- •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
Лекция 4. Положение очистной выработки в пространстве
4.1 Направление выемки пласта
Направление выемки пласта зависит прежде всего от способа подготовки и системы его разработки, а также обеспечения за счет локализации влияния природной трещиноватости и разрывных нарушений на устойчивость кровли наиболее благоприятных условий поддержания очистной выработки.
На рисунке 4.1 представлены варианты направления выемки угольного пласта.
Рисунок 4.1 - Углы, определяющие направления выемки пласта при различном положении линии очистного забоя в его плоскости: 1 и 2 - плоскости соответ-ственно пласта и горизонтальная; γi - изменяющийся угол между линиями падения пласта 3 и очистного забоя 4; γi — проекция этого угла на горизонтальную плоскость; α, βi и μi -углы соответственно падения пласта, наклона линии очистного забоя и почвы выработки
С увеличением угла разворота γ на каждые 90° угол β наклона линии очистного забоя, попеременно изменяясь от а до 0°. При этом также соответственно изменяются величина угла μ наклона плоскости почвы выработки и направление выемки пласта (табл. 4.1).
Промежуточные значения величин углов βi и μi при соответствующих γi, и α определяются по формулам:
Таблица 4.1- Изменение углов наклона очистной выработки β и μ с увеличением угла у при постоянном угле падения пласта а
При а > =βi > =90° проекция угла yi на горизонтальную плоскость
Практикой установлено, что при выемке очистным механизированным комплексом угольного пласта по простиранию уже при угле а > 15° наблюдается его сползание по падению, а при α > 25° - опрокидывание секций мехкрепи. Для локализации этих нежелательных технологических ситуаций рационально линию очистного забоя разворачивать на соответствующий угол γi достигая при этом оптимальные величины углов βi. и μί, изменяющие направление перемещения комплекса в целом, что обеспечивает условия уравновешивания соответствующих сил сползания и опрокидывания. При применении индивидуальной крепи в аналогичных условиях необходимо применять такие же меры или удерживающие устройства, предотвращающие сползание очистного забоя скребкового конвейера в лаве.
4.2 Ориентация очистной выработки относительно основной системы природной трещиноватости кровли и разрывных геологических нарушений
В
Рисунок
4.2 - Проекции на горизонтальную плоскость
(план) параметров, отражающих в
пространстве положение плоскостей
трещиноватости, тектонических
разрывов и пласта: Апл
и Атр
(Агн)
- азимуты
линий 1 и 2 падения плоскостей соответственно
пласта и трещиноватости (сместителя);
α и φ(φг)
-углы падения пласта и плоскости
трещиноватости (сместителя), 3 и 4
линий простирания соответствующих
плоскостей; γ’i
- проекция угла между линиями падения
пласта и очистного забоя
При совпадении направлений падения плоскостей (согласное) пласта и, скажем, трещиноватости, когда Ат = ATρ (рис. 4.3, а) угол между ними
при противоположном (несогласное направление), когда Апл=Атр+180°,
Рисунок 4.3 - Положение плоскостей природной трещиноватости кровли (1) относительно пласта (2) при совпадении (а) и несовпадении (б) соответственно их линий падения 3 и 4
Для наглядности промежуточные варианты положений плоскостей трещиноватости и угольного пласта, когда азимуты их падения неравны Αтр ≠Апл при наличии угла между линиями падения пласта и пересечения этих плоскостей 0° < λті < 90° представлены на схеме (рис. 4.4), где 1,2 и α1, а2 -линии и углы их падения соответственно плоскостей пласта Р, трещиноватости Т; 3 и 4 - линии простирания плоскостей Ρ и Т; 5 и 6 - линии пересечения плоскостей Ρ, Τ и очистного забоя; γ1 и φ0 - углы пересечения линий соответственно 1 и 5, 5 и 6; β1 и β0 - углы наклона линий 5 и 6; θ - угол (против часовой стрелки) пересечения проекций на горизонтальную плоскость Q линий 1 и 2; ξ - наибольший угол между плоскостями Ρ и Τ; μ1 - наибольший угол между плоскостью Q и линией, перпендикулярной линии очистного забоя. Величина этого угла (см. рис. 4.4)
ξ =arccos(sinα1 ·sinα2 · cos θ + cos α1, cosα2), (4.7)
где α1 и α2 - углы наклона плоскостей соответственно пласта Ρ и трещиноватости Τ;
θ - угол (против часовой стрелки) между проекциями на горизонтальную плоскость Q линий падения плоскостей.
Тогда угол наклона линии пересечения плоскостей Ρ и Τ к горизонтальной плоскости Q составит величину
Рисунок 4.4- Взаиморасположение плоскостей соответственно горизон-тальной Q, угольного пласта Ρ и природной трещиноватости кровли Т: α -условные обозначения (в плане); б-расчетная схема; в - фиксированные промежуточные варианты ΤI и ТII (в вертикальной плоскости)
Определение углов ξ и β , по соответствующим формулам (4.7 и 4.8) охватывает все их значения при 0≤ θ ≤ 360°. В частных случаях (см. рис. 4.4, в) при согласованном (вариант ТI ) и несогласованном (вариант ГII) направлениях линий падения плоскостей Ρ и Τ, когда соответственно θI = 0° и βI=αI, ξI =α2 -α,; θII =180° и βII =α2, ξII =α1 +а2.
