книги из ГПНТБ / Давидянц В.Т. Исследования проявлений горного давления в очистных забоях при новых видах крепей
.pdfИз восьми обрушений непосредственной кровли шесть про исходило через каждые 7,5 м продвижения лавы и два через 12—15,5 м.
Обрушение непосредственной кровли происходило после того, как крепь была передвинута по лаве на расстояние 60—70 м
от |
откаточного штрека. Обрушению предшествовало (за 20— |
30 |
мин.) незначительное потрескивание кровли в выработанном |
пространстве и осыпание небольших кусков породы. Обруше ние кровли происходило мгновенно, сопровождалось шумом и резким повышением давления воздуха; скорость движения воз
духа была столь значительной, что выдувала из лавы угольную пыль и даже срывала с голов каски.
Вторичные обрушения кровли происходили также мгновенно
исопровождались значительным повышением давления воздуха
впределах призабойного пространства. Перед обрушением за
40 мин. и после него в течение 20—30 мин. были слышны звуки, напоминающие стрельбу.
Кривые средних нагрузок на секции (см. рис. 46) показы вают, что в моменты обрушения, как правило, нагрузки на сек ции были минимальными. Максимальные нагрузки наблюда лись за 2—3 дня до обрушения кровли.
Для установления влияния выемки пласта на сдвижение зем ной поверхности и периода, через который сказывается выемка, были организованы специальные наблюдения на поверхности в районе ведения очистных работ лавы № 19.
Нивелировки на поверхности были произведены четыре раза (17/VII, 30/VII, 14/VIII и 6/X 1954 г.).
В этот период в результате влияния очистных работ, рас
положенных на глубине 174,2 м, земная поверхность в центре
мульды сдвижения опустилась на 150 |
мм. |
|
В результате анализа проведенных наблюдений установлено, |
||
что влияние очистных работ доходит |
до поверхности |
после |
подвигания лавы на 40—45 м или по |
времени — через |
30— |
40дней.
§3. Исследования на шахте № 40/43 «Кураховка»
треста Селидовуголь
На шахте № 40/43 «Кураховка»' исследования проводились с целью выяснения возможности применения крепи МПК (вы пуска 1954 г.) в условиях слабых и неустойчивых пород кровли.
Крепь МПК была смонтирована в 6-й северной лаве пла ста /д Вышележащего общей мощностью 1,3—1,4 м; рабочая
мощность пласта 1,15—1,20 м, угол падения 5—6°. Пласт
чистый, без прослойков, отнесен к негазовым и не опасным по
пыли.
При разработке пласта верхнюю пачку угля мощностью
7* |
99 |
0,15—0,20 м оставляли для поддержания весьма слабой непо
средственной кровли.
Непосредственной кровлей являлся слабый, неустойчивый глинистый сланец мощностью 1,5—2 я, выше залегал глини
стый сланец средней устойчивости мощностью 7—8 м, который
периодически переходил в 'песчаник, еще выше — известняк мощностью 0,7—1 я, и затем — водоносный песчаник мощностью до 23 я. В почве пласта залегал слабый глинистый сланец
мощностью 0,5—1 |
я, |
ниже — глинистый |
сланец мощностью |
|||||
2,5—3 я. |
лавы 81 |
я, |
глубина работ 195 я. |
Месторождение |
||||
Длина |
||||||||
сильно |
обводнено. |
Периодически, |
после |
подвигания |
лавы на |
|||
50—60 |
м, |
происходило |
обрушение |
основной |
кровли, |
что при |
водило к увеличению притока воды в лаве до 200—250 Л13/ч.
Над откаточным штреком оставляли целик трапециевидной формы размерами по простиранию 30—50 я, по падению 15— 25 я. Такая форма целика была принята с целью облегчения спуска воды из лавы. Над целиком выкладывали бутовую по лосу шириной 8—10 я, под вентиляционным штреком — буто вую полосу шириной 8 я.
