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

2) податливость для трехстоечной секции h = 1,58 -I- 0,028t;

для двухстоечной секции

h = 0,7525 + 0,0365^,

где Р — нагрузка на секцию крепи, тс; t — время одного выемочно­ го цикла, мин; h — податливость стоек секции крепи, мм.

30 60 90 120 150 180 210 290270 ЗОО t,4

Рис. 3. Характер изменения нагрузок (а) и подат­ ливости стоек (б) иа двухстоечиую секцию крепи

Надежность корреляционного отношения данных зависимостей,

JA > 2 ,6 .

Из полученных зависимостей видно, что нагрузки на стойки двухстоечных секций не превышают 48 тс, нагрузки на передние стойки секций несколько выше, чем на задние (рис. 3).

Основным фактором, влияющим на изменение нагрузок и по­ датливости стоек являются производственные процессы: выемка угля, и, главным образом, передвижка секций крепи.

После передвижки двухстоечных секций нагрузки на стойки трехстоечных секций резко возрастают, и они выходят на рабочую характеристику (рис. 4).

Из. рисунка видно, что стойки трехстоечных секций крепи выхо­ дят ма рабочую характеристику при / = 210 мин, но, начиная с t = = 240 мин, наблюдается некоторое понижение нагрузки, кото­

І3

рое говорит о том, что стойки на этом участке работают в ре­ жиме постоянного сопротивления.

При вторичных осадках основной кровли все стойки крепи ра­ ботают в режиме постоянного сопротивления и выходят на рабо­ чую характеристику в течение 2—2,5 ч. Скорость нарастания на­ грузок до выхода их на рабочую характеристику составляет 12— 14 тс/ч. При влиянии производственных процессов скорость нара-

Рнс. 4. Характер изменения нагрузок (а) п подат­ ливости стоек (б) на трехстоечную секцию крепи

стания нагрузок возрастает и предохранительные клапаны сраба­ тывают через каждые 1—2 мин.

При длительности цикла более 5—6 ч клапаны срабатывают через 5—6 мин. Увеличение времени цикла, хотя и несколько ста­ билизирует рост нагрузок, но может привести в некоторых слу­ чаях к зажатию секций крепи (когда податливость стоек стано­ вится равной нулю), что наблюдалось при простоях лавы более суток.

Необходимо отметить, что нагрузки на стойки по ширине при­ забойного пространства до выхода их на рабочую характеристику изменяются по-разному. Так, например, нагрузка на переднюю стойку трехстоечной секции всегда выше, чем на среднюю и зад­ нюю стойку, и на рабочую характеристику передняя стойка выхо­ дит на 15—30 мин раньше. При срабатывании клапанов умень­ шения нагрузок на средних и задних стойках почти не отмечалось, тогда как на передней стойке уменьшение нагрузки за одно сра­ батывание клапана составляет 2—3 тс. При скорости подвигания

14

обрушалась. Опускание кровли в этот период составляло 8—12 мм за цикл.

В связи с тем что основная кровля не обрушалась, а пло­ щадь ее обнажения составила 8500 м2, произвели принудительное обрушение кровли с помощью буровзрывных работ и одновре­ менно для уменьшения нагрузки на крепь между' секциями крепи установили гидравлические стойки типа ГС.

Шпуры бурили глубиной до 4,5 м, с наклоном в сторону выра­ ботанного пространства под углом 60° к плоскости пласта. Прину­ дительная посадка кровли не дала положительных результатов, так как при взрывании образовывались только местные вывалы нижних слоев пород основной кровли, остальная же часть кровли осталась неразрушенной. Взрывные работы вызвали неко­ торое движение нижних слоев пород основной кровли, выразив­ шееся в резком увеличении нагрузок на крепь. Стойки секций крепи в этот период в течение 30—40 мин выходили на рабочую харак­ теристику. Предохранительные клапаны срабатывали через каж­ дые 4—6 мни. Гидравлические стойки типа ГС перед разгрузкой стали выходить на рабочую характеристику. Скорость нарастания нагрузок на стойки секции крепи до выхода их на рабочее сопро­ тивление составляла 25—35 т/ч. Податливость составляла 25— 38 мм. Обрушению пород основной кровли предшествовало рез­ кое повышение нагрузок на стойки секций крепи, предохранитель­ ные клапаны срабатывали непрерывно. Резко повысилась скорость нарастания нагрузок (до 60—70 тс/ч), т. е. стойки после распора в течение 5—10 мин выходили па рабочую характеристику и работа­ ли в режиме постоянного сопротивления. Скорость срабатывания предохранительных клапанов доходила до 5—10 в минуту. Макси­ мальная скорость опускания кровли колебалась в пределах 20— 40 мм/мин. Непосредственно перед осадкой основной кровли ско­ рость опускания кровли составляла в среднем 60—80 мм/.мип. Поэ­ тому несколько секций крепи зажало (й= 0) в течение 20—30 мин, что привело к длительным простоям комплекса. При такой ин­ тенсивности проявления горного давления крепь работала на участке 5 м по простиранию. Механизированная крепь была уси­ лена деревянными и гидравлическими стойками. Общее сопротив­

На расстоянии 60 м от монтажной камеры произошло обру­ шение блока основной кровли, сопровождаемое динамическим уда­ ром, в результате чего завалило лаву в средней ее части на протя­ жении 30 м по падению пласта. При завале очистного забоя 16 секций полностью и 24 секции частично вышли из строя. Сек­ ции крепи были повалены в сторону выработанного пространства.

Для извлечения секций крепи с помощью буровзрывных работ на участке завала прошли камеру. Камеру крепили гидравличе­ скими стойками ГС-4 под деревянный верхняк. Расстояние между стойками по простиранию 1 м, по падению 0,6 м. На извлечение

16

секций крепи, восстановление деформированных и замену поломан­ ных узлов и деталей, обновление лавы, подхват кровли было за­ трачено три месяца.

