КРЕПИ ПРИ ВЫЕМКЕ ТОНКИХ ПЛАСТОВ
ПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРЕНОСНОЙ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ
ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ КРОВЛЕЙ В ЛАВАХ С
Лекция 11
11.1.1 Посадочные крепи
Процессы управления кровлей определяются их способами, которые зависят прежде всего от категории обрушаемости массива и угла падения пласта. Наиболее распространенным является способ управления кровлей полным обрушением, применяемый отдельно или в совокупности с другими способами при всех категориях кровли по обрушаемости ее массива, кроме склонных к плавному прогибу (А’4).
Сущность способа управления кровлей полным обрушением заключается в создании условий свободного, естественного (под собственным весом) обрушения пород в выработанном пространстве за счет возведения на его границе с очистной выработкой в линию специальной (посадочной) крепи высокого сопротивления (обрезной опоры).
Способ управления кровли полным обрушением характеризуется шагом посадки (м), шагом передвижки или переноски посадочной крепи (м), сопротивлением этой крепи по ее посадочному ряду (кН/м), которое зависит от рабочего сопротивления посадочных стоек (кН) и расстояния между ними (м) по длине лавы.
В качестве средств, обеспечивающих посадку кровли используются специальной конструкцией деревянные, металлические призабойные и специальные крепи. Металлические посадочные крепи подразделяются на стойки трения типа ОКУ (рис. 11.1, 11.2, табл. 11.1) и гидравлические типов "Спутник", СГВ (рис. 11.3, 11.4, табл. 11.2, 11.3), перемещающиеся на новую рабочую позицию соответственно вручную или механизированным способом (гидродомкратами).
Стойка ОКУ (см. рис. 11.1) состоит из станины 1, основного винта 2, настроечного винта 3, гибкого стержня из отрезка каната 4, насадки (опорной плиты) 5, колодки 6 клина 7, отверстия для размещения воротка при повороте настроечного винта 8, клинового пояса 9, рукояти 10, окна для очистки полости тумбы 11.
Стойки трения типа ОКУ применяются в качестве посадочной крепи в лавах при выемке пластов мощностью 1,3 м с углом падения наклона в основном до 15°. Их удельные давления при максимальном рабочем сопротивлении на почву и кровлю составляют соответственно (не более) 10 и 13 МПа. При выполнении специальных мероприятий (с опорой на полок) стойки ОКУ могут использоваться также при выемке крутонаклонных пластов по простиранию.
В качестве индивидуальных посадочных крепей, у которых механизи-рованы рабочие операции их разгрузки, передвижки и сообщения начального распора, применяются специальные гидравлические крепи типов "Спутник" и СГВ (см. рис. 11.3, 11.4, табл.11.2 и 11.3), а также СПВ для крутонаклонных пластов (рис. 11.15, табл. 11.4).
|
| ||||
Крепь "Спутник" (см. рис. 11.3) - одностоечная гидравлическая состоит из станины 1 с опорой 2 на почву, опорной плиты 3, контактирующей с кровлей, путем выдвижения механической и гидравлической частями стойки, домкрата передвижения 4, кронштейна 5 скребкового конвейера, соединительных болтов 6 и двух рукавов высокого давления 7, блока управления 8, подсоединенного к гидромагистрали 9.
