильных линий.

Наблюдения за опусканием проводились ежесуточно с 1 октября по 20 ноября.

Результаты наблюдений и нивелировок показали сле­ дующее:

а) оседание поверхности в центральной части муль­ ды опережает линию забоя на 15—20 м. Угол оседания пород составил 68—70°;

б) средняя скорость сдвижения пород, отнесенная ко всему периоду работы лавы, равна 28 мм]сутки', наи­

большая скорость оседания — 200 мм1сутки имеет ме­ сто в точках поверхности, отстающих от проекции ли­

нии забоя на 3—5 ж; в) максимальное оседание пород над лавой в тече­

ние 37 дней достигло 1,74 ж;

г) видимые трещины опережают линию забоя на

15—20 м и обращены выпуклостью в сторону движения лавы;

д) появление новой трещины на поверхности зафик­ сировано после 2—3 передвижек козырьков в лаве;

е) расстояние между соседними трещинами равно

2—3 м, но впоследствии между ними появлялись отрез­ ки новых трещин, которые пересекались с ранее появив­ шимися;

63

ж) после остановки крепи появления впереди тре­ щин не наблюдалось;

з) в мульде оседания наблюдались сжатия в виде вспучивания почвы.

Результаты промышленных испытаний крепи «Мос­ басс-1» были признаны успешными. На их основе ре­

шено было учесть выявленные конструктивные недо­ статки и изготовить партию новых крепей на длину лав 50 м, а имеющийся комплект крепи «Мосбасс-1» от­ ремонтировать и продолжить его эксплуатацию на этой же шахте; для чего на юго-восточном крыле в районе

охранного целика была нарезана лава № 45, имевшая фронт работ по столбу 17 и 5 м в присечке с длиной столба 240 м. Горногеологические условия — аналогич­ ные лаве № 43.

В новом столбе крепь была смонтирована и пущена

вработу 18 февраля 1958 г. и проработала до 25 июля. Достигнутые основные технико-экономические пока­

затели приведены в табл. 1, данные которой показывают

некоторое снижение результатов работы крепи по сравнению с работой в лаве 43. Основными причинами явились: уменьшение фронта работ, увеличение непола­ док с гидросистемой и затруднения при движении щита через запасный штрек, почва которого сильно вспучива­

штреке, были отсоединены и демонтированы в июне, по­ этому в дальнейшем крепь имела фронт работ в 17 м. Одновременно с укорачиванием были заменены старые гидрораспределители на новые по типу примененных в крепи «Мосбасс-2». Эксплуатация крепи «Мосбасс-1»

была закончена 25 июля, пройдя 215.5 м. Остальной уча­ сток был отработан с деревянной крепью. Основной при­ чиной остановки работы крепи явилось то обстоятель­ ство, что к концу вые?лочного столба мощность пласта уменьшилась до 2 м, почва стала слабой, башмаки стоек вдавливались в почву, но не втягивались, так как все пружины были поломаны, гидросистема сильно износилась: часто рвались шланги, подтекали запорные

краны.

После демонтажа крепь была отремонтирована и

смонтирована в новой лаве № 47. Монтаж был закончен 31 октября 1958 г.

64

§ 11. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ КРЕПИ «МОСБАСС-2» НА ШАХТЕ № 66

ТРЕСТА КАЛИНИНУГОЛЬ

Первый участок с крепью «Мосбасс-2» на шахте № 66 был расположен в юго-восточной части шахтного поля, где тремя выемочными штреками были подготовлены

Рис. 30. План горных работ участка с крепью «Мосбасс-2» ла шахте № 66 треста Калининуголь

два столба спаренных лав № 33—35 (рис. 30). Длина

сбойки до 1,1 м у 9 восточного главного откаточного штрека, что видно на продольном разрезе по сборному штреку № 35 (рис. 31).

Угольный пласт в верхней части имеет прослоек по­ роды мощностью до 0,02 м и прослоек колчедана мощ­ ностью до 0,01 м. Уголь пласта средней крепости. В верхней части пласта оставляется предохранительная

пачка угля.

Непосредственно над пластом залегает песчаная гли­ на средней крепости мощностью от 0,5 до 2,7 м, но в

160 м от главного откаточного штрека слой глины вы­ клинивается и непосредственно над углем залегают пески. Выше слоя глины залегает пропласток угля мощ-

ностью от 0,3 до 0,5 м,

который в 280 м от глав­ ного откаточного штрека выклинивается. Над про­ пластком угля на протя­ жении всего столба зале­ гает слой мелкозерни­ стых, местами обводнен­ ных песков мощностью

до 8,5 м.