Состояние кровли улучшилось после выхода комплекса из «за­ вала». Однако опускание кровли оставалось значительным (280 мм).

Непосредственная кровля раздавливалась и просыпалась в меж­ секционные зазоры. Над верхними перекрытиями крепи образова­ лись вывалы высотою 0,5—1,2 м. В образовавшихся полостях вык­ ладывались деревянные костры, а в местах с раздавленной кров­ лей крепь перекрывалась деревянными затяжками. Было установ­ лено, что скорость нарастания нагрузок в этот период возрастает с уменьшением времени выемочного цикла. Общее опускание кров­ ли достигло 180 мм, опускание кровли за цикл колебалось в пре­ делах 30—60 мм и на расстоянии 1,8—2 м от забоя достигало мак­ симального значения (100 мм).

Под влиянием производственных процессов скорость опускания' кровли изменялась следующим образом. При работе комбайна на расстоянии от него 12 м кровля опускалась со скоростью от 0,28 до 0,86 мм/мин. При разгрузке и передвижке двухстоечных секций вслед за проходом комбайна скорость опускания кровли составля­ ла 0,7 мм/мин. Наибольшее влияние па возрастание скорости опу­ скания кровли (до 3—4 мм/мин) оказывает передвижка трехстоечиых секций крепи.

Вторичная осадка основной кровли произошла при отходе лавы на 38 м от места первичной осадки. Состояние кровли в это время ухудшилось. Высота вывалов в средней части лавы достигала 2 м. Стойки крепи на рабочую характеристику стали выходить в тече­ ние 1—2 ч с момента их установки с величиной первоначального распора 10—12 тс. Предохранительные клапаны срабатывали через каждые 2—5 мим. Податливость находилась в пределах 18—38 мм. Опускание кровли за цикл составило 50—60 мм. Значительная раз­ ница между опусканием кровли и податливостью объясняется де­ формированием деревянной затяжки.

Общее опускание кровли за время вторичной осадки основ­ ной кровли составило 220 мм. Скорость опускания кровли 15— 20 мм/мин. Крепь при вторичном обрушении основной кровли ча­ стично была зажата из-за малой раздвижки стоек секции крепи в местах выкладки деревянных клетей. После вторичной осадки основной кровли происходило постоянное зажатие секций крепи, раздавливание и обыгрывание пачки угля под перекрытиями крепи. По этой причине комплекс был в дальнейшем демонтирован.

§ 5. Проявление горного давления при применении механизированной крепи М-97 на шахте «Западная» на пласте /г4 Вышесреднем

Опытно-промышленным образцом комплекса КМ-97 была обо­ рудована 3-я западная лава пласта /г4 Вышесреднего .

17

ff

Рис. 5. Характер изменения нагрузок на стойки секции крепи и их податливости;

ß — секция с коротким перекрытием; б — с длинном

Участок был ограничен с северо-запада серией геологических нарушений со смещением 0,6—1,5 м, одно из которых (со сме­ щением в виде взброса 0,4—0,5 м) было встречено лавой и просле­ живалось по простиранию на 66 м и по длине лавы на 80 м. В ме­ стах нарушений кровля бьіла неустойчивой.

Пласт Вышесредний выдержан по мощности, но имеет слож­

ное строение (разделен на отдельные пачки породными прослой­ ками) . »

Непосредственная кровля пласта представлена переслаиваю­ щимися с углем слоями аргиллита мощностью 0,2 м, выше кото­ рых расположен пропласток минерализованного угля мощностью

мая 1,2 м; угол падения 8—10°; длина столба 280 м.

Замеры нагрузок на стойки крепи до первичной осадки основ­ ной кровли показывают, что характер работы стоек секций крепи с длинными и короткими перекрытиями различен п во многом зависит от выполняемых производственных процессов. Стойки кре­ пи вначале работали в режиме нарастающего сопротивле­ ния и при отходе от монтажной камеры нагрузки на секции с длин­ ными перекрытиями составляли на переднюю стойку 21,4 тс, на заднюю 32,2 тс, на секции с короткими перекрытиями соответствен­ но 21,4 и 25,4 тс. Податливость стоек составляла 2—4 мм (рис. 5).

При выполнении производственных процессов скорость нара­ стания нагрузок составляла 2,5—3,5 тс/ч, в остальное время 0,5— 1,5 тс/ч. При отходе крепи от монтажной камеры на 40 м произош­ ло первичное обрушение пород основной кровли и при этом нагруз­ ка на комплект крепи достигала 136,7 тс. Средняя нагрузка на ком­ плект по 13 выемочным циклам за время влияния на крепь первич­ ной осадки основной-кровли составляла 128,8 тс. Податливость стоек крепи при этом находилась в пределах 70—80 мм, т. е. стой­ ки крепи выходили на рабочее сопротивление.

Интенсивность нарастания нагрузок в этот период увеличилась до 8—10 тс/ч при отсутствии производственных процессов и 12— 15 тс/ч при их выполнении. Общее опускание кровли при первич­ ной осадке составило 302 мм (рис. 6).

Изменение величин скоростей опускания кровли по ширине при­ забойного пространства приведено в табл.1.

Как видно из таблицы, скорость опускания кровли по шири­ не призабойного пространства увеличивается в направлении от вы­ работанного пространства к забою.

В период осадки основной кровли в ней появлялись заколы и обрезы, параллельные плоскости забоя, не мешающие, однако, прохождению под ними крепи. Порода кровли обрушалась круп­ ными блоками. Угол обрушения блоков находился в пределах 60— 80°. Монолитность кровли над крепью нарушалась, что приводило

20