До крепи МПК управление кровлей осуществляли способом частичной закладки. Призабойное пространство крепили рамами из трех деревянных стоек, подбиваемых под распил; третью стойку подбивали у забоя, которую выбивали перед проходом комбайна. Расстояние между рамами по падению 0,8 я. Мини
мальная |
ширина |
призабойного пространства |
2 м, |
максималь |
ная 3,6 |
я. |
в лаве до испытаний и в |
период |
испытаний |
Выемку угля |
крепи МПК производили комбайном «Донбасс» с глубиной захвата 1,6 м.
До применения МПК среднемесячное подвигание лавы со
ставляло 20—30 я. В октябре 1954 г. вследствие прорыва воды лава была завалена, а в марте 1955 г. — заново разрезана, и в апреле в ней начали монтаж крепи МПК- В призабойном про странстве. устанавливали секции крепи МПК вплотную одну
к другой. Временная крепь, устанавливавшаяся вслед за ком байном, состояла из двух стоек СДТ, подбиваемых под распил длиной 1,6 я (рис. 50).
Минимальная ширина призабойного пространства составляла 2,4 м, максимальная 4 я. Плотность крепи — 2,2 секции на
1 пог. я лавы.
Работы по монтажу секций крепи значительно усложнялись в силу ряда причин: обильного притока воды из кровли; не устойчивости кровли и слабой почвы; обрушения (при извлече нии призабойной крепи) оставляемой пачки угля в непосред ственной кровле; .неустойчивости секций крепи в результате обрушения над ними пород кровли, в особенности со стороны короткой консоли, обращенной в сторону выработанного про-
100
странства, и необходимости выкладки над секциями костров высотой 0,5—1 м.
Обрушение пачки оставляемого угля и непосредственной кровли во время 'Монтажа крепи потребовало установки сек ций вплотную к груди забоя. Это, в свою очередь, привело к необходимости удлинения консоли секции на 300 мм, так как при длине верхняка 2000 мм передвижник и комбайн под кон солью не размещались; при установке же секций на расстоянии 300 мм от забоя между концами консолей и грудью забоя про исходило высыпание оставляемой пачки угля и непосредствен ной кровли.
В связи с необходимостью выкладки костров под секциями (рис. 51) для предупреждения обрушения слабой кровли вы емка первого цикла и передвижение секций крепи длились на ■протяжении 20 суток.
К моменту окончания выемки первого цикла и передвижения
последних секций нижние секции оказались в нерабочем поло жении: 90 секций внедрились в почву на 150—300 мм, 65 сек
ций потеряли устойчивость в результате вывала породы над короткой консолью и на 53 секциях удлиняющие козырьки
были деформированы.
Во втором цикле передвижение секций еще более услож нилось. Секции потеряли устойчивость и настолько внедрялись
впочву, что для прохода передвижника потребовалась подрывка
почвы на 0,3—0,5 л; приток воды в лаве увеличился, что еще больше ухудшило состояние кровли и почвы.
После того как комбайн прошел по лаве 45 м и были пере двинуты 53 секции, 6 секций потеряли устойчивость и опроки
нулись длинной консолью на почву. Для установки этих секций
внормальное положение потребовалось подбить под длинную консоль каждой секции деревянные стойки и выложить над ними деревянные костры высотой до 2,1 л; при этом из-за крепи
было выпущено 35 вагонов породы.
Второй цикл был закончен также примерно через 20 суток. К этому времени большая часть установленных в лаве секций крепи потеряла свою устойчивость. Удлиняющие козырьки были деформированы, и порода между забоем и секциями крепи про сыпалась в призабойное пространство. Дальнейшее испытание в этих условиях было нецелесообразным, и крепь демонтиро вали.
Испытания крепи МИК на шахте № 40/43 «Кураховка» по казали ее непригодность для работы в условиях слабых не устойчивых пород кровли и слабой почвы.
§ 4. Исследования на шахте № 2 «Контарная»
треста Шахтерскантрацит
Исследования проявлений горного давления при работе крепи МПК новой модификации на шахте № 2 «Контарная» были про ведены в 11-й западной лаве.
