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

2 тс/ч. Срабатывания предохранительных клапанов в этот период не наблюдалось. Даже при длительных простоях комплекса стойки крепи в редких случаях выходили на рабочие характеристики. Ве­ личина податливости находилась в пределах 12—25 мм.

Полученные величины нагрузок на стойки крепи в период меж-

Рис. 1. Характер изменения нагрузок на секции крепи в зависимости от времени выемки угля: а — на двухстоечные секции крепи: б — на трехстоечиые

методом с помощью ЭВМ, в результате обработки полученных дан­ ных установлены следующие зависимости нагрузок на секции кре­ пи от времени выемки угля (рис. 1):

для двухстоечной секции Р = 20,6 + 0,109/ — 0,00012/*

(коэффициент корреляции ц = 0,795); для трехстоечной секции

Р = 32,7 + 0,119/ — 0,00009/» (т) = 0,7).

Как видно из рисунка, секции крепи работают в режиме нара­ стающего сопротивления и выходят на рабочую характеристику в конце выемочного цикла. Нагрузки на двухстоечные и трехстоеч­ ные секции крепи составляли соответственно 46 и 74 тс.

Общая величина опускания кровли по ширине призабойного пространства в этот период колебалась в пределах ПО—130 мм (рис. 2). Скорость опускания кровли при выполнении производст­ венных процессов составляла от 1,2 до 2,1 мм/мин, а при отсут­ ствии в пределах 0,02—0,07 мм/мин. В основном на изменение этих величин оказывала влияние передвижка двухстоечных и трехстоеч­ ных секций крепи.

8

=f

О

ß.

С

о

CСL.

О

О,

С

о

о

а

§

'Cä

1t\3

1

Sj tiâ

ЩР)М

происходит при влиянии производственных процессов. Опускание

кровли имеет плавный характер и за 13 ч составило всего лишь 32 мм (кривая 2— 1). ■

Вторичное обрушение пород основной кровли произошло при отходе крепи на 56 м от монтажной камеры и через 20 м после первичной осадки основной кровли. Последующие вторичные осад­ ки происходили через каждые 15-—20 м подвигания забоя. Почти все стойки крепи выходили на рабочую характеристику при вто­ ричных осадках основной кровли. До выхода стоек на рабочую

.характеристику скорость нарастания нагрузок составляла 8— 10 тс/ч. При выполнении производственных процессов при этом наблюдались срабатывания предохранительных клапанов до 5— 6 в минуту. Податливость стоек составила 20—25 мм. Общее опу­ скание кровли было равно 223 мм или в 1,7 раза меньше по срав­ нению с опусканием кровли при первичной осадке. Скорость опус­ кания кровли в среднем составляла 2 мм/мин, а максимальная 15 мм/мин.

На участках в верхней части лавы, где зависание кровли дос­ тигало 6—8 м на расстоянии 20 м от вентиляционного просека стойки 16 секций крепи исчерпали запас податливости и были за­ жаты. На этом участке по линии забоя образовались вывалы на высоту 1,0—1,5 м.'А на других участках лавы произошло раскры­ тие до 2—3 см трещин, образующихся после каждого цикла, в не­ которых местах произошли вывалы на высоту 0,2—0,4 м.

Влияние вторичной осадки проявлялось в течение трех-четырех выемочных циклов. В дальнейшем лава работала стабильно с боль­ шой скоростью подвигания. При этом'крепь работала в благоприят­ ных условиях.

§ 3. Проявление горного давления при применении механизированной крепи М-100 на шахте «Северная» на пласте &7 Замечательном

Комплексом КМ-100 была оборудована 7-я лава.

■Общая мощность пласта 1,7 м, вынимаемая 1,65 м; угол падения пласта 8—9°; крепость угля /= 2 ; длина лавы 136—145 м; система разработки — длинные столбы по простиранию с разделением эта­

жа на два подэтажа Добычные работы производились в двух лавах: в верхнем под­

этаже комплексом КМ-100, а в нижнем — комбайном 1К-52Ш с индивидуальной деревянной крепью. Управление кровлей в ниж­ ней лаве — полное обрушение на однорядную органную крепь.

Шаг обрушения 0,5 м.

Непосредственная кровля пласта представлена аргиллитом с прослойками углистого сланца мощностью 1,8—2 м. Основная

10

кровля — крепкий песчаник мощностью 30 м. Почва — устойчивый аргиллит мощностью 2,5 м.

Шахта относится к сверхкатегорным по газу и опасной по взры­ ваемости пыли.

Инструментальные замеры, проведенные при работе комплек­ са, можно разделить на три этапа: первый относится к периоду отхода комплекса на 15 м от монтажной камеры до принудитель­ ного обрушения кровли; второй — к периоду отхода далее чем на 15 м до проявления первичной осадки основной кровли и третий — к периоду первичной осадки основной кровли.