Таблица 11.1 — Технические характеристики посадочных стоек трения типа ОКУ
Параметр и единица его измерения | Типоразмер | ||||
ОКУ01Б | ОКУ01 | ОКУ02 | ОКУ03 | ОКУ 04 | |
Высота, мм: минимальная максимальная | 335 565 | 400 680 | 480 850 | 575 1050 | 715 1330 |
Распор начальный, кН | 200-250 | 200-250 | 300-400 | 300-400 | 300-400 |
Максимальное рабочее сопротивление, кН | |||||
Податливость при максимальном рабочем сопротивлении (не более), мм | |||||
Масса, кг | ПО |
Рисунок 11.3 -Посадочная гидравлическая крепь "Спутник"
Таблица 11.2- Технические характеристики посадочной крепи типа "Спутник" (СПТМ)
Параметр и единица его измерения | Типоразмер | |||||||||||
I | II | III | IV | |||||||||
Высота стойки, мм: максимальная минимальная | 1050 560 | 1390 700 | ||||||||||
Раздвижность, мм: механическая гидравлическая | ||||||||||||
Рабочее сопротивление стойки, кН | ||||||||||||
Начальный распор, кН | ||||||||||||
Удельное давление, МПа: на кровлю на почву | 2,7 6,0 | |||||||||||
Усилие домкрата передвижение, кН: конвейера стойки | 57,5 | |||||||||||
Продолжительность полного цикла передвижки с шагом 0,8 м, с | 19-26 | |||||||||||
Предел применения по углу наклона, град. | ||||||||||||
Ширина стойки, мм | ||||||||||||
Масса стойки с домкратом, кг | ||||||||||||
Стойка "Спутник" имеет две ступени раздвижности: гидравлическую для распора и поддержания кровли при постоянном рабочем сопротивлением, винтовую для изменения диапазона обслуживаемой мощности пласта или приспособления к ее изменениям. Гидросистема крепи - постоянно замкнутая с централизованным источником питания (насосная станция) рабочей жидкостью (эмульсией).
Крепь СГВ (см. рис. 11.4) состоит из двух гидравлических стоек 1 двойной раздвижности, общей опоры 2 на почву и круглыми раздельными опорами на кровлю 3, домкрата передвижки 4, соединенного через тягу 5 со скребковым конвейером 6, и блока управления 7.
Рисунок 11.4 - Посадочная гидравлическая крепь типа СГВ:
а - общий вид; б - схема в продольном разрезе
Таблица 11.3 - Технические характеристики гидравлических посадочных
стоек крепи типа СГВ
Параметр и единица его измерения | Количественные значения параметра типоразмеров | ||||||
Высота, мм: минимальная максимальная | 500 1000 | 550 1120 | |||||
Рабочее сопротивление одной стойки, кН | 300 (400) | ||||||
Угол падения пласта, град. | до 25 | ||||||
Усилие домкрата (кН) при передвижке: скребкового конвейера (стоек) шаг передвижки, м | 100 (47) 0,8 | ||||||
Масса, кг | |||||||
Комплект посадочной крепи типа СПВ [30] (см. рис. 11.5, табл. 11.4) предназначен для управления кровлей полным обрушением при выемке крутонаклонных пластов по простиранию. Состоит СПВ из рамы 1 коробчатой формы, по которой перемещается каретка 2, соединенная с помощью кронштейна 3 с посадочной стойкой 4. На каретке, располагается гидродомкрат передвижения 5. На обоих концах рамы посредством разъемных втулок 6 закреплены гидравлические стойки 7 типа ГВД, на которых с помощью пружин 8 закреплены опорные пяты. Управление перемещением крепи осуществляется гидрораспределителем 9.
Рисунок 11.5 —Посадочная крепь с внешним питанием типа СПВ
В таблице 11.5 представлены затраты времени на рабочие операции по передвижке посадочной крепи СПВ в лаве при угле падения пласта 52°.
Условные изображения посадочных крепей на "Паспорте..." представлены в таблице 11.6 [9].
Таблица 11.4 - Технические характеристики посадочной крепи типа СПВ
Параметр и единица его измерения | Количественное значение параметра |
Максимальное суммарное сопротивление крепи, кН, стоек: посадочной типа ГВД | |
Номинальное усилие предварительного распора, кН, стоек: посадочной типа ГВД | |
Усилие домкрата передвижки (кН) полостей: поршневой штоковой Шаг передвижки, м | 25,2 0,85 0,9 |
Масса крепи, кг |
Таблица 11.5- Операций и их продолжительность по передвижке посадочной крепи типа СПВ
Наименование операций | Продолжительность, с |
Разгрузка посадочной стойки | 54-62 |
Передвижка каретки с посадочной стойкой | 38-42 |
Загрузка (распор) посадочной стойки | 37-61 |
Разгрузка ГВД (2 шт.) | 29-35 |
Передвижка ГВД к посадочной стойке | 37-43 |
Загрузка (распор) ГВД | 11-13 |
При выборе типоразмера стойки посадочной крепи рассчитывается необходимые минимальная и максимальная конструктивные величины ее высоты:
где тmin(в) и тmax(в) - вынимаемые мощности пласта соответственно минимальная и максимальная, м;
αi - геомеханический критерий, соответствующий категории обрушаемости массива кровли Аi (см. табл. 2.3).
lн и lп3 - ширина призабойного пространства лавы соответственно минимальная и максимальная, м;
θ - запас раздвижности, обеспечивающий разгрузку стойки, м.