101
Рис. 50. Паспорт крепления лавы при работе крепи МПК на
шахте № 40/43 «Кураховка»
Рис. 51. Обрушение кровли над секциями крепи МПК
102
Крепь МПК выпуска 1955 г. имела большую раздвижность, длина верхняка была увеличена и составляла 2300 мм, секция уширена на 300 мм за счет боковой 'направляющей лыжи. В ка честве временной крепи применяли стойки типа СДТ, шар нирно соединенные с металлическим верхняком.
Лава разрабатывала пласт антрацита /3 Алмазный рабочей мощностью 1,35—1,55 м, угол падения пласта 4—5°. Пласт состоит из двух пачек, разделенных прослойком .породы мощ ностью 0,03—0,15 м; прослоек вынимается вместе с пластом.
Уголь верхней пачки мощностью 0,65—0,85 м более крепкий, имеет прочный контакт с непосредственной кровлей. На кон такте верхней пачки с непосредственной кровлей имелась при суха мощностью 0,10—0,15 м, пропитанная пиритом. Нижняя пачка пласта — средней крепости.
По газообильности шахта отнесена к I категории, имеет место периодическое выделение метана.
Непосредственная кровля представлена двумя пачками пес
чано-глинистого сланца мощностью 3—6 м; нижняя пачка мощ ностью 1—2 м легко обрушается, верхняя — мощностью 2—4 м, более прочная, обрушается значительно позже. Выше залегает
крепкий, монолитный, устойчивый |
песчаник мощностью |
10— |
Г5 м и затем песчанистый сланец |
мощностью 10—22 м. |
По |
роды непосредственной кровли имеют ясно выраженный кли важ, направленный почти перпендикулярно к линии забоя.
Расстояние между кливажными трещинами колеблется от 2,5
до 5 м.
В почве пласта залегает слабый песчанистый сланец мощ ностью 0,4—0,6 м, ниже — монолитный крепкий кварцевый пес чаник мощностью 10—15 м.
Откаточный штрек проводится узким забоем с подрывкой почвы. С верхней стороны штрек охраняется целиком угля шириной 10—15 м. Над целиком оставался конвейерный просек, отделенный от выработанного пространства однорядной органкой и рядом деревянных костров.
Вентиляционный штрек проводили также с подрывкой почвы, при этом породу от подрывки использовали для выкладки буто вой полосы. Под бутовой полосой выкладывали ряд деревянных костров, ниже пробивали однорядную органку. Над вентиляци онным штреком оставляли целик шириной 15—20 м.
Длина лавы 94 м. Работы вели на глубине 320 м. Выемку производили комбайном «Донбасс» с глубиной захвата 1,45 м.
Организация работ в лаве была принята по графику один цикл
в сутки, две смены добычные и третья—ремонтно-подготови тельная. В ремонтную смену производили все работы по управ
лению кровлей.
До применения крепи МПК управление кровлей осущест вляли полным обрушением на деревянные кусты и костры из
рудничных рельсов.
103
Призабойное пространство крепили вслед за проходом ком байна рамами из двух деревянных стоек, устанавливаемых под распил длиной 2,3 м. Расстояние между рамами по падению 1,2—1,5 м. Около стойки, расположенной со стороны вырабо танного пространства, сразу после прохода комбайна подбивали
дополнительно четыре-пять стоек, которые образовывали куст
(рис. 52).
Рис. 52. Паспорт крепления лавы до применения крепи МПК на шахте № 2 «Контарная»
Во втором ряду кустов через каждые 3 м по падению вы
кладывали металлические костры, которые переносили за каж дым циклом.
Кровлю обрушали на второй ряд кустов. В этом случае металлические костры являлись дополнительной поддерживаю щей крепью, предохранявшей призабойное пространство от возможных обрушений кровли. Минимальная ширина призабой
ного пространства составляла 3,8 м, максимальная — 5,25 м.
Плотность призабойной крепи при максимальной ширине призабойного пространства составляла 1,9 стойки на 1 м2. Плотность крепи на 1 пог. м режущего ряда — 4 деревянные стойки и 0,33 металлического костра.
