- •1.2 Очистные работы в структуре технологии добычи угля подземным способом и их общие характеристики
- •1.3 Основные направления совершенствования очистных работ
- •Вопросы для самоконтроля по теме 1
- •Условия залегания угольных пластов и их влияние на очистные работы
- •2.1 Характеристики угольных пластов
- •2.2 Усложняющие очистные работы природные опасности
- •2.3 Строение вмещающих угольные пласты пород и их классификация по устойчивости и обрушаемости
- •2.4 Природная трещиноватость пород и угля
- •2.5 Геологическая нарушенность углевмещающего массива
- •Геометрические параметры очистной выработки
- •3.1 Общие понятия об очистной выработке и ее размеры
- •3.2 Расположение сопряженных с лавой подготовительных выработок
- •3.3 Форма очистного забоя
- •Лекция 4. Положение очистной выработки в пространстве
- •4.1 Направление выемки пласта
- •4.2 Ориентация очистной выработки относительно основной системы природной трещиноватости кровли и разрывных геологических нарушений
- •Лекция 5. Процессы механизированной выемки угля
- •5.1 Общие сведения о выемке угля
- •5.2 Конструктивно-технологические особенности угольных комбайнов
- •Лекция 6 узкозахватные угольные комбайны для выемки тонких и средней мощности угольных пластов
- •6.1 Комбайны для выемки пологонаклонных пластов
- •6.2 Комбайны для выемки тонких крутых и крутонаклонных пластов
- •6.3 Требования правил технической эксплуатации и безопасности при комбайновой выемке угля
- •6.4 Состав работ при комбайновой выемке угля и ее производительность
- •Вопросы для самоконтроля по теме 6
- •Лекция 7 процессы транспортировки угля в лаве
- •7.1 Самотечный способ транспортировки
- •7.2 Общие сведения о конструктивно-технологических особенностях скребковых конвейеров
- •7.3 Типы разборных переносных скребковых конвейеров
- •7.4 Типы передвижных скребковых конвейеров
- •7.5 Схемы передвижки скребковых конвейеров в лаве
- •7.6 Производительность лавных скребковых конвейеров
- •Вопросы для самоконтроля по теме 7
- •Лекция 8 струговая выемка угля
- •8.1 Общие сведения
- •8.2 Конструктивно-технологические особенности струговых установок для выемки тонких пологонаклонных угольных пластов
- •8.3 Производительность струговой выемки угля и состав работ
- •8.4 Требования правил технической эксплуатации и безопасности при струговой выемке угля
- •Вопросы для самоконтроля по теме 8
- •Лекция 9 гидравлический способ выемки угля
- •9.1 Общие сведения
- •9.2 Рабочие процессы и меры безопасности при гидравлической выемке тонких пологонаклонных угольных пластов
- •10.2 Конструктивно-технологические характеристики стоек индивидуальной призабойной крепи
- •10.3 Выбор типоразмера металлических стоек индивидуальной призабойной крепи
- •10.4 Верхняки рамной индивидуальной призабойной крепи и рабочие операции при их навеске
- •10.5 Конструкции рам индивидуальной призабойной крепи и схемы их размещения в лаве
- •10.6 Требования правил безопасности при возведении индивидуальной крепи в очистной выработке
- •Вопросы для самоконтроля по теме 10
- •11.1.1 Посадочные крепи
- •11.1.2 Технологические схемы и рабочие операции при посадке кровли в лавах пологонаклонных пластов
- •11.2 Управление кровлей плавным опусканием
- •11.3 Расчет сопротивления стоек индивидуальной крепи в лаве
- •Вопросы для самоконтроля по теме 11
- •Лекция 12 процессы управления кровлей в лавах с применением оставляемых в выработанном пространстве опорных сооружений
- •12.1 Закладочные работы при управлении кровлей в лавах
- •12.1.1 Управление кровлей в лавах пологонаклонных пластов