С учетом Hmin(n) и Hmax(n) по технической характеристики стоек посадочной крепи выбирается ее типоразмер.
Таблица 11.6 - Принятые графические изображения типовых посадочных индивидуальных крепей
11.1.2 Технологические схемы и рабочие операции при посадке кровли в лавах пологонаклонных пластов
Технологические схемы управления кровлей в лаве полным обрушением характеризуются типом применяемой посадочной крепи, плотностью ее установки (количество стоек на 1 м посадочного ряда, зависящее от расстояния между ними), шагом передвижки (переноски) этой крепи и посадки кровли. Шаг посадки кровли это величина между рядами передвигаемой (переносимой) посадочной крепью и вновь возводимой, кратная шагу выемочной полосы. На практике это величина составляет 0,8; 0,9 (реже 1,0 м); 1,26 и 1,6 м (рис. 11.6).
Шаг передвижки (переноски) посадочной крепи по величине не всегда
совпадает с шагом посадки кровли. Такое возможно при шахматной схеме расстановки стоек ОКУ (см. рис. 11.6, д).
В свою очередь шаг посадки кровли не всегда по величине совпадает с шагом ее обрушения. Такое происходит при зависании нижних слоев кровли, что с точки зрения управления ею нежелательно.
Состав и последовательность выполнения ручных операций в лаве по-логонаклонного пласта при посадке кровли с применением стоек типа ОКУ:
- контроль за состояниями кровли и призабойной крепи;
- зачистка места установки и передвижки стойки;
- дистанционная разгрузка стойки путем выбивки обушком (клеваком) клина замка;
- передвижка стойки на новую рабочую позицию с помощью удлиненного приспособления с крюком (длина приспособления зависит от шага посадки кровли и может составлять 1,0-1,6 м) или ручной канатной лебедкой;
- установка стойки на новой рабочей позиции;
- с помощью воротка раздвижка стойки до контакта с кровлей и ее расклинивание в замковом поясе;
- с помощью воротка поворотом винтовой части сообщение стойке начального (предварительного распора);
- затем поочередно разгружаются стойки призабойной крепи, которые с помощью крюка извлекаются из выработанного пространства.
Рисунок 11.6- Технологические схемы управления кровлей (в лаве) полным
обрушением с применением посадочных стоек при различных шагах посадки
и переноски крепи: а, в- 1,6 м; б-1 м; г, д — 0,8 м и а, в- 1,6 м; б- 2 м; г,
д- 0,8м, 1,6м
В качестве средств механизации передвижки стоек ОКУ (особенно большой массы) могут применяться ручные лебедки, подсоединяемые к при-забойным стойкам или рештачному ставу, конец каната которых закрепляется к посадочной стойке ОКУ через отклоняющий блок или напрямую.
Эффективнее и безопаснее посадку кровли осуществлять механизиро-ванными специальными крепями типа СГВу (рис. 11.7).
Рисунок 11.7 - Схема размещения посадочной крепи СГВу в лаве
Состав работ и последовательность их выполнения при извлечении стоек и ворхияков призабойной крепи, передвижки (переноски) посадочной крепи за-
висит от их конструкции и схемы размещения призабойных крепежных рам. На рисунке 11.8 схематически представлены некоторые варианты посадки кровли в лавах при выемке тонких пологонаклонных угольных пластов.
Рисунок 11.8 — Графическая интерпретация посадки кровли в лавах, оборудованных призабойными гидравлическими стойками и металлическими верх-няками: а - 1ГВП и IBP; б - ЗГВПУи 1ВИК; β - ЗГВПУ, 1ВВ30 и "Спутник"
При отсутствии в посадочном ряду специальной крепи, когда ее функцию выполняет последний ряд стоек призабойной имеет место, так называемая, безорганная посадка кровли (см. рис. 11.8, а). Функцию посадочной крепи могут также выполнять установленные между крепежными рамами призабойной крепи стойки усиления (см. рис. 11.8, б). При механизированной передвижке посадочных стоек первоначально извлекается призабойная крепь. Все рабочие операции при посадке кровли должны производиться из закрепленного пространства.
