Обоснование выбора очистного механизированного комплекса для выемки тонких и средней мощности пологонаклонных угольных пластов

КОМПЛЕКТОВАНИЕ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ОЧИСТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Лекция 16

В основу выбора OMK положен функциональный принцип комплектации составляющих оборудования с учетом наиболее приемлемой области его применения в конкретно рассматриваемых совокупности исходных горно-геологических и горнотехнических условий [3, 37, 41]. Коструктивно-технические характеристики OMK должны быть максимально адаптированы к этим условиям, отвечать требованиям безопасности и эргономики, а также обес­печивать высокий уровень механизации и автоматизации очистных работ.

Основным аргументирующим фактором обоснования выбора OMK яв­ляются типоразмер его крепи и схема передвижки ее секций, которые напря­мую зависят от устойчивости непосредственных слоев почвы и кровли, а также обрушаемости массива последний, соответственно их категориям: П_і, Б_і и Ai

[9, 42].

Обобщенные качественные характеристики неблагоприятных условий применения механизированных крепей, касающиеся пород слагающих кровлю:

- неустойчивые, со слабым сцеплением частиц, сильно трещиноватые (обрушающиеся мелкими кусками);

- обводненные;

- перемятые в зонах геологических нарушений;

- с плоскостями заколов под острым углом к поверхности пласта по направлению его выемки;

- весьма труднообрушаемые;

- склонные к зависанию;

- склонные к горным ударам; почву:

- неустойчивые углистые сланцы;

- обводненная;

- склонная к интенсивному выдавливанию и пучению;

- склонная к сползанию.

Существенным ограничивающим применения OMK является мини­мальная мощность угольного пласта, что не редко способствует вынужден­ному увеличению высоты забоя за счет присечки боковых пород. Это приво­дит к засорению угля, повышению зольности товарной продукции. В общем виде мощность слоев, засоряющих уголь присекаемыми боковыми породами, может быть представлена выражением [43]:

, м (16.1)

где m_т — толщина слоя технологической присечки кровли или почвы, обусловленной несоответствием типоразмера механизированной крепи гео­логической мощности пласта, м;

т_в - высота слоя вынужденной присечки боковых пород, вызванной изменчивостью мощности пласта и его гипсометрией при завышенном по длине лавы габаритном размере жесткой базы выемочной машины, м;

т₀ - мощность слоя произвольно обрушающихся или сползающих бо­ковых пород, м;

т_г - приведенная к длине лавы мощность боковых пород из вывало-образований в зонах перехода геологических нарушений.

Для увеличения объема подземной добычи угля из комплексно механи­зированных лав за счет обеспечения достаточной высоты очистного забоя в отдельных случаях целесообразно применять селективную выемку угля на тон­ких пластах с частичной закладкой пород от присечки в выработанное про­странство согласно технологической схеме, как это показано на рисунке 16.1.

Рисунок 16.1 — Технологическая схема выемки угля из тонких пологих пла­стов с селективной выемкой угля и породы присекаемого верхнего слоя почвы

Сущность рассматриваемой технологии состоит в следующем. На венти­ляционном штреке (см. рис. 16.1) располагаются аппаратура энергопоезда ком­плекса КМ-88, а также передвижной склад его запасных частей 1, распредели­тельный пункт закладочной установки 2, емкость 3, насос орошения 4, воздухо-

дувка 5 и дробилка 6, входящие в комплекс "Титан-1". Выдача пород из лавы от присечки почвы, вывалов кровли в т.ч. и при переходе геологических нарушений осуществляется забойным конвейером 7, а затем конвейером 8 типа СП-48 на­правляется в бункер дробилки 6. Комбайн 10 типа 1К101У находился у откаточ­ного штрека, его исполнительный орган заведен в нишу длиной 2,3 м. Выемка угля производится при движении комбайна в направлении к вентиляционному штреку. За комбайном передвигаются лавные секции мехкрепи 11, а затем сек­ции 12, имеющие задние консоли перекрытия и специальные оградительные щи­ты для удержания закладочного материала. После выемки очередной полосы угля комбайн заводится в нишу длиной 5 м у вентиляционного штрека. Уголь транспортируется по забойному конвейеру 7 на конвейеры транспортного штре­ка соответственно скребковый 13 и ленточный 14. Размещение дробленных по­род осуществляется по трубопроводу 15 закладочной установкой.

Целесообразность применения технологии селективной выемки угля и присечных пород в лаве определяется балансом затрат на выполнение работ, определяющих их экономическую эффективность.

Выбор типоразмера механизированной гидрофицированной распорной крепи согласно ПТЭ [3] производится, исходя из допустимого угла падения пласта (наклона очистной выработки) минимальной и максимальной величин его мощности. Верхний предел мощности пласта равняется максимальной высоте крепи в раздвинутом положении. Минимальная мощность пласта

где Н_к - габаритная высота корпуса комбайна (на конвейере) от поч­вы пласта, мм;

в ₁ - толщина консоли перекрытия секции крепи в зоне прохода вы­емочной машины под крепью, мм;

t_к - высота подштыбовки завальной стороны конвейера, мм;

t₁ - высота породной подушки на консоли перекрытия секции крепи в

зоне прохода выемочной машины, мм;

h_у и h_г— величины высот свободного прохода для управления ком­байном соответственно по простиранию и под крепью при изменении гипсо­метрии пласта по падению, мм;

h₃ - запас свободного прохода выемочной машины под крепью, мм

(принимается не менее 50 мм);

0,05 - коэффициент, учитывающий свойства боковых пород, м

R₁ - отставание от забоя до наиболее отдаленной части корпуса ком­байна, м.

