книги из ГПНТБ / Попов В.Л. Новая механизированная крепь
.pdfОтмеченное 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
ков и до 3,0 |
mmJmuh при передвижке |
оснований щита; |
|
в |
отдельные моменты — когда производится распор сто |
||
ек |
соседних |
козырьков наблюдается |
поднятие кровли. |
Последнее обстоятельство указывает на то, что кровля
над |
лавой |
опускается не |
всей |
толщей, а |
расслаиваясь |
|
на отдельные пачки. |
|
|
|
|
||
4. |
Величина относительных |
горизонтальных |
смеще |
|||
ний |
пород |
в лаве при |
продолжительной |
(до |
24 час.) |
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
лась. Последнее |
обстоятельство привело |
к |
тому, что |
7 секций щита, |
работавшие в присечке и |
в |
запасном |
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
столбов — 530 м; |
длина лавы № 33 |
равна 51 |
м, |
лавы |
|||
№35 — 41 |
м. |
|
мощность |
пласта |
в |
столбе |
|
Средняя |
геологическая |
||||||
2,5 м, вынимаемая — 2,1 м. |
Мощность |
пласта |
на уча |
||||
стке непостоянна |
и колеблется от 3,3 |
м. у разрезной |
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-
5* В. Л. Попов |
6> |
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
крепью |
обслуживались |
одной бригадой численностью |
||
в среднем 23 |
человека: |
16 навалокрепилыциков, |
два |
|
слесаря, |
один |
бурильщик, один взрывник, один |
кре |
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
5* |
67 |
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
этом составила 1 мин. 52 сек., а максимальная— 19 мин. |
|
58 сек. Основной причиной значительных затрат вре |
|
мени на выдвижку козырьков явилась непроизводитель |
|
ная операция по подкапыванию |
башмаков гидростоек |
с затратой времени от 7 сек. до |
12 мин. и более. |
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