Замеры, проведенные на первом этапе, показывают, что нагруз­ ки на секции крепи даже при выполнении производственных про­ цессов не превышали 35—39 тс на двухстоечную секцию и 56—62 тс на трехстоечную секцию, т. е. гидравлические стойки работали в режиме нарастающего сопротивления. Податливость стоек нахо­ дилась в пределах 3—5 мм. Общее опускание кровли в этот период не превышало 15—20 мм. После принудительного обрушения ниж­ них слоев пород основной кровли, которое было произведено на расстоянии 15 м от монтажной камеры для уменьшения первич­ ной осадки основной кровли, выработанное пространство было полностью заполнено обрушенными породами.

При отходе лавы на 30 м от монтажной камеры в состоянии кровли изменений не наблюдалось. Отжима угля не было. Нагруз­ ки на секции крепи несколько возросли, но на рабочую характери­ стику стойки не выходили. Скорость нарастания нагрузок составля­ ла 2—4,2 тс/ч. Непосредственная кровля за комплексом обруши­ лась сразу же и через каждые 4—5 циклов наблюдалось обруше­ ние нижних слоев (мощностью 0,5—1 м) основной кровли. При этом следует отметить, что зависание нижних слоев основной кров­ ли на 5—6 тс увеличивало нагрузки на секции крепи, но даже в этом случае перед разгрузкой стойки крепи редко выходили на рабочую характеристику. По мере отхода комплекса от монтажной камеры на 35—40 м вновь повысились нагрузки на стойки и проис­ ходил отжим угля. В кровле пласта появились трещины (направ­ ленные в сторону забоя под углом 70—80°), которые образовыва­ лись через каждые 4—6 м подвигания лавы вслед за обрушением нижних слоев основной кровли. Стойки крепи под действием воз­ растающих нагрузок выходили на рабочую характеристику. В те­ чение 3—5 мин происходило одно — два срабатывания предох­ ранительных клапанов. Податливость за одно срабатывание соста­ вляла 1—2 мм и за цикл не превышала 10—12 мм.

Общее опускание кровли в этот период по мере отхода лавы от монтажной камеры постепенно увеличивалось от 40 до 128 мм, а скорость опускания кровли — от 0,01 до 0,02 мм/мин, но на от­ дельных участках (по длине лавы до 4—6 м в местах зависания кровли) она доходила до 0,04 мм/йин. Особый интерес представ­ ляет характер работы крепи непосредственно перед и во время пер­ вичной осадки основной кровли. Стойки крепи перед осадкой ос­

11

новной кровли после каждого цикла выходили на рабочую харак­ теристику. Скорость нарастания нагрузок на стойки при этом составляла в среднем 28—35 тс/ч. Общее опускание кровли до мо­ мента осадки основной кровли составляло 420—460 мм. Первичная осадка основной кровли произошла в 80 м от монтажной камеры и 37 м от вентиляционного штрека. При этом стойки 44 секций кре­ пи исчерпали запас податливости, однако элементы крепи не де­ формировали. Скорость нарастания нагрузок составляла 30—

56т/ч.

Впериод первичной осадки основной кровли опускание кровли составило 480 мм. Максимальная скорость опускания кровли при выполнении производственных процессов составила 39 мм/мин, а средняя 5,8 мм/мин. После первичной осадки пород основной кров­ ли давление на секции крепи несколько снизилось, но стойки крепи продолжали работать в режиме постоянного сопротивления. О снижении давления пород кровли можно судить по частоте сраба­ тывания предохранительных клапанов: если при первичных осад­

ках частота составляла 5—6 в минуту, то после осадки она снизи­ лась до 10—12 в час.

В дальнейшем работа крепи исследовалась в период между осадками основной кровли. Была отмечена некоторая закономер­ ность изменения нагрузок на крепь от скорости подвнгания очист­ ного забоя. Так, при скорости подвнгания забоя 1,1 м/сут стой­ ки секций крепи выходят на рабочую характеристику только перед передвижкой крепи. При скорости подвнгания забоя 3 м/сут на ра­ бочую характеристику в течение всего времени цикла выходят 90% стоек, остальные 10% — перед разгрузкой.

Общее опускание кровли и скорость опускания также изменя­ лись в зависимости от скорости подвнгания очистной линии забоя. Так, при скорости подвнгания забоя 1,1 м/сут кровля опустилась на 175 мм, а при 3 м/сут — иа 155 мм. Скорость опускания кровли без учета влияния производственных процессов при скорости под-

1,2 мм/мин. Скорость нарастания нагрузок при отсутствии произ­ водственных процессов составляла 4•—6 тс/ч, а при их выполнении

8—10 тс/ч.

Анализ результатов исследований, проведенных в течение 20 дней в период между осадками основной кровли, позволил устано­ вить следующие корреляционные зависимости:

1) нагрузка на крепь для трехстоечной секции

Р = 35,2 + 0,33^ — 0,0007ft

для двухстоечиой секции

Р = 20,8 + 0,21 — 0,000372ft

12