Расход леса на 1000 т очистной добычи до применения крепи МПК составил 25,3 л;3 (среднее за 6 месяцев).
104
При переходе на крепь МПК секции крепи в количестве 105 шт. устанавливали с 'боковыми направляющими лыжами.
Призабойное пространство лавы вслед за комбайном на участке изгиба конвейера крепили временной крепью, состоя щей из металлической стойки СДТ, шарнирно соединенной с металлическим верхняком. Временную крепь устанавливали через секцию.
Рис. 53. Паспорт крепления лавы при применении крепи МПК на шахте № 2 «Контарная»
Участки лавы в районе приводной головки конвейера (дли ной 4 м) и натяжной головки конвейера (длиной 5 м) крепили рамами из металлических стоек СДТ, установленных под рас пил (рис. 53).
Плотность крепи МПК— 1,34 секции на 1 пог. м лавы.
При работе с крепью МПК на комбайн был установлен
отрезной бар.
Выемку верхней (крепкой с включениями пирита) пачки антрацита производили при помощи взрывчатых веществ до
выемки комбайном.
Организация работ в лаве при крепи МПК также была по строена по графику один цикл в сутки с двумя сменами по
выемке угля; в третью смену производили передвижку остав шихся секций крепи в верхней части лавы и приводной головки конвейера.
105
Результаты исследований проявлений горного давления до применения крепи МПК
Для монтажа крепи МПК был проведен разрез, от которого начали работать двумя лавами: в западном направлении лаву крепили крепью МПК, в восточном — обычной крепью.
Изучение проявлений горного давления с обычной крепью
производили в средней части лавы с 25/X по 4/XI 1955 г. при
помощи индикаторных штанг, которые устанавливали в приза бойном пространстве на расстоянии 1 м одна от другой. Часто та замеров по каждой точке 10—15 мин.; во время прохода
комбайна, переноски костров и выбивки кустов замеры произ водили через 1—5 мин. От забоя до линии обрушения устанав
ливали четыре-пять штанг.
Полученные из измерений средние значения величин и ско ростей опускания кровли в пределах призабойного простран ства приведены в табл. 47.
Таблица 47
|
|
Расстояния от забоя, |
м |
|
|
Показатели |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0 |
Общее опускание кровли, |
мм . . , |
|
22 |
44 |
66 |
87 |
108 |
||||
Опускание кровли за период |
влия |
0,26 |
1,21 |
з.оо |
5,00 |
7,90 |
11,45 |
||||
ния процесса посадки, мм .... |
кров |
||||||||||
Средняя скорость опускания |
0,14 |
0,67 |
1,65 |
2,78 |
4,35 |
6,35 |
|||||
ли за период посадки, |
мм)ч . . . |
||||||||||
Максимальная скорость |
|
опускания |
0,27 |
1,31 |
2,39 |
5,21 |
8,10 |
14,35 |
|||
кровли за период посадки, мм1ч . |
|||||||||||
Опускание кровли за период влия |
9,5 |
8,0 |
7,6 |
7,4 |
4,1 |
2,7 |
|||||
ния выемки, |
мм |
•................... |
|
|
• |
||||||
Средняя скорость |
опускания |
кров |
|
|
|
|
|
|
|||
ли за период |
влияния |
выемки, |
1,90 |
1,60 |
1,52 |
1,48 |
0,82 |
0,55 |
|||
ММ)Ч . . . •.............................. |
|
|
опускания |
||||||||
Максимальная скорость |
|
|
|
|
|
|
|
||||
кровли за период влияния |
выем |
6,1 |
5,0 |
3,6 |
2,7 |
1,3 |
0,8 |
||||
ки, ММ.[ч...................................... |
|
|
|
|
пери |
||||||
Скорость опускания кровли.’ в |
|
|
|
|
|
|
|||||
оды отсутствия процессов по выем |
0,02 |
0,06 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,15 |
|||||
ке и управлению кровлей, мм!ч |
|||||||||||
Из данных табл. 47 видно, |
что |
скорости опускания кровли |
|||||||||
в период посадки |
(переноски |
костров) |
имеют минимальные |
значения у забоя и нарастают по направлению к границе при забойного пространства. На линии костров скорость опускания кровли резко увеличивается.