- •12.1.2 Управление кровлей в лавах крутонаклонных и крутых пластов
- •12.2 Комбинированные способы управления кровлей в лавах
- •12.2.1 Управление кровлей удержанием на кострах
- •12.2.2 Управление кровлей удержанием на целиках
- •Вопросы для самоконтроля по теме 12
- •Лекция 13 рабочие процессы в концевых участках лав
- •13.1 Общие сведения о концевых операциях в лаве
- •13.2 Выемка ниш и самозарубка комбайнов
- •13.3 Крепление концевых участков лав и их сопряжений с подготовительными выработками
- •13.4 Возведение охранных сооружений
- •13.4.1 Охрана подготовительных выработок пологонаклонных пластов
- •13.5 Вспомогательные концевые операции
- •Вопросы для самоконтроля по теме 13
- •14.2 Передвижка секций механизированных крепей в лаве
- •14.3 Надежность механизированного управления горным давлением в лаве
- •14.3.1 Отказы механизированной крепи
- •14.3.2 Предотвращения опрокидывания и сползания секций механизированной крепи в лаве
- •14.3.3 Мероприятия до первичной посадки массива кровли
- •15.1.1 Механизированные комбайновые комплексы
- •15.1.2 Механизированные струговые комплексы
- •15.2 Механизированные комплексы и агрегаты для выемки тонких крутых пластов
- •Вопросы для самоконтроля по теме 15
- •Лекция 16 комплектование механизированного очистного оборудования
- •16.1 Обоснование выбора очистного механизированного комплекса для выемки тонких и средней мощности пологонаклонных угольных пластов
- •16.2 Механизированные крепи сопряжений
- •16.3 Вспомогательные средства и оборудование механизированных очистных комплексов
- •Вопросы для самоконтроля по теме 16
- •17.3 Состав и организация очистных работ при выемке тонких угольных пластов
- •Вопросы для самоконтроля по теме 17
- •18 Процессы выемки весьма тонких угольных пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое
- •Вопросы для самоконтроля по теме 18
- •19.2 Выемка угля короткими очистными забоями
- •Вопросы для самоконтроля по теме 19
- •Заключение
- •Перечень использованных источников
9.2 Рабочие процессы и меры безопасности при гидравлической выемке тонких пологонаклонных угольных пластов
В зависимости от характера разрушения и отделения угля от массива струей воды различают рабочие операции размыв и гидроотбойку. Размыв это разрушение слабого массива, состоящего из отдельных свободных или непрочно связанных частиц, отдельностей, которые можно считать свободными, гидроотбойка осуществляется тогда, когда гидроэнергия струи воды полностью расходуется на разрушение и отделение угля от монолитного массива. Разрушенный гидромониторной струей уголь транспортируется гидросмывом пульпы (смесь воды и угольных частиц различных по размерам фракций).
Технологическая схема гидравлической выемке тонких пологонаклонных угольных пластов представлена на рисунке 9.6. При этом выемка угля осуществляется в зависимости от системы разработки пласта (длинными столбами по простиранию или падению), односторонней (см. рис. 9.6, а) или двусторонней (см. рис. 9.6, б) заходками. Размеры выемочных участков зависят от технических возможностей гидромониторов, формирующих дальность полета струи при сохранении ею разрушительной энергии. Выемочные пластовые выработки проводятся с применением гидромониторов под углами наклона, обеспечивающими самотечную гидротранспортировку пульпы по их подошве на аккумулирующие выработки.
Состав работ при гидравлическом способе выемке угля:
-контроль за состоянием кровли;
-управление гидромонитором (как правило, дистанционное);
- контроль за грузопотоком;
- передвижка гидромонитора на новую рабочую позицию.
