Общие сведения. Требования правил технической эксплуатации и безопасности при струговой выемке угля

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ ВЫЕМКИ УГЛЯ

Лекция 9

Требования правил технической эксплуатации и безопасности при струговой выемке угля

Согласно ПТЭ [3] струговые установки должна применяться преиму­щественно на шахтах, которые отрабатывают выбросоопасные пласты, а так­же антрациты и энергетические угли для улучшения их качественных показа­телей (сортности, зольности).

Струговые, скрепероструговые установки с индивидуальной крепью должны использоваться при выемке очень тонких пластов и пропластков, а также пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Для эффективной работы струговых установок с механизированной и индивидуальной крепями должны обеспечиваться такие требования:

- линию очистного забоя при отработке лавы по простиранию или паде­нию (восстанию) необходимо располагать с учетом горно­геологических условий (кливажа, обводненности, газовыделения и т.д.);

- очистной забой должен быть прямолинейным; допустимая выпуклая форма забоя со стрелой прогиба не более 1,5 м на длину 100 м.

Согласно ПБ [4]:

- не допускается пребывание и перемещение людей во время работы струговой установки:

между стойками крепи первого ряда и конвейером или забоем лавы;

на расстоянии менее 1 м по падению пласта от направляющих балок или других устройств закрепления приводных головок;

в нишах на расстоянии не менее 1,5 м от тяговой цепи струга или сек­ции конвейера;

- во время подтягивания струговой установки по восстанию пласта не допускается проводить другие работы в лаве.

Вопросы для самоконтроля по теме 8

8.1 Составные части струговой установки статического действия и ее конструктивные особенности.

8.2 Струговые установки активного действия и их конструктивные особенности.

8.3 Конструктивные особенности стругов и управление их положением при выемке пласта.

8.4 Конструктивно-технологические особенности струговых установок для выемки пологонаклонных угольных пластов и предпочтительные условия их применения.

8.5 Направления совершенствования струговой выемки угольных пластов.

8.6 Производительность струговой выемки угля.

8.7 Состав и последовательность выполнения рабочих операций при струговой выемке угля в лаве с индивидуальной крепью.

8.8 Режим работы системы "струг-конвейер".

8.9 Требования правил технической эксплуатации и безопасности при струговой выемке угля.

Сущность гидравлического способа выемки угля в очистной выработ­ке заключается в том, что его отбойка, разрушение и транспортировка осу­ществляется одновременно за счет энергии движущейся струи и потока воды. При нетрещиноватом, средней и высокой сопротивляемости разрушению угля его отбойка осуществляется струями воды, обладающими высокой ско­ростью свободного полета (100-120 м/с), то при транспортировке гидросмы­вом эта скорость снижается, но при этом увеличивается количество подавае­мой воды с учетом угла наклона подошвы очистного забоя, который пред­ставляет собой заходку и примыкающую к ней выемочную выработку.

В качестве машины, осуществляемой гидравлический способ выемки угля, используется гидромонитор, с помощью которого формируется диа­метр и плотность водяной струи, скорость ее движения и количество пода­ваемой воды. По величине диаметра регулируемого насадками на выходе из гидромонитора эти струи подразделяются на:

- тонкие - до 20 мм;

- средние - 20-40 мм;

- толстые - 40-60 мм;

- весьма толстые - более 60 мм.

В зависимости от геометрической формы продольного сечения насадки различают цилиндрические, конические и конусоидальные (рис. 9.1). Наи­большее распространение получили съемные конические сходящиеся насадки.

Рисунок 9.1 - Формы сходящихся съемных насадок гидромониторов: а - ци­линдрическая; б - коническая; в - конусоидальные; d_H - диаметр насадки; 1_н — длина насадки, равная 200-270 мм

По характеру истечения и действия на угольный пласт гидроструи подразделяются на:

-кинетические (непрерывного истечения);

-динамические (прерывного вылета струи в виде отдельных порций воды).

Гидромониторы подразделяются на одно- или двухструнные со ступенчатым (дискретным) или непрерывным (диафрагменным) изменениями диаметра струи соответственно путем замены насадок или непрерывного его регулирования непосредственно при истечении струи.