В пределах призабойного пространства максимальные ско рости опускания кровли примерно в 2 раза выше средних ско
ростей.
Максимальная скорость опускания кровли на границе при забойного пространства в период посадки почти в 100 раз пре
106
вышает средние скорости опускания кровли в периоды, когда
влаве производственных процессов не производилось. Влияние процесса посадки на поведение кровли сказывается
на участке 10—15 м ниже и выше наблюдаемого ряда.
Максимальные скорости опускания кровли отмечены в мо менты, когда производили переноску костров на расстоянии 3—5 м выше ряда наблюдаемых точек. Процесс посадки оказы вает влияние на поведение кровли в течение 1,5—2 час.
Влияние процесса выемки начинает сказываться при подходе комбайна к наблюдаемым точкам на расстояние 15 м. Макси мальное влияние выемки наблюдается в тот момент, когда ком
байн находится в 4 м выше наблюдаемой точки и прекращается
совсем, когда комбайн отходит на расстояние 12 м.
Приведенные в табл. 47 данные показывают также, что по ведение кровли в пределах призабойного пространства за пе
риод влияния выемки имеет иной характер по сравнению с по ведением кровли в период посадки. Во время выемки большее
увеличение скоростей опускания кровли наблюдается у забоя. Максимальная скорость опускания кровли у забоя в период выемки в 300 раз больше, чем в период, когда в лаве процес сов по выемке и управлению кровлей не производится.
Период пиковых скоростей опускания кровли незначителен и составляет 15—30 мин.; опускания кровли за это время незна
чительны, и заметных деформаций ее не наблюдается. Абсолют ные величины опускания кровли за этот период составляли
2—3 мм.
На рис. 54 приведены результаты измерений опускания кровли при посадке (переноске костров) и проходе комбайна.
Из рисунка видно, что процесс переноски костров начинает
влиять при выбивке их на расстоянии 15 м ниже от наблюдаемой точки. Максимальная скорость опускания наблюдается в мо мент выбивки костра, расположенного на расстоянии 5 м выше наблюдаемой точки. Затухание влияния процесса переноски костров происходит на расстоянии 15 м выше наблюдаемой
точки.
Период повышенных скоростей опускания кровли, связанный
с процессом посадки (переноски костров), длится около 2 час.
Результаты исследований проявлений горного давления при применении крепи МПК
Изучение проявлений горного давления в лаве с крепью
МПК производили с 7 октября по 1 декабря 1955 г. За это время было сделано 49 циклов (в октябре 19,3, в ноябре 29,7),
■подвигание лавы составило 71 м.
Измерения опускания кровли производили в пяти рядах (рис. 55). В каждом ряду было заложено по 30 пар точек,
107
замеры вели круглосуточно телескопическими штангами. Ча стота замеров была принята 2—4 часа.
Для изучения влияния основных производственных процес сов (выемки комбайном, передвижения секций крепи и посадки) на характер опускания кровли в пределах призабойного про странства закладывали специальные пары точек, на которых
производили измерения при помощи индикаторных штанг с це ной деления 0,01 мм; частота замеров по каждой штанге была принята 10—15 мин., а в отдельные периоды 1—5 мин.
Для измерения нагрузок на секции крепи МПК были исполь зованы 15 измерительных оснований крепи МПК и пять съем ных измерительных подставок (см. рис. 40).
Для снятия отсчетов по динамометрам применяли электрон ные измерительные станции ЭИ-1.
Измерительный комплект состоит из динамометра, генера тора переменного напряжения, компенсатора дебаланса (на рушения равновесия моста) и нуль-индикатора. Генератор переменного напряжения, компенсатор дебаланса и нуль-инди катор конструктивно объединены в один переносный приборэлектронную станцию ЭИ-1.
108