книги из ГПНТБ / Давидянц В.Т. Исследования проявлений горного давления в очистных забоях при новых видах крепей
.pdfТаблица 20
Показатели
Средняя величина опускания кров ли за период влияния процесса выемки, мм:
при первом проходе комбайна . при втором проходе комбайна .
Средняя скорость опускания кровли за период влияния процесса вы емки, мм/ч:
|
|
о |
|
|
Расстояние от забоя, |
м |
||
S А В О |
|
|||||||
а |
н |
|
«5 |
|
|
|
|
|
5 |
о |
к 3” |
|
|
|
|
|
|
О ° я |
- |
|
1 |
1 |
|
|
||
S я |
я та |
|
|
|
||||
о |
Л |
05 |
и |
0 |
|
2 |
3 |
4 |
2 |
Ч |
S о |
|
|||||
“•о |
к |
4> |
|
|
|
|
|
|
с |
Н |
СО |
СГ |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
6,1 |
6,0 |
5.2 |
4,6 |
— |
||
|
1.4 |
7,3 |
6,3 |
5,3 |
|
при первом проходе комбайна |
1,6 |
3,8 |
3,7 |
3,3 |
3,3 |
|
||||||
при втором проходе комбайна . |
1.4 |
5,2 |
4,5. |
3,8 |
|
|||||||
Максимальная величина |
опускания |
|
|
|
|
|
|
|||||
кровли за период |
|
влияния |
про |
|
|
|
|
|
|
|||
цесса выемки, мм: |
|
комбайна |
|
14,0 |
12,0 |
8,0 |
|
— |
||||
при первом |
проходе |
|
5,0 |
|||||||||
при втором проходе комбайна . |
|
12,0 |
8,0 |
5,5 |
|
|||||||
Максимальная |
скорость |
опускания |
|
|
|
|
|
|
||||
кровли за период |
|
влияния |
про |
|
|
|
|
|
|
|||
цесса выемки, мм/ч: |
комбайна , |
— |
8,2 |
7,1 |
4,7 |
|
|
|||||
при первом проходе |
3,9 |
_ |
||||||||||
при втором проходе комбайна |
|
9,2 |
6,2 |
4,2 |
||||||||
Средняя величина опускания |
кров |
|
|
|
|
|
|
|||||
ли за период |
влияния |
процесса |
1,5 |
3,2 |
5,2 |
6,3 |
— |
— |
||||
посадки, мм . |
|
. . |
• |
•................ |
|
|
||||||
Средняя скорость опускания |
кров |
|
|
|
|
|
|
|||||
ли за период |
|
влияния |
процесса |
1,5 |
2,1 |
3,4 |
4,1 |
— |
— |
|||
посадки, мм/ч........................... |
|
|
|
|
||||||||
Максимальная |
величина |
опускания |
|
|
|
|
|
|
||||
кровли за период |
|
влияния |
про |
1,5 |
4,0 |
9,0 |
12,0 |
— |
— |
|||
цесса посадки, |
мм....................... |
|
|
|
||||||||
Максимальная скорость |
опускания |
|
|
|
|
|
|
|||||
кровли за период |
влияния |
про |
1.5 |
2,6 |
6,0 |
8,0 |
|
— |
||||
цесса посадки, мм/ч................... |
|
|
— |
|||||||||
Средняя податливость стоек ГС, мм: |
1.6 |
— |
4,0 |
5,1 |
|
|
||||||
при первом проходе комбайна . |
4,0 |
|
||||||||||
при втором проходе комбайна . |
1,4 |
|
6,0 |
5,0 |
|
|||||||
Средняя нагрузка на |
одну |
стойку |
— |
— |
19,0 |
19,0 |
19,0 |
19,0 |
||||
ГС, |
т-...................................... |
|
|
|||||||||
Средняя нагрузка на |
одну |
стойку |