В посадочном ряду лавы, закрепляемой металлической индивидуальной крепью необходимо не более чем через 5 м (в зависимости от длины участка зависания кровли при посадке) устанавливать под подлапок деревянные контрольные стойки, по интенсивности наблюдаемой их деформаций (размочаливания, поломок и расщепления) которых, включая и сопровождающие звуковые эффекты, определяется характер и режим обрушения обнажаемой кровли. В случаях отклонения режима и параметров обрушения пород от установленных "Паспортом..." необходимо приостановить процесс посадки кровли. Это свидетельствует об изменении структурно-прочностных свойств пород, т.е. категории массива кровли по обрушаемости. При повторении подобных случаев необходимо в "Паспорт..." внести соответствующие дополнения, которые утверждаются главным инженером шахты.
Посадка кровли может при определенных условиях производится одновременно участками по длине лавы (рис. 11.9). Лава (см. рис. 14.9) по длине 1„ = К "С ~С разбивается на равные по длине участки: /уч], 1уч2 и 1уч3.
На границе этих участков в пределах шага посадки /я пробивается оградительная органная крепь. Одновременно на всех участках в одном направлении производится посадка кровли. При ее завершении на участке органная крепь извлекается.
Рисунок 11.9 — Принципиальная схема посадки кровли в лаве участками по ее
длине при выемке угольного пласта: 1 - посадочная крепь; 2 - направление
посадки на участках; 3 - поперечная оградительная органка, установленная
в пределах шага посадки 1п
Посадка кровли в лаве участками увеличивает скорость выполнения этого трудоемкого процесса.
Скорость посадки кровли в лаве
где Nпк - число рабочих, занятых на посадке кровли, чел.;
Тпк - трудоемкость работ по посадке кровли, чел.-мин.;
lпк - шаг установки посадочной крепи по длине лавы, м;
кпк - поправочный коэффициент, учитывающий отклонение условий от нормируемых.
Продолжительность работ по посадке кровли в лаве на всем ее протяжении
где Nуч - количество участков одновременной посадки кровли в лаве по ее длине 1лп (м), шт.
На рисунке 11.10 представлен фрагмент паспорта управления кровлей полным обрушением при ее посадке участками в струговой лаве. Длина участков посадки в этом случае кратна длине пая.
Механизированное удаление деревянной призабойной крепи в выработанном пространстве при полном обрушении кровли производится с применением петли каната и посадочной лебедки, развивающей достаточное тяговое усилие (рис. 11.11).
Рисунок 11.11 - Схема механизированного удаления деревянных стоек в вырабо танном пространстве при посадке кровли в лаве: 1 - посадочная лебедка; 2 - рабочий канат лебедки; Зи4- отрезки канатов соответственно в работе и
заготовленный с петлей 5; 6-упорная стойка; 7 и 8- соответственно приза-бойные деревянные и посадочные (ОКУ) стойки; 9 — обводной блок
Последовательность выполнения рабочих операций при механизированном извлечении деревянных стоек под руководством лица участкового технического надзора:
- перед началом работы вдоль линии обрушения ограниченной посадочной крепью (органный ряд, кусты, ОКУ или др.) со стороны забоя растягивается отрезок каната, который будет использован при извлечении крепи в следующем цикле;
- затем одним рабочим устанавливается упорная стойка на одном конце уложенного в предыдущем цикле отрезка каната, конец которого соединяется с канатом лебедки, пропущенным через обводной блок, размещенный в начале лавы на установленной упорной стойке;
- вторым рабочим по команде первого включается лебедка и тем самым производится постепенное удаление деревянных стоек в полосе выработанного пространства, равной шагу посадки кровли, при контроле этого процесса по усилиям натяжения каната;
- при остановке лебедки ИТР и рабочим, поддерживая связь с лебедчиком, проверяется и устанавливается ее причина, при необходимости перецепляется канат лебедки (ослабление отрезка каната достигается с помощью лебедки при освобожденном второго конца каната, соединение канатов делается легкоразъемным);
- после завершения вышеуказанных рабочих операций проверяется состояния крепи в лаве и кровли в выработанном пространстве.