Первый слой извест­ няков залегает на рас­ стоянии 12—13 м выше пласта угля и имеет мощ­ ность до 1,5 м, над кото­ рым залегает слой глины мощностью до 3,6 м и второй слой известняка мощностью 2,3 м.

Непосредственная кровля пласта оценивает­ ся как средней устойчи­ вости, но легко обрушающаяся.

Непосредственно под углем залегает плотная

серая глина мощностью до 1,3 м и далее извест­

няки, легко поглощаю­

щие воду, мощностью до 30 м.. Почва недующая.

Гипсометрия подошвы

пласта на участке отно­ сительно спокойная. В

целом горногеологические условия эксплуатации крепи «Мосбасс-2» на этой шахте менее благо­ приятны, чем при испы­ тании крепи «Мосбасс-1» на шахте № 4, главным образом, вследствие зна­

чительной длины лав,

66

трудности поддержания сопряжения лав со сборным штреком, меньшей вынимаемой мощности пласта и ме­ нее устойчивой кровли.

Отработка выемочных столбов лав № 33—35 была начата с обычной деревянной крепью. После поступле­ ния щитовых крепей на шахту было начато проведение монтажной камеры для лавы № 33 в 52 .и от оконтуровочной сбойки и для лавы № 35 — в 62 м.

Монтаж крепи начался с доставки деталей в шахту. На монтаже были заняты 2 бригады по 6 человек каж­

дая. Доставка частей по выработкам, в том числе и по монтажной камере, производилась на платформах акку­

муляторными электровозами; разгрузка велась вручную.

Поднятие перекрытий с прикрепленными к ним ко­

зырьками производилось подъемной талью. Последовательность операций по монтажу была

аналогична примененной на шахте № 4. Время, затра­ чиваемое на операцию по установке перекрытия с ко­

зырьком и навеске гидростойки, составило 30—36 мин. На прокладку трубопроводов и присоединение шлангов было затрачено двое суток.

При монтаже щитов выявилось неудовлетворительное качество их изготовления, недостаточная взаимозаменя­

емость однотипных деталей, что вызывало затруднения

при монтаже.

С 12 февраля началось опробование работы отдель­ ных узлов гидросистемы; к этому моменту очистной забой лавы с деревянной крепью подошел к монтажной

камере на 5—7 м, в связи с чем в ней усилилось давле­ ние горных пород на крепь: верхняки рам монтажной камеры сильно прогнуло и поломало, а гидростойки, не заполненные предварительно маслом, на 30—40 см

вдавило в почву, что затруднило быстрый выход щита из камеры.

При эксплуатации обе лавы с механизированной

пильщик, два люковых. Организация труда на участке была построена из расчета выполнения двух циклов в сутки при спаренной работе лав. При такой организа­ ции труда подготовительные работы по бурению, заря­

жанию шпуров и передвижке оснований в одной лаве

совмещались во времени с навалкой угля и выдвижкой козырьков в другой лаве. Применяемая организация труда сокращала непроизводительные простои и обеспе­

чивала необходимый резерв времени, однако очистной

фронт в этом случае использовался только наполовину.

Данные хронометражных наблюдений за работой девяти смен показали, что средняя длительность каждой ■смены составила 7 час. 24 мин., при этом на основные ■операции затрачивалось 3 час. 07 мин., или 41,5%, на вспомогательные —0 час. 35 мин., или 8,0%, и на простои по различным причинам 3 час. 42 мин., причем главными из них явились аварии с доставочными меха­ низмами.

Работа лав не обеспечивала выполнения двух циклов

в сутки. Имели место частые случаи, когда бригада выгружала весь уголь из забоя и оставляла не выдви­ нутыми большое количество козырьков. Наблюдались также такие случаи, когда бригада кончала работу в

одной лаве за 1—1,5 часа до конца смены, но не при­

ступала к работе в соседней лаве, что объяснялось относительно высокой трудоемкостью работ по извлече­ нию башмаков стоек при их переносе.

Исполнительный график работы участка за 7 суток приведен на рис. 32.

Данные наблюдений за выдвижкой козырьков пока­

зывают, что средняя длительность операций составила 5 мин., причем на основные операции по выдвижке было затрачено 3 мин. 22 сек., а на вспомогательные— 1 мин. ■38 сек. Минимальная продолжительность операций при

Технико-экономические показатели работы щитового участка за период с марта по июнь 1958 г. приведены в табл. 2, из которой видно, что даже при значительных недостатках конструкции отдельных узлов щитов, вызы­

вавших большое количество простоев, показатели яв­

ляются достаточно высокими, особенно в первые месяцы работы щита. Обращает на себя внимание недопустимо высокий расход масла, что объясняется неудовлетвори­

тельным качеством изготовления щита.

68