Процессы ПГР / Учебник / Раздел 2

0

2 .4 Взаимодействие крепи очистных забоев с вмещающим массивом

2.4 Взаимодействие крепи очистных забоев с массивом вмещающих угольный пласт пород

Состояние пород кровли и почвы в очистном забое определяется не только их свойствами и структурой, но и типом и параметрами крепи, порядком и последовательностью её установки или передвижки.

Крепь постоянно взаимодействует с вмещающими породами, в основном, с непосредственной кровлей, а при появлении консоли со стороны выработанного пространства и при ее обрушении – и с основной.

Деформированные породы кровли оказывают давление на крепь, которая воспринимает эту нагрузку. В случае, когда прогиб (опускание) основной кровли превышает прогиб непосредственной кровли, говорят, что крепь работает в режиме заданной деформации, и горное давление воспринимается опорами со стороны выработанного пространства – закладочный массив, обрушенные породы, крепь и др.

Доля сопротивления призабойной крепи в общем сопротивлении незначительна. Крепь не оказывает заметного влияния на величину и скорость опускания всего массива пород, как бы не увеличивалось её рабочее сопротивление. Поэтому проектируются крепи с сопротивлением, не превышающим нагрузку непосредственной кровли в данных горно-геологических условиях.

В режиме заданной деформации крепь с нарастающим сопротивлением (например, ОКУМ или деревянная) по мере опускания кровли, достигнув своего расчетного рабочего сопротивления, выйдет из строя, сядет “нажестко” или поломается. Крепь постоянного сопротивления (гидравлическая) по мере опускания кровли будет работать в режиме податливости, с медленным возрастанием сопротивления. Такие крепи должны обладать высоким начальным сопротивлением, обеспечивающим удержание в равновесии породы непосредственной кровли, мощность которых равна высоте зоны беспорядочного обрушения.

Однако не только конструктивные особенности крепи обеспечивают надежное поддержание кровли. Важна своевременная установка крепи, не допускающей начала расслоения пород кровли. Чем дольше сохраняется целостность массива, тем меньше нагрузка на крепь. Чем больше начальное сопротивление крепи, тем медленнее идет процесс расслоения, раскрытия трещин и разрушения пород.

Наблюдения показывают, что максимальная скорость опускания кровли имеет место вслед за обнажением пород. Поэтому своевременная установка первого ряда крепи и соответствующий ей первоначальный распор предотвращает (задерживает во времени) начало деформации пород кровли.

Считается, что вполне достаточно создать начальный распор, равный не менее 50% номинального сопротивления крепи.

Взаимодействие механизированных крепей с породами кровли и размеры зон незакрепленного пространства зависят от способа выемки (комбайновая, струговая) и схемы передвижки секций крепи.

Размеры зон незакрепленного пространства зависят от ширины захвата выемочной машины, типа, параметров и скорости установки крепи, скорости подачи комбайна и др.

Во всех случаях механизированные крепи по сравнению с индивидуальными обладают более высоким и равномерным начальным распором и рабочим сопротивлением, большей площадью опорных поверхностей по перекрытию и основанию. Однако более частая передвижка механизированной крепи в некоторых случаях приводит к эффекту “топтания”, что ухудшает состояние кровли и почвы.

Увеличение скорости подвигания очистного забоя улучшает состояние кровли. Так увеличение скорости подвигания в 2 раза приводит к уменьшению опускания кровли вблизи линии обрушения на 40%. При этом, естественно, устойчивость кровли повышается.

Процесс крепления лавы при механизированной крепи разделяется на две операции: зачистку и передвижку секций крепи.

При индивидуальной крепи процесс крепления состоит из следующих основных операций: возведение за комбайном временной крепи (навеска верхняка); крепление лавы стойками под верхняк. Затраты времени на выполнение основных операций зависят прежде всего от мощности пласта и паспорта крепления.