— |
— |
— |
20,0 |
25,0 |
28,0 |
||||
ОКУ, т.................................. |
|
|
|
|
на |
одну |
||||||
Максимальная |
нагрузка |
— |
— |
|
52,0 |
73,0 |
98,0, |
|||||
стойку ОКУ, |
т........................... |
|
|
|
|
— |
||||||
Средняя нагрузка |
на I |
пог. |
м ре |
— |
— |
— |
20,0 |
25,0 |
28,0 |
|||
жущего ряда, |
т.......................... |
|
|
|
. |
39
к
|
|
я |
WJV ‘чхэоа |
010)0: ОО^ООЮ — О |
|
сч |
|
X |
-HlTlBtfOU |
COCO — IDLQCOCO7 |
|
|
X |
||||
|
|
ч |
|
|
|
СО |
|
«з . |
|
|
|
о |
и м |
|
|
||
СТ |
|
|
|||
S |
XU |
|
|||
|
х |
с |
— ЮсоиООСЧЮЮЮ |
||
S |
ак |
||||
Ч |
‘eheXJjeh |
CNcO^xfCDiOCib-b* |
|||
ч |
4) |
М |
|
|
|
О |
|
|
|||
\о |
|
XU ‘иягвэ |
|
||
03 |
|
|
|
н•011 гоибэи ЕЕ ИЯ XJCOOJ’tS-OOCO -ekdJEH хэойийц — СО — — CN СМ CM CN
|
к |
___ |
|
я |
_______ |
|
я |
|
|
3 |
|
|
ч |
|
3 4 |
м |
1 |
с и |
|
|
№ |
М а к |
|
л'г ‘чхэоа
-иь-хегои
хи
•EMsXddBH
Ш ’ИЯТТВЭ
-ои гоийэи ее ия
-sXdjBH хэойибу
w
|
|
я |
hw ‘чхэоа |
|
|
|
X |
-И1ГХВЕ011 |
|
|
|
ч |
||
|
|
|
||
|
|
я |
|
|
|
р |
с и м |
1U |
|
|
|
к |
||
|
|
а |
‘EMsXdJBH |
|
|
|
М |
|
|
|
|
|
IU ‘ИЯ1ГВЭ |
|
|
|
-ОН гоибэи ЕЕ ИМ |
||
|
|
-еЛсйвн хэойибц |
||
стойки |
|
а |
ww ‘чхэоа |
|
|
я |
|||
|
J3 |
-ML'XBtfOU |
||
|
|
я |
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
S |
|
|
е |
2 |
X |
|
|
о |
XU |
|||
осадочны |
№ 3 |
|||
я |
‘еяЕАдлвн |
|||
|
|
|||
|
|
|
Ш ‘ИМГЕЭ |
|
П |
|
-ou irondau be ия |
||
|
|
|
•cXdJBH laodndu
к
яww 'чхэоа
!-И1ГХВ1Г0П
|
|
. |
. |
31 |
X |
|
IU |
У |
|
||
№ |
S |
‘bmeXHjbh |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
ги |
‘ияоэ |
|
«ои гоибаи вс ия |
||
|
-sXdJBH loodHdu |
||
|
к |
WW ‘Ч1Э08 |
|
|
я |
||
|
|
-HlfXBtfOU |
|
|
я |
|
|
о |
X |
|
XU |
|
я |
|
|
|
‘BMEXdjEB |
||
|
S |
|
|
|
-on |
XU ‘ИЯ1ГЕ? |
|
|
vondan ее ия |
-EXdjBH loodndi]
уинэвоигдви шгяип
CO — СЧ 00 о — | |
I |
I |
|
г- ю |
1 |
1 |
1 |
О —• О CTiCO b- |
I |
IO |
|
DI GO Ю 7 О Г- |
1 |
1 |
CD |
bWdDOb I |
[ |
I |
|
— di di di с? |
1 |
1 |
1 |
СЧСО — 7D-D1C0O4
ЮЮО — CO 00 О 7 О
DDCNDb- —< b- CO
—— — — Di Di —
—7 — b- CO — — 7 QO -и w — О Ф тГ Сч 7
1OCDC4LQ’—> 7 7 CO CD (MDWOODClODD
C 7 M O s Ю О
— CO — — ОСЧ CO
О7 CO 7 iQ b- O> 1 —
— 77 |
CO 7 CO |
|
7 |
|
co О CD Ю Ю О DI co |
! |
|||
— CO CO CO 7 7 О O’ : |
||||
— CO |
—DDOD |
|||
—■ |
— — CO |
|||
DOCCNCN | |
DOW |
|||
co 04 |
to 1 |
CO |
|
7 |
CD — GO 7 CM— | |
I |
| |
||
— GO l"~ |
—1 GO >- |
1 |
1 |
1 |
1 1 1
МСО7ЮФЬ-' CN CO 1—< W"1 r««4
Величины опускания кровли за время влияния процесса посадки возра стают по мере удаления от забоя.