11.13 Особенности управления кровлей в лавах полным обрушением при выемке крутонаклонных и крутых пластов по простиранию
При полном обрушении кровли в лавах крутых и крутонаклонных пластов в качестве посадочной крепи чаще используются деревянные стойки, устанавливаемые в органный ряд (одно-, двурядный). При посадке кровли могут также применяться стойки типа ОКУ с использованием опорных полков, ручных (рис. 11.12) и посадочных лебедок (рис. 11.13), а также перемещаемых вручную (рис. 11.4).
Рисунок 11.12 — Схема приспособлений для перемещения посадочных стоек ОКУ с использованием ручной лебедки в лаве крутого пласта
Перед переноской стойки ОКУ ниже ее настилается предохранительный полок 1 (см. рис. 11.12). Ручная лебедка 2 закрепляется на усиленной призабойной крепи. Ниже лебедки устанавливается упорная стойка 3, за которую заводится канат. Другой конец каната пропускается через блок 4 и присоединяется непосредственно к посадочной стойке 5. При натяжении каната лебедкой разгруженная стойка под действием собственного веса перемещается на новое место установки.
Извлечение стоек деревянной крепи при посадке кровле в лавах крутых пластов должно осуществляться только механизированным способом. В частности при малых диаметрах стоек это осуществляется с помощью отрезков каната и посадочной лебедки, установленной на вентиляционном штреке. Схемы размещения отрезков каната зависят от шага посадки кровли и способа выемки пласта (рис. 11.5).
При механизированной посадке (см. рис. 11.15, а и 11.5, в) необходимо иметь три отрезка каната. Один отрезок каната 1 длиною 300 м и диаметром 30,5 мм наматывается на барабан лебедки 2, другой - 3 длиною 150 м соединяется с первым петлей, третий отрезок каната 4 (150 м) выводится нижним концом к забою для последующего извлечения крепи. Верхние концы двух предварительно расположенных отрезков каната надежно прикреплены к рамам крепи вентиляционного штрека или кусту из деревянных стоек (упоре 5).
После механизированного извлечения крепи необходимо установить качество посадки кровли и состояние стоек нового органного ряда, нижние концы отрезков канатов рассоединяются, поднимаются на штрек и сматываются в бухту.
|
Крепление и управление кровлей в лавах с применением деревянной призабойной и посадочной крепей требует большой расход лесоматериала, сопряжено с высокими трудозатратами. Применение металлических посадочных стоек типа ОКУ при их перемещении повышает опасность работ. В последствии их можно заменить гидравлическими посадочными стойками типа СПВ (см. рис. 11.5).
Рационально применение в качестве посадочной пневмобаллонной крепи различных типоразмеров (рис. 11.16, табл. 11.7).
Разработаны различные конструкции пневмобаллонной крепи по форме, материалам и способам передвижки, но принцип ее взаимодействия с боковыми породами остается неизменным.
|
Рисунок 11.15 - Схемы размещения и крепления отрезков каната для извлечения деревянных стоек в выработанном пространстве с шагом посадки 3,6-4,5 м: а и б- при комбайновой; в и г -молотковой выемках крутого пласта по простиранию
Рисунок 11.1 б - Пневмобаллонная крепь (пневмокостры) многополостные
резинокордовые типоразмеров соответственно 6ПМ2 (а), 6ПМЗ (б) и 6ПМ4 (в), их графическое изображение на "Паспорте..." (г): 1 — оболочка;
2 и 3 — вентили; 4 —ручка для передвижки пневмокостра
Таблица 11.7- Техническая характеристика пневмокостров типоразмеров
6ПМ
Параметр и единица его измерения | Количественное значение параметра типоразмера костра | |||
6ПМ2 | 6ПМЗ | 6ПМ4 | ||
Рабочий диапазон раздвижности, м | 0,4-0,7 | 0,6-1,0 | 0,8-1,2 | |
Рабочее давление сжатого воздуха, МПа | 0,3-0,5 | 0,3-0,5 | 0,3-0,5 | |
Время наполнения сжатым воздухом до давления 0,3-0,5 МПа, с | ||||
Время опорожнения (до потери контакта костра с кровлей), с | ||||
Масса, кг |
Принцип действия пневмокостра заключается в том, что при наполнении сжатым воздухом изменяется форма резиновой оболочки, увеличивается его высота до контакта с кровлей. В процессе сближения боковых пород уменьшается объем оболочек пневмокостра, что сопровождается увеличением давления и площади его сопротивления с ними. Пневмокостры работают в режиме нарастающего сопротивления.