Минимальная мощность пласта, при которой обеспечивается работа крепи без посадки ее секций на жесткую базу ("нажестко")

где H_min — минимальная конструктивная высота крепи в сложенном положении, мм;

h_р - запас остаточной гидравлической раздвижности на разгрузку сто­ек крепи от давления, мм (при мощности пластов менее 1 м - 30 мм, более 1 м - 50 мм);

R₂ - расстояние от забоя до заднего ряда стоек крепи, м.

Входящие в формулы (16.2 и 16.3) исходные линейные технологиче­ские параметры устанавливаются по данным технических характеристик со­ответствующих механизированных крепей (табл. 16.1), с учетом применяе­мых с ними типоразмеров комбайнов (струговых установок) и лавных скреб­ковых конвейеров.

В случае соответствия двух и более типов OMK горно-геологическим условиям выемочного участка преимущество следует отдавать комплексам нового или повышенного их технического уровня, опыт эксплуатации кото­рых накоплен на шахте [3].

На перспективу совершенствование OMK следует рассматривать в на­правлении создания унифицированного ряда очистных агрегатов на основе робототехники.

Таблица 16.1 - Технологические параметры основных компонентов

очистных механизированных комплексов для определения нижней

границы вынимаемой мощности угольного пласта

Типоразмер комплекса

Тип и типоразмер

Технологические параметры, мм

крепь

выемочная машина

конвейер

К

t * Ί

К

К

1МКД-90

1КД-90

К-103М

СПЦ-163

25-35*

КА-80

ГШ-200В

2МКД-90

2КД-90

РКУ-10

СПЦ-163

25-35*

ГШ-200В

ЗМКД-90

3 КД-90

2ГШ-68Б

СПЦ-273

20-30

25-35*

РКУ-13

СПЦ-273

РКУ-13

СП-301М

КД-80

Донбасс-80

к-юзм

СПЦ-163

25-35*

к-юзм

СП-202В1

КА-80

СПЦ-163

1К-101У

СП-202М

20-35

1КМ-88

1М-88

РКУ-10

СП-87ПМ

20-35

10-20

1К-101У

СП-250

2КМ-87УМН

2M-87УМН

1ГШ-68

СП-87ПМ

25-45

10-20

РКУ-13

СПЦ-273

20-35

1KMT

IMT

1К-101У

СП-250

20-35

20-30

1К-101У

СП-202М

20-35

1ГШ-68

СП-87ПМ

25-45

2KMT

2MT

2ГШ-68Б

СП-87П

25-45

20-30

РКУ-13

СП-87ПМ

1ГШ-68

СП-87ПМ

1КМК-97М

1МК-98

К-ЮЗМ

СП-202

20-30

10-15

В1

1К-101У

СП-202М

20-30

СПЦ-163

20-30

СП-250

20-30

СП-250

25-45

2КМК-97М

2МК-98

1К-101У

СП-202М

20-30

10-15

СПЦ-163

20-30

СП-63М

20-30

СП-87П

25-45

К-ЮЗМ

СП-202М

20-30

1МКДД

1КДД

УКД-200

КСД-26В

10-20

0-10

0-10

1К-Ю1УД

СПЦ-273

20-30

10-20

ГШ-200

КСД-28

0-10

0-20

РКУ-10

СПЦ-163

10-20

30-40

2МКДД

2КДД

УКД-300

СП-301

0-10

РКУ-13

СПЦ-273

30-40

РКУ-13

КСД-28

30-40

РКУ-13

СПЦ-163

МДМ

ДМ

УКД-300

КСД-26В

10-20

10-15

0-10

1К-101УД

КСД-27

ГШ-200

СПЦ-163

РКУ-10

СПЦ-273

20-30

30-40

МДТ

2ДТ

КДК-500

КСД-27

10-15

ГШ-500

КСД-28

РКУ-10

КСД-210

20-30

30-40

РКУ-13

СПЦ-273

30-40

РКУ-13

СП-301

30-40

мдтм

ДТМ

КДК-500

КСД-27

10-15

КДК-700

КСД-28

1КШЕ

КСД-210

20-30

30-40

К-500

А-30

20-30

* Данные приведены для режима работы крепи с передвижкой ее секций без активного поддержания кровли. Примечания:

. Меньшие значения t _κ принимаются для крепкой, плотной почвы, большие - для сла­бых, неустойчивых, склонных к пучению пород.

2. Меньшие значения t _κ принимается для пород категории кровли Б₄, Б₅, большие - для Б₁, Б₂, Б₃.