Максимальные скоро сти на границе приза
бойного пространства в 2 раза больше, чем сред
ние, у забоя они пример
но одинаковы. В период влияния процесса посад ки средние скорости опус кания кровли всего в 2— 2,5 раза превышают ско
рости, имевшие место в
периоды, когда выемка и
посадка не производи лись. Опускание кровли
впериод влияния про
цесса выемки составляет
всреднем 28,2% общего опускания кровли в при
забойном пространстве, а
впериод процесса посад
ки— всего лишь 9,4%-
Нагрузки на стойки ГС составляли в среднем 19 т при проектной 20 т. Разброс нагрузок на стой ки ГС составлял до 3 т.
Характер нагружения посадочных стоек приве ден в табл. 21, из данных
которой видно, что при рост нагрузки в период посадки составлял в сред
нем 19 т и изменялся в пределах 6—32 т. Мак симальный прирост на грузки за период влияния посадки на одну поса дочную стойку составил 58 т, средний прирост на грузки на одну стойку составлял 30—35% мак
симально воспринимаемой нагрузки.
40
Расстояние, п по падению по восстанию
Расст ояние, n » o ip tf3 H c .
Рис. 18. Характер работы посадочных стоек ОКУ совместно с гидравлическими стойками ГС в 5-й западной лаве
Рис. 19. Образование трещин в призабойном простран
стве 5-й западной лавы
42
Средняя нагрузка на посадочную стойку составила 60 т и изменялась в пределах от 21 до 95 т, максимальная нагрузка составляла 109 т. В период наблюдений было установлено, что нагрузку до 40 т воспринимали 74% посадочных стоек, осталь ные имели нагрузки свыше 40 т; нагрузки свыше 100 т были зафиксированы на трех стойках.
Данные, табл. 21 показывают также, что податливость по
садочных стоек была не одинаковой. Средняя податливость составила 20 мм и изменялась от 6 до 32 мм, максимальная податливость, составившая 74 мм, была зафиксирована при на грузке 48 т. Предварительный распор стоек ОКУ в период их установки составлял 3—5 т. Начало податливости отмечалось при нагрузках 10—15 т. Податливость происходила плавно и только в. отдельных случаях имела скачкообразный характер; в этих случаях за одну разгрузку’ податливость стойки состав ляла 3—5 мм и крепь теряла контакт с кровлей. Характер ра боты посадочных стоек ОКУ приведен на рис. 18.
Наблюдениями установлено, что периодически, через каж дые два-три цикла, у забоя образовывались трещины, которые затем развивались в заколы. В отдельных случаях на рас стоянии 3—4 м от забоя блоки смещались на 50—100 мм от носительно друг друга. Расстояние между заколами было 1— 2 м. Обрушение кровли происходило нерегулярно. Длина за висающей консоли за посадочными стойками изменялась от 2 до 4 м (рис. 19). После обрушения кровли нарушений ее сплошности в призабойном пространстве не наблюдалось.
Наблюдениями установлены периоды более интенсивного опу скания кровли и нагрузок на крепь, повторяющиеся через семь-
восемь циклов или 14—16 м. В эти периоды опускание кровли
в призабойном пространстве увеличивалось. Нагрузки на поса дочные стойки и их податливость также заметно увеличивались по сравнению с предшествующими циклами. Наблюдениями установлено, что в эти периоды происходило обрушение вышеле жащей толщи мощностью, достаточной для предотвращения проявлений вторичных осадок. Такие обрушения происходили
через 14—16 м.
Описанный характер поведения кровли не осложнял работ
по выемке и управлению кровлей и креплению.
Глава II
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ КРЕПЛЕНИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ
ОРГАННОЙ КРЕПЬЮ МОК
Исследования проявлений горного давления при работе ме ханизированной органной крепи (органных стенок) МОК были
проведены в 1954 г. на шахте № 5—6 им. Димитрова треста Крас-
иоармейскуголь в 10-й северной лаве пласта /- Толстого, под ру
ководством Костина Д. И.
Пласт имеет рабочую мощность 1,15—1,2 м. Верхняя пачка угля мощностью 0,1 м, для отделения которой применяют отрез ной бар, наиболее крепкая. Выше пласта залегает слабый угли сто-глинистый сланец мощностью 0,08—0,23 м, обрушающийся вслед за выемкой угля.
Непосредственной кровлей . пласта являются глинистые сланцы 'Мощностью до 4 м средней устойчивости, разделенные на шесть слоев различной мощности и неоднородной структуры. Выше залегает толща песчанистого сланца средней устойчи
вости .мощностью 10—11 м. |
1 |
Движение толщи песчанистого сланца отмечено на расстоя нии 25—30 м от забоя, однако оно не сопровождалось увели чением интенсивности опускания и давления кровли.