Схема установки пневмобаллонного наборного костра типа ПНК-1 в лаве представлена на рисунке 11.17, а его техническая характеристика - в таблице 11.8.
Состав рабочих операций при передвижке пневмокостра ПНК-1:
- контроль за состояниями кровли и призабойной крепи;
- зачистка места передвижки и установки костра;
- дистанционная разгрузка костра путем стравливания (выпуска) воздуха;
Рисунок 11.17 - Наборной пневмобаллонный костер типа ПНК-1: а - схема установки костра в лаве; б - общий вид
- за откидную переднюю опору (задняя выполаживается) перетаскивание костра на новую рабочую позицию (эти опоры возвращаются в исходное положение);
- от имеющихся в лаве воздухопровода с помощью гибкого шланга, подсоединенного к воздухораспределителю, баллон заполнение баллона сжатым воздухом до определенного давления, обеспечивающего его предварительный распор.
Таблица 11.8 - Техническая характеристика наборного пневмобаллонного
костра типа ПНК-1
Параметр и единица его измерения | Количественное значении параметра |
Мощность пласта, м | 0,4-1,0 |
Угол падения пласта | не ограничен |
Усилие предварительного распора, кН: при давлении воздуха в баллонах 0,3 МПа 0,5 МПа | |
Габаритные размеры, м: ширина длина высота | 0,7 1,3 0,35-1,0 |
Вес пневмокостра, кг | |
Вес одного баллона, кг |
Пневмобаллонный костер ПНК-1 (см. рис. 11.17) состоит из набора ре-зинокордовых баллонов 1, оградительной резиновой ленты 2, лыж 3, откидных опор 4, соединительных поясов 5, воздухораспределителя 6.
Передвижка пневмокостровой крепи может также осуществляться механизированным способом с применением переносных пневмодомкратов и упорных стоек.
Требования правил безопасности при посадке кровли [4]:
- мероприятия, обеспечивающие безопасность работ, связанных с посадкой кровли, должны быть отражены в "Паспорте...";
- при угле падения пласта свыше 15° производить выбивание крепи во время посадки кровли в лаве разрешается в направлении снизу вверх;
- не допускается ведение других работ ниже передвижения посадочной крепи в случае посадки кровли на наклонных, крутонаклонных и крутых пластах;
- в лавах с индивидуальной крепью работники, занятые на посадке кровли, должны находиться в закрепленных местах;
- в органной крепи должны оставаться окна шириной не менее 0,7 м на расстоянии не более 5 м друг от друга;
- в лавах, закрепленных деревянной крепью, на пластах с углом падения не выше 15°, одновременно с посадкой кровли допускается ведение других работ (кроме взрывания и работы механизмов, создающих шум) при условии пребывания людей на расстоянии не менее 30 м от участка, намеченного к посадке;
- в случае посадки кровли не одновременно по всей длине лавы, а отдельными участками, количество их должно быть минимальным; выбивание крепи и посадка должна производиться последовательно в одном направлении;
- порядок посадки кровли отдельными участками или по всей длине лавы и мероприятия по безопасному ведению работ определяется в каждом частном случае паспортом выемочного участка;
- при применении индивидуальной металлической призабойной и обрезной крепи на пластах с углом падения до 25° одновременно с посадкой допускается ведение и других работ в лаве на расстоянии от места посадки, определенном паспортом;
- удаление деревянной крепи во время посадки кровли в лавах должно производиться механизированным или взрывным способом;
- в случае задержки обрушения кровли сверх установленной величины шага ее посадки необходимо применять искусственное обрушение; в этом случае не допускается вести работы в лаве по добыче угля до обрушения кровли;
- работы по подготовке к искусственному обрушению кровли проводятся в соответствии с мероприятиями, разработанными согласно рекомендациям постоянно действующей комиссии по управлению горным давлением и главным инженером шахты;
- не допускается осуществлять одновременно очистные и посадочные работы в лавах длиною до 100 м с индивидуальной крепью и труднообру-шаемой кровлей.