Файл: Проявление горного давления при применении механизированных крепей..pdf

20 тс на каждый). При нарушении арочной системы и проскальзы­ вании блоков нагрузки на стойку несколько увеличивались и резко возрастали на рычагах (до 45 тс). Нагрузка на траверсу в тече­ ние всего периода измерений оставалась в пределах 20—40 тс ,(рис. 32).

После отделения очередного блока непосредственной кровли, которое в большинстве случаев происходит в период передвижки и распора секций крепи, наблюдается интенсивный рост нагрузок на поддерживающий элемент крепи. Стойка крепи выходит на ра­ бочую характеристику в течение 2—5 мин. Резко (до 45 тс) возра­ стает нагрузка на рычаг четырехзвенннка, на траверсе также усилия возрастают до 30—35 тс.

В этот период в течение всего выемочного цикла происходит интенсивное опускание первого блока кровли по трещине в кровле. При этом скорость опускания выдвижной части гидравлической стойки составляла 0,6—0,7 мм/мин. Движение блоков непосредст­ венной кровли вызывает дальнейшее раскрытие трещины давления с появлением у забоя вывалов породы клиновидной формы на вы­ соту 0,3—0,4 м и шириной 0,4 м.

Осадки основной кровли, которые периодически происходят через 15—20 м, приводят к резкому изменению режима работы крепи. Скорость опускания выдвижной части гидравлических стоек в этот период составляет 1,5—2 мм/мин. Все стойки крепи в тече­ ние нескольких минут выходят на рабочую характеристику. В сред­ ней части лавы обычно 10—12 секций крепи зажимаются. Величина

4* 75

опускания кровли при этом обычно составляет 300—320 мм. Зажа­ тые секции крепи из-за потерн продольной устойчивости опрокиды­ ваются на забой. Время проявления осадок основной кровли, обычно составляет один — два выемочных цикла. Наличие прочных, хотя и разрушенных, нижних слоев непосредственной кровли позво­ ляет сравнительно легко преодолеть последствия осадок основной кровли и вывести секции под свежеобнаженную кровлю. Разру­ шенные слои непосредственной кровли над зажатыми секциями крепи обычно при этом выпускаются на конвейер и транспорти­ руются до откаточного штрека.

Большое значение для быстрого преодоления зоны влияния осадок основной кровли имеет скорость подвигания очистного-- забоя, которая в период между осадками основной кровли состав­ ляла б—10 м/сут. Поэтому значительных деформаций элементов: крепи при отработке этой лавы не наблюдалось. Было деформи­ ровано два основания крепи и значительная часть опорных колец, предохраняющих козырек от опрокидывания на забой.

§ 7. Анализ результатов исследований

Опыт применения механизированных крепей оградителыю-

работе по падению пластов. Характер работы комплексов при этом примерно аналогичен работе крепей данного типа по простиранию по этим пластам.

Первичные осадки, основной кровли не вызвали каких-либо особых изменений в кровле. На шахтах нм. В. И. Ленина по пласту dl0 и «Степная» по пласту d6 благодаря легкообрушающимся породам непосредственной кровли достаточной мощности стойки крепи не выходили на рабочую характеристику. На шахте им. 50-летпя Октябрьской революции первичная осадка основной кровли несколько ухудшила состояние кровли. Стойки крепи в этот период выходили на рабочую характеристику. Податливость стоек составила 50 мм при опускании кровли на 62 мм. Влияние пер­ вичной осадки на состояние кровли ощущалось в течение четы­ рех выемочных циклов и поэтому не привело к каким-либо- осложнениям в работе комплекса, несмотря на то, что из-за от­ жима угля расстояние забоя до козырьков увеличилось до 1 м, что говорит о высокой устойчивости нижних слоев непосредст­ венной кровли при работе крепи по падению.

Несколько иной характер взаимодействия крепей оградителы-ю- поддерживающего типа с боковыми породами наблюдается при наличии в непосредственной кровле пород, разрушающихся над призабойным пространством на узкие блоки, что подтверждается

76

Г л а в а V

ПРОЯВЛЕНИЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ НА ПЛАСТАХ С УГЛОМ ПАДЕНИЯ ДО 35°

Комплексная механизация выемки угля в очистных забоях на пластах наклонного падения до настоящего времени сдержи­ вается из-за отсутствия работоспособных конструкций механизи­ рованных комплексов.

Создание механизированных комплексов для отработки наклон­ ных пластов представляет определенные трудности, так как конст­ рукция крепи должна обеспечить необходимое взаимодействие ее с боковыми породами, возможность направленного передвижения секций и всего комплекса, устойчивость секций, предотвращение сползания крепи и конвейера и, кроме того, не допускать проник­ новения обрушенных пород в призабойное пространство.

В данной главе приведены результаты промышленных испыта­ ний и исследований работы механизированных крепей М-87ДН, ОМКТМ [8] с системами устойчивости на пластах с углами паде­ ния до 35°.

Методикой проведения исследований предусматривалось изуче­ ние следующих вопросов: взаимодействия механизированных кре­ пей с боковыми породами; направленности движения секций кре­ пей; пространственного положения элементов секций крепей; оценки эффективности систем устойчивости.

Исследования проводились в шахтных условиях с применением измерительных стоек СУ-ІІ с самописцами, электротензометриче­ ской аппаратуры, угломеров, манометров.