Выше песчанистого сланца залегает толща песчаников мощ ностью до 23 м. Движение песчаника происходит в выработан
ном пространстве на значительном расстоянии от забоя |
(100 м). |
|
В почве пласта залегает толща глинистого |
сланца |
(«куче- |
рявчик») мощностью до 2,5 м, которая при |
обводнении пу |
чится и становится неустойчивой. Угол падения пласта 10—14°. Длина лавы за время испытаний колебалась в пределах 82— 105 м. Глубина работ 325 м. По газообильности шахта отне сена к I категории, по пыли — к числу шахт, опасных по пыли.
До применения МОК управление кровлей в лаве осущест вляли частичной закладкой с выкладкой бутовых полос шири
ной 5—6 м. Породу для бутовых полос добывали в шести бутовых штреках.
44
Призабойное пространство крепили стойками СГК-2 и шар
нирными |
верхняками М-31. |
призабойного |
пространства |
|||
При |
|
минимальной |
ширине |
|||
(2,1 м) |
машинная дорога у забоя перекрывалась третьим кон |
|||||
сольным |
верхняком; при |
максимальной ширине призабойного |
||||
|
|
|
пространства (3,55 м) по прости |
|||
|
|
|
ранию устанавливали четыре ме |
|||
|
|
|
таллические |
стойки |
под четыре |
|
|
|
|
шарнирных верхняка; пятый верх |
|||
|
|
|
них навешивали консольно. Рассто |
|||
|
|
|
яние между рамами по падению |
|||
|
|
|
было |
принято |
0,9 м. |
Между верх |
няками и кровлей подкладывали деревянные затяжки из обаполов.
Рис. 20. Паспорт крепления |
Рис. 21. Схема установки шариковых |
||
лавы крепью МОК на шах |
динамометров на крепь МОК: |
||
те № 5—6 им. Димитрова |
/ — корпус |
динамометра; |
2 — шарики ди |
|
аамометра; |
3 — пластинка |
динамометра: |
|
7 -спальная |
плита; 5--ребра жесткости |
|
|
|
плиты |
|
Кроме того, призабойное пространство отделяли от выра
ботанного рядом деревянных стоек, подбиваемых под распил
длиной 1,2 м. Расстояние между стойками по падению состав
ляло 0,9 м.
При применении МОК управление кровлей осуществляли способом полного обрушения. Вначале устанавливали 59, а за
тем, по мере увеличения длины лавы, 75 |
стенок |
МОК. |
||
С переходом на управление кровлей полным обрушением |
||||
расположение призабойной крепи |
было |
несколько |
изменено |
|
(рис. 20). Плотность призабойной |
крепи |
при |
максимальной |
|
ширине призабойного пространства |
составила |
1,1 |
стойки на |
|
1 м2, режущей — 0,8 стенки на 1 пог. м лавы. |
|
|
||
Выемку угля как до применения, так |
и при применении |
45
МОК производили комбайном «Донбасс» с глубиной захвата
1,45 м.
При введении МОК работы в лаве были организованы в две добычные и одну ремонтно-подготовительную смены. В сменах по добыче производили выемку угля и установку призабойной крепи, в ремонтно-подготовительную — передвижку стенок и
посадку кровли.
Работу в лаве вели неравномерно, среднесуточное подвига ние забоя составляло: в мае 0,59 м, в июне 1,1 м, в июле 0,7 м.
Исследование проявлений |
горного |
давления вели с 1 мая |
по 28 августа 1954 г. в трех |
рядах по |
простиранию. |
Нагрузки на режущую и призабойную 'крепь определяли шариковыми динамометрами.
Динамометры в количестве от одного до трех устанавливали на верхние опорные поверхности органных стенок, сверху кото рых укладывали стальные плиты (рис. 21). В каждом ряду нагрузки измеряли на две стенки.
Для определения нагрузок на призабойную крепь шарико вые динамометры подкладывали на верхние опорные поверх ности стоек и верхняков (рис. 22).
На каждый верхняк устанавливали по три-пять динамомет ров. Установку их производили при возведении крепи, а сня тие— при посадке кровли. При установке динамометров фикси ровали их положение на верхняке, а также расстояния до стойки и до забоя.