Рисунок
9.6- Схемы выработок при гидравлической
выемке тонких угольных пластов короткими
забоями по простиранию (а) и падению
(б): 1 -
выемочная
печь; 2 - сбойка; 3 - выемочный просек; 4 -
аккумулирующий
просек; I-V-
сектора обработки пласта гидромонитором
5
Меры безопасности при гидравлической выемке угля [4]: перед началом работы гидромонитора из сферы действия его струи должны быть удалены люди; при автоматическом управлении гидромонитором на подступах к сфере действия его струи должны вывешиваться знаки
"Вход запрещен";
запрещается:
-ручное управление гидромониторами при давлении воды свыше 3 МПа (30 кгс/см2);
-оставление без надзора работающего гидромонитора с ручным и дистанционным управлениями;
— работа гидромониторов без защитных приспособлений от отраженных брызг воды, кусков угля и породы;
каждый гидромонитор должен быть снабжен задвижкой, вмонтированной в него или в водопроводящий трубопровод, на расстоянии не более 50 м от гидромонитора;
в месте установки задвижки при ее закрытии должен вывешиваться транспарант с надписью "Не открывать! Работают люди!";
включение и выключение технологических насосов, а также открывание и закрывание задвижек на технологических водоводах должно производиться по разрешению горного диспетчера, за исключением аварийных случаев.
Производительность гидравлической выемки угля зависит не только от его сопротивляемости разрушению гидромониторной струей и ее напора, но и мощности пласта, угла наклона подошвы очистной выработки, а также размеров выемочного участка и порядка его отработки по секторам.
Преимущества гидравлической выемки угля заключаются в одноопе-рационности и обеспечении минимального пылеобразования; недостатки -повышении влажности воздуха с ростом температуры окружающей среды.
Разрабатываются комбинированные с гидравлическим способом выемки угля: гидромеханический, механогидравлический, не исключая гидроотбойные выемочные машины, работающие со става скребкового конвейера.
Гидравлический подземный способ выемки тонких пластов пока не получил широкого распространения в угольных шахтах.
Вопросы для самоконтроля по теме 9
9.1 Понятие о гидравлическом способе выемки угля и его параметрические характеристики.
9.2 Конструктивно-технологические характеристики гидромониторов и их принципиальные схемы.
9.3 Факторы, определяющие производительность гидравлического способа выемки угля.
9.4 Технологические схемы гидравлической выемки тонких пологона-клонных угольных пластов.
9.5 Состав рабочих операций при выемке угля гидромонитором.
9.6 Правила безопасности при гидравлическом способе выемки угля.
Лекция 10
ПРОЦЕССЫ НЕМЕХАНИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ В ЛАВЕ ПРИ ВЫЕМКЕ ТОНКИХ
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
10.1 Общие понятия о взаимодействии крепи с боковыми породами в лаве
Выемка угольного пласта по мере подвигания линии очистного забоя, сопровождающаяся обнажением кровли и почвы (боковых пород), приводит к зональным изменениям напряженно-деформируемого состояния массива вокруг очистной выработки, которые при совокупном влиянии целого ряда горно-геологических и горнотехнических факторов определяют интенсивность проявлений горного давления. Основным параметром, характеризующим интенсивность проявлений горного давления, является сближение во времени кровли и почвы по ширине поддерживаемого призабойного пространства лавы, зависящее от: устойчивости вмещающих угольный пласт пород и обрушаемости массива кровли, глубины разработки, угла падения и мощности пласта, шага его выемки и скорости подвигания очистного забоя, длины лавы и ширины ее призабойного пространства, силовых характеристик крепи и особенностей ее взаимодействия с боковыми породами, наличия оставляемых в выработанном пространстве опорных сооружений и их компрессионных свойств*.
После выемки угольного пласта в призабойном пространстве происходит смещение пород непосредственной кровли, которая обрушается в выработанном пространстве за специальной обрезной крепью, после чего происходит периодическое обрушение пород основной кровли (с шагом обычно 20-30 м), с разломами или сползаниями почвы, боковыми отклонениями стоек от первоначального нормального к напластованию их положения, выдавливанием или высыпанием угля из забоя, внезапными выбросами угля и газа метана, а также горными ударами. Вышеуказанные проявления горного давления создают дополнительные сложности при ведении очистных работ и обеспечении их безопасности.