§ 1. Проявление горного давления при испытании механизированной крепи М-87ДН на шахте «Топарская»

на пласте k\z Джартасском

Испытания комплекса КМ-87ДН проводились во 2-й запад­ ной лаве пласта. Длина лавы 125—127 м, общая мощность пласта 1,6—2,75 м, вынимаемая — 1,6—1,8 м, длина поля 800 м, угол падения пласта 30—32°.

78

Непосредственная кровля пласта представлена аргиллитами мощностью 0,7—1,5 м. Аргиллиты средней крепости с плоскостями скольжения, покрытыми каолинитом, среднеустойчивые, тонко­ слоистые, с тонкими прослоями растительных остатков.

Основная кровля состоит из алевролитов мощностью 16—24 м, выше которых залегает угольный пласт kls Шестифутовый. В местах геологических нарушений алевролиты неустойчивы. Почва пласта сложена аргиллитами мощностью 1,5—2,5 м и алев­ ролитами мощностью до 10 м.

В верхней части лавы на протяжении 8—12 м от вентиляцион­ ного штрека проходила зона геологического нарушения (пере­ мятые породы кровли с беспорядочным расположением зеркал скольжения).

За период испытаний (около года) подвигание лавы, оборудо­ ванной комплексом КМ-87ДН, составило около 140 м. Средне­ суточная добыча угля составила 170 т, максимальная 780 т. Такая низкая нагрузка на лаву объясняется в первую очередь наличием значительных геологических нарушений пласта в верхней и ниж­ ней частях лавы. Нарушение, встреченное в верхней части лавы, в первое время проведения испытаний было незначительным (8-—12 м), затем оно постепенно увеличивалось до 26 м по паде­ нию пласта.

На этом участке вслед за рабочим органом комбайна постоянно обрушались породы кровли и образовывались купола на высоту до 1,5—2, а иногда до 3—4 м. В этих случаях за комбайном уста­ навливались деревянные стойки с полной затяжкой кровли, в местах вывалов выкладывались деревянные клети. Только после этого передвигались секции крепи. Прорывы пород происходили также и при разгрузке секций крепи. Очень часто при распоре сек­ ций крепи из-за образовавшихся пустот в кровле, а также смятия пород перекрытиями крепи не удавалось получить необходимую величину распора, а иногда вообще установить секции ввиду не­ достаточной их высоты в этих условиях. В результате давления, оказываемого весом отслоившейся породы, лежащей на перекры­ тии секций, крепь опрокидывало по падению пласта.

Передвижка секций крепи под разрушенными породами пред­ ставляла значительные трудности. Выпрямление наклоненных сек­ ций было сопряжено с большими трудозатратами.

Одной из особенностей работы крепи при наличии в кровле перемятых пород и пустот является потеря контакта между сосед­ ними секциями, что приводило к опрокидыванию и сползанию секций крепи.

Для удержания секций крепи от наклона по падению пласта

Рядом стоящие секции стягивались специальными стяжками по верхнякам. Между передними стойками соседних секций устанав­ ливались фаркопфы и гидравлические стойки.

79'

Указанные мероприятия дали некоторые положительные ре­ зультаты, но полностью вопроса предохранения секций от наклона по падению пласта не решили.

Исследования проявления горного давления были начаты при отходе забоя лавы на 30 м от разрезной печи. Измерительные станции были оборудованы в верхней и средней частях лавы.

На участках с ненарушенной сплошностью кровли (рис. 33, а) нагрузки на передние и задние стойки были одинаковы в конце цикла (50—60 тс) при начальном распоре 25—30 тс. Податливость стоек была 15—25 мм. Опускание кровли измерялось на расстоя­ нии 2 м от забоя. Опускание кровли распределялось неравно­ мерно по длине лавы. На ненарушенном участке опускание за один цикл при ширине захвата 0,6 м достигало' 35 мм, а на всю ширину призабойного пространства до 200 мм.

На участках лавы, где имели место отслаивание непосредст­ венной кровли на высоту 0,1—0,15 м (рис. 33,6), трещины, заколы и разрушенные породы на перекрытиях крепи, предварительный распор стоек составлял 20—25 тс, однако к концу цикла перед передвижкой секций крепи нагрузки на стойки редко превышали 40—45 тс и в среднем составляли 35 тс. Податливость стоек в среднем была равна 54 мм, а максимальные значения ее дости­ гали 120 мм. Опускание кровли на этих участках составляло 20— 22 мм за один цикл.

На участках с геологическими нарушениями пласта (рис. 33, в) кровля обрушалась сразу же вслед за выемочным органом ком­ байна, а так как передвижка секций на этих участках была за­ труднена, происходили вывалы пород иногда на высоту 1—1,5 м. По этой причине часто невозможно было распереть секции крепи с высоким первоначальным распором (распор при этом составлял 8—10 тс). При выкладке деревянных костров над перекрытиями крепи предварительный распор достигал 18—20 тс и конечные нагрузки на стойки находились в пределах 20—30 тс.

Породы кровли за крепью обрушались равномерно без зависа­ ний по всей длине лавы после передвижки секций. Подвижка раздробленных масс пород по падению отмечалась над секциями крепи на нарушенных участках при разгрузке и выпуске пород

.во время передвижки секций.

Исследование устойчивости секций показало, что на ненару­ шенных участках лавы стойки отклонялись от нормали к пласту на 1—3°, что вполне допустимо и говорит о достаточно устойчи­

питавшей систему удержания секций от опрокидывания, давле­ ния 150—180 кгс/см2.

На участках с геологическими нарушениями (в виде местных утолщений пласта, смятия пород, беспорядочного расположения трещин, заполненных каолинитом) следом за рабочим органом

80