Угол встречи между линиями падения пласта ОМ и пересечения указанных плоскостей (Ρ и Τ) ON
Угол наклона линии в плоскости пласта Ρ , перпендикулярной линии ON
В рассматриваемом случае при развороте линии очистного забоя на угол φ0 относительно линии пересечения плоскостей Τ и Ρ (ON) соответствующие углы (см. рис. 4.4, б)
Используя установленные угловые параметры (рис. 4.5), представляется возможным найти наиболее оптимальный вариант направления выемки пласта с учетом пространственного положения основной и торцевой систем природной трещиноватости кровли. Трещинная раздробленность кровли представлена блокообразующими отдельностями призмовидной формы ограниченными по граням взаимно параллельными плоскостями ослабления соответственно основной системы трещиноватости T (ABCD и A'B'C'D'), расположенной под углом ξ к плоскости пласта Р, торцевой Т' (АВВ'А' и DCCD'), расположенной по нормали к плоскости пласта, а также плоскостью ВВ'С'С , параллельной напластованию и удаленной от пласта на величину hc (CC"). Плотность трещиноватости основной и торцевой систем зависят от кратчайшего расстояния между их плоскостями соответственно t0 (СЕ) w tT (B'C) (см. рис. 4.5).
Поскольку нарушение пород первоначально происходит по плоскостям ослабления природной трещиноватостью и величина их раскрытия зависит от смещения кровли по ширине призабойного пространства лавы, то на основании рассмотренной схемы (см. рис. 4.5) плоскости систем трещин должны рас-полагаться диагонально относительно линии очистного забоя. При этом наибо-лее рациональным будет угол
На устойчивость трещиноватой кровли влияет не только величина угла ξ , но и положение образующей его плоскости относительно плоскости забоя (рис. 4.6) особенно, когда φ0 = 0 . Вариант наклона плоскости основной системы трещиноватости под углом ξ в сторону забоя (см. рис. 4.6, б), с точки зрения сохранения устойчивости кровли при подвигании забоя предпочтительнее по сравнению с вариантом наклона при том же значении угла ξ , но в противопо-ложную сторону (см. рис. 4.6, а) [12]. При этом выемка пласта по падению под углом μ1 = α1 когда γ1 = 270° и β1 = 0, также способствует снижению подвижек блокообразующих отдельностей за счет уменьшения составляющей QT (см. рис. 4.6, б), противодействующей скольжению по плоскостям ослабления. При β0=ξ QT = 0 .
Рисунок 4.5— Схема ориентации секции механизированной крепи относительно систем природной трещиноватости кровли: 1 — крепь поддерживающего типа; 2 —угольный забой; т - мощность пласта; 1пз - ширина призаюойного пространства
Рucyнoк 4.6 — Варианты направлений выемки пласта при совпадении (а) и несовпадении (б) линий очистного забоя и пересечения плоскостей основной природной трещиноватости кровли и пласта: 1 -угольный забой; 2 - секция механизированной крепи с рабочим сопротивлением RK; lпз - ширина призабойного пространства; hc — высота слоя; t0 — среднее расстояние между плоскостями трещиноватости; FT - составляющая сила в направлении смещения трещинно-образующш породных отдельностей
Исходя из возможных вариантов расположения очистного механизи-рованного комплекса в лаве относительно систем природной трещиноватости с точки зрения создания благоприятных условий поддержания кровли, следует считать направление выемки пласта по падению при α2 = 75 ± 2° (как наиболее часто встречающееся значение угла падения устойчивых систем природной трещиноватости породо-угольной толщи) и φ0 =40 ±5° . Поскольку величины указанных параметров в силу производственных условий обеспечить не всегда представляется возможным, то допустима величина угла φ0 =10-20° [13]. При этом среднее расстояние между плоскостями систем природных трещин должно составлять не менее 0,3 м.
Вопросы для самоконтроля по теме 4
4.1 Углы, определяющие положение очистной выработки в пространстве, их влияние на направление выемки угольного пласта.
4.2 Параметры, определяющие положение систем природной трещиноватости пород и угля в пространстве. Условные их обозначения на плане горных выработок.
4.3 Параметрические характеристики природной трещиноватости кровли и их влияние на ее устойчивость в очистной выработке.
4.4 Углы, определяющие взаимоположение основной системы природной трещиноватости кровли и очистной выработки.
4.5 Понятие об угле наклона линии очистного забоя и определяяющие его величину параметры. Приведите формулу их связи.
4.6 Наиболее благоприятные с точки зрения повышения устойчивости трещиноватой кровли направления выемки пласта.
4.7 Понятие о системах природной трещиноватости пород и угля, общая характеристика их влияния на очистные процессы.
4.8 Изобразите в плане угловые величины азимутов падения плоскостей пласта и природной трещиноватости пород в привязке к линии очистного забоя с указанием соответствующих углов.