Сближения кровли и почвы в определенных условиях могут сопровождаться вывалообразованиями пород при периодических осадках массива
Управление горным давлением в лаве это процесс, направленный на обеспечение содержания рабочего пространства в безопасном состоянии путем крепления и управления кровлей. Крепление - рабочий процесс, направленный на поддержание нижних слоев кровли (верхних - почвы при выемке крутых пластов) в пределах длины и ширины призабойного пространства лавы, а также его ограждение от попадания обрушенных в выработанном пространстве пород. Управление кровлей - рабочий процесс, направленный на локализацию влияния осадок вышележащих слоев кровли (ее массива) на интенсивность сближения обнажаемых вмещающих пласт пород.
* Проявления горного давления в очистных выработках и их параметрические характеристики детально рассматриваются в учебной дисциплине "Управление состоянием массива горных пород"
В качестве средств, обеспечивающих выполнение процессов креплении используются призабойная крепь, управление кровлей - посадочная крепь или опорные сооружения, оставляемые в выработанном пространстве лавы. Разновидности применяемых призабойных крепей, схемы их размещения в лаве и силовые характеристики зависят прежде всего от категории устойчивости боковых пород, а способы управления кровли - от категории обрушаемости массива кровли. Обосновано выбранные для конкретных условий параметры управления горным давлением согласно ПБ находят отражение в "Паспорте выемки угля, креплении и управлении кровлей в лаве" (далее "Паспорт ...").
Крепи для очистных выработок в зависимости от уровня механизации их возведения подразделяются на индивидуальные (немеханизированные или полумеханизированные) и механизированные.
По характеру взаимодействия крепи с боковыми породами в лаве можно выделить следующие их режимы:
- независимый, когда работающая независимо крепь выдерживает нагрузку только отделившейся от массива, еще сохраняющейся несущую способность, части слоев кровли;
- совместный, когда крепь работает совместно против общей нагрузки;
- комбинированный, когда крепь частично выдерживает нагрузку отделившихся от массива нижних слоев кровли и совместно работает с последним;
- переменный, когда вышеуказанные режимы работы крепи изменяется во времени.
Необходимо отметить во всех этих режимах неразрывность связи в любой момент времени формируемой нарастающей нагрузки на крепь и ее просадки.
Отношение приращений просадки стоек Δрс и их реакции Rc (сопротивления) характеризуется податливостью крепи, равной по величине сtgβc = Δрс/Rc (рис. 10.1). Податливость стоек крепи отражает их жесткость, величину которой можно характеризовать показателем λс = ctgβc. По величине этого показателя крепи можно разделить условно на три типа:
I - нарастающего сопротивления (0 < Ас < ∞ );
II - постоянного сопротивления (λc≈0);
III - жесткие (λс --> ∞).
Для всех трех типов крепи Rc = f(λc).
Необходимо различать идеальные, расчетные (заводские) и реальные характеристики стоек крепи. Идеальные - отражают лишь принципиальную суть, расчетные - условия работы крепи на испытательных стендах, реальные - режимы работы крепи в очистной выработке (см. рис. 10.1).
Рисунок
10.1 - Силовые характеристики стоек крепи:
а
и
б- соответственно нарастающего и
постоянного сопротивлений: 1 - идеальная;
2 - расчетная; 3 -реальная
Стойки индивидуальной крепи устанавливаются под начальным распором PR0. При их просадке (податливости) на максимально допустимую величину Арсп, с увеличением Арс и Rc стойки переходят в запредельное состояние и при достижении реакции RCH, разрушаясь приходят в негодность. Для стоек податливых металлических среднее рабочее (реальное) сопротивление Rcp достигается при нарастании их просадки, равным Арср. От
режима взаимодействия крепи с боковыми породами во многом зависит устойчивость очистной выработки.