По величине давления гидромониторные струи подразделяются на четыре класса:

-низкого, менее 3 МПа;

- среднего, 3-6 МПа;

-высокого, 6,1-60 МПа;

-сверхвысокого, более 60 МПа.

При подземном гидравлическом способе выемке угля, как правило, применяются гидромониторы среднего и высокого давления.

Гидромониторы по степени механизации управления ими различают:

ручного (рис. 9.2);

дистанционного (рис. 9.3, табл. 9.1);

полуавтоматического (рис. 9.4) [25].

Таблица 9.1 - Техническая характеристика гидромонитора 12 ГД-2

Параметр и единица его измерения	Количественное значение пара­метра
Рабочее давление, МПа	до 12
Расход воды, м3/с	до 0,11
Диаметр канала проточной части, мм
Наибольшее расстояние до пульта дистанционного управле­ния, м
Диаметр насадок, мм	25, 28, 30, 32
Углы поворота ствола,· (град.) В горизонтальной плоскости: без перестановки фиксирующего пальца с перестановкой фиксирующего пальца в вертикальной плоскости: вверх
вниз
Габаритные размеры гидромонитора, мм	2220x875x775
Масса гидромонитора, кг:
общая (включая насосную станцию, пульт управления и шланги)

Рисунок 9.4 - Схема гидромонитора ГМДЦ-Зм с устройством полуавтома­тического управления УПУ: 1 -гидроцилиндр УПУ; 2 - рукоятка управления;

3 и 4-ручки переключения ручного и автоматического режимов; 5 — полу­муфта; 6 - насосная станция; 7и 8- цилиндры гидромонитора соответст­венно поворота и подъема ствола 9

Гидромониторы бывают одноствольными и двуствольными со съемными насадками и диафрагменными, а также со спаренными насадками, изменяющими относительно ствола свое угловое положение относительно еди­ной оси их поворота [26].

Разрушающая энергия гидромониторной струи зависит от ее структу­ры и динамики воздействия на угольный забой, формирующие при сопри­косновении с ним удельное давление [27]. Величина давления зависит не только от количества энергии, доставляемой движущейся с высокой скоро­стью гидроструей, но и угла ее встречи с плоскостью забоя. Величина этого угла с учетом начальной скорости истечения, диаметра конечного разлета гидромониторной струи влияет на контур и величину площади ее соприкос­новения угольным забоем (рис. 9.5). Начальная скорость вылета струи V зависит от диаметра насадки гидромонитора d_HC, конечная - V_KC и диаметр разлета струи d_рс - от длины ее полета 1_пс (расстояние между забоем и гид­ромонитором). При угле встречи струи с забоем у_с3 =90° ее соприкосновение струи конечным диаметром N₀N'_o имеет круглую форму, при 0 < у_с3 ≤ 90° -эллипсовидную с наибольшей осью N_tN'₁ (см. рис. 9.5).

Интенсивность гидроотбойки угля зависит не только от категории со­противляемости его разрушения струей (табл. 9.2), но плотности кливажных трещин при различных сочетаниях значений углов ψ_Т (угол между плоско­стями кливажных трещин угля и забоя) и у_с3. В рассматриваемом варианте при всех прочих равных условиях наиболее благоприятным с точки зрения повышения эффективности гидроотбойки угля должно сохраняться условие: 180°- ψ _т-γ_с3<90°.

Рисунок 9.5- Схема действия гидромониторной струи наугольный забой;

1 - насадка ствола гидромонитора; 2 - кромка угольного забоя; 3 - струя;

4 - система природных трещин (кливаж)

Таблица 9.2 - Категории углей по сопротивляемости разрушению гидромониторными струями (классификация ДонУГИ)

Параметр и единица его измерения	Категория сопротивляемости
III	IV	V
Удельная разрушаемость, г/см: пределы*	70-140	140-280	280-600
среднее значение
Необходимый напор гидромони- торной струи, МПа	5-6	6-8	8-11

* диапазон пределов разрушаемости угля рассматриваемых категорий объясняется различными его прочностью и вязкостью в массиве, плотностью природной трещиноватости (кливажа), наличием в пласте гнезд и линз колчедана.