Измерение усилий на разгрузку и передвижку стенок про изводили пружинными динамометрами, рассчитанными на 3 и
10 т, которые включали между двумя отрезками ведущего ка
ната передвижника (рис. 23). При замерах также фиксировали
усилия на передвижку передвижника и распор гидравлической
стойки последнего. |
Усилия |
распора |
гидравлической |
стойки |
|||||
определяли по показаниям манометра, |
опускание кровли — при |
||||||||
помощи телескопических штанг. |
кровли на |
различных |
рас |
||||||
Средние |
величины опускания |
||||||||
стояниях от |
забоя |
приведены |
в |
табл. 22. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
22 |
|
|
|
Расстояние рядов |
|
Опускание кровли (мм) на расстоянии от |
|||||
Ряды наблюдений |
|
|
забоя, м |
|
|
||||
наблюдений от отка |
|
|
|
|
|
||||
|
|
точного штрека, м |
1 |
|
2 |
|
3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
I |
|
|
20 |
|
33 |
|
70 |
|
88 |
II |
|
|
40-50 |
|
49 |
|
107 |
133 |
|
III |
|
|
60-80 |
|
45 |
|
93 |
119 |
|
Значения |
величин и скоростей опускания |
кровли, |
в |
зави |
симости от времени поддержания призабойного пространства приведены в табл. 23.
46
|
Рис. |
22. |
Схема |
установки динамометров на шарнирный верхняк |
и стойку СГК-2: |
|
/ |
— опорная |
плита |
под |
динамометром верхняка; 2 — эдношариковый динамометр; |
3 — пластина |
динамометра; |
4 |
— шарнирный верхняк; |
5 — коробка стоечного динамометра; 6....трехшариковый |
динамометр; |
7 — пластина |
||
|
|
|
|
динамометра; 8 - стойка СГК-2 |
|
|
Показатели
Ряды на блю дений
Таблица 23
Время поддержания призабойного пространства, час.
12 |
24 |
48 |
72 |
96 |
Средние величины опускания кров- |
I |
4 |
10 |
44 |
65 |
80 |
ЛИ. мм |
II |
9 |
20 |
62 |
100 |
122 |
|
III |
8 |
23 |
58 |
86 |
108 |
Минимальные значения опускания |
I |
1 |
3 |
9 |
43 |
70 |
кровли, мм |
II |
4 |
8 |
12 |
54 |
92 |
|
III |
2 |
6 |
35 |
65 |
98 |
Максимальные значения опускания |
I |
18 |
37 |
75 |
93 |
116 |
кровли, мм |
II |
15 |
88 |
ПО |
142 |
150 |
|
III |
20 |
41 |
77 |
105 |
118 |
Средние скорости опускания кров- |
I |
0,33 |
0,42 |
0,91 |
0,90 |
0,84 |
ли, мм!ч |
II |
0,75 |
0,84 |
1,29 |
1,39 |
1,27 |
|
III |
0,67 |
0,95 |
1,21 |
1,19 |
1,12 |
Величина опускания кровли заметно изменялась в периоды остановки лавы. Только в отдельных случаях опускание в сред
ней части лавы достигало 150 мм за 96 час. Средняя скорость опускания в период влияния-выемки составила 3,2 мм/ч, макси
мальная— 12 мм/ч.
Зона влияния выемки распространяется по лаве вверх и
вниз до 15 м.
При отсутствии крепи на протяжении 5—8 м от грузчика комбайна и ширине незакрепленного пролета по простиранию
до 2,5—3 м случаев обрушения нижнего слоя непосредственной
кровли не наблюдалось.
Нижняя пачка непосредственной кровли из глинистого сланца мощностью 0,3 м была устойчивой в течение 2—3 час. после обнажения, а затем легко отслаивалась от вышележа щего слоя и зависала на крепи'(затяжках и верхняках). В ре зультате «обыгрывания» крепи отслоившейся толщей непосред
ственной кровли режущая и призабойная крепи воспринимали
небольшую нагрузку, |
и следовательно, их несущая способ |
ность использовалась |
неполностью. |
Наблюдениями установлено, что от 30 до 60% стенок имели |
|
«обыгранные» кровлей |
опорные поверхности и около 20% |
имели вдавленные в кровлю опоры (на 20 мм и более). |
Шарнирные верхняки не предотвращали обрушения нижнего слоя непосредственной кровли, в связи с чем необходимо было применять деревянные затяжки (обаполы, укладываемые меж ду верхняками и кровлей).
48