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

основной кровли — песчаником общей мощностью 15—18 м; почва пласта — крепкими аргиллитами.

Исследования показали, что нагрузки на переднюю стойку двухстоечной секции составляют 25—26 тс, на заднюю 17—18 тс;

Рис. 21. Характер распределения скорости и величины опуска­ ния кровли при работе крепи М-100

на переднюю стойку трехстоечной секции крепи 19—20 тс, на сред­ нюю и заднюю 16—17 тс (предохранительный клапан трехстоечной секции был отрегулирован на рабочее сопротивление 20 тс).

Такое распределение нагрузок на стойки крепи по ширине при­ забойного пространства, при одинаковой величине предварительно­ го распора (8—10 тс), так же как и в рассмотренных выше резуль-

52

тэтах исследований, объясняется тем, что передние стойки под­ держивают большую площадь призабойного пространства, чем задние. Кроме того, перекрытие над задними стойками находится в более тесном контакте с раздавленной межслоевой пачкой угля, воспринимающей часть нагрузок. Скорость нарастания нагрузок на передние стойки в 1,5—2 раза больше, чем на задние.

Наибольшее влияние на характер изменения нагрузок на стой­ ки крепи оказывают выполняемые в лаве пронзводствениные про­ цессы, причем работа комбайна не вызывает их заметного роста.

Интенсивный рост нагрузок происходит при передвижке двух­ стоечной секции. В этот период горное давление воспринимают трехстоечные секции. Скорость нарастания нагрузок на стойки сек­ ций скачкообразно увеличивается, предохранительные клапаны срабатывают через каждые 5—7 мин. Податливость стоек двух­ стоечных и трехстоечных секций крепи составляет соответственно 15—19 и 25—35 мм за цикл.

В период, когда в лаве не выполняются производственные про­ цессы, скорость опускания кровли составляет по первому ряду стоек в среднем 0,05 и по второму 0,033 мм/мин (рис. 21).

§2. Проявление горного давления при применении механизированной крепи М-87Д при выемке нижнего слоя

пласта к\ч Верхняя Марианна на шахте «Волынская»

Верхний слой пласта отрабатывался лавой, оборудованной ме­ ханизированным комплексом КМ-100. Опережение между слоями составляло 260 м. Вынимаемая мощность нижнего слоя была рав­

стойками. Непосредственная кровля пласта представлена крепки­ ми аргиллитами мощностью 0,5—4,0 м; основная кровля — песча­ ником мощностью 30—35 м.

На отдельных участках в кровле нижнего слоя, оборудованно­ го комплексом КМ-87Д, оставлялась предохранительная пачка угля мощностью до 0,6 м. Наблюдения за работой комплекса про­ водились на трех участках: на первом межслоевая пачка не остав­ лялась, на втором и третьем ее мощность была равна соответ­

ственно 0,3 и 0,6 м.

Слеживаемость обрушенных пород в кровле на первом участ­ ке была небольшая, поэтому секции крепи на этом участке перек­ рывали деревянными затяжками. Однако при передвижке секций крепи происходили постоянные прорывы пород кровли между за­ боем и козырьками крепи, а также в межсекционные зазоры, что значительно осложняло работу в лаве.

Максимальные нагрузки на' стойки крепи на этом участке были небольшими и колебались в пределах 25—30 тс при предваритель­ ном распоре 15—17 тс. Опускание кровли в период выполнения

производственных процессов составило 50—70 мм на уровне пе­ реднего ряда крепи.

На втором участке лавы состояние кровли было удовлетвори­ тельным.

Предохранительная пачка была разделена трещинами, обра­ зующимися после каждого выемочного цикла, по которым при пе­

делах 50—65 тс, т. е. в некоторых случаях выходили па рабочую характеристику.

Опускание кровли при работе комбайна и передвижках крепи было меньше, чем на первых двух участках (13—22 мм). Скорость опускания кровли на этом участке лавы была также несколько меньше, чем на втором (0,05—0,06 мм/мин).

Проведенные исследования показали, что опускание кровли в

еенесущей способности.

§3. Проявление горного давления при применении механизированной крепи М-81 ,2

на шахте «Волынская»

Механизированный комплекс КМ-81 был смонтирован в 1-г во­ сточной лаве нижнего слоя пласта. Здесь пласт имеет сложное

54

строение и состоит из 18 угольных пачек, отделенных друг от друга породными прослойками мощностью от 0,01 до 0,28 м.

Общая мощность пласта с включением породных прослойков составляет в среднем 7,59 м и изменяется незначительно. Сред­ няя рабочая мощность пласта равна 6,61 м. При отработке ниж­ него слоя в его кровле оставлялась предохранительная пачка угля мощностью от 0,3 до 1,0 м. В почве пласта оставлялась угольная пачка мощностью 0,4 м, так как в ней залегает слабый чешуйча­ тый, склонный к вспучиванию аргиллит мощностью 0,6—0,8 м.

Общая вынимаемая мощность нижнего слоя с включением по­ родных прослойков равна 2,7 м. Уголь нижнего слоя пласта сред­ ней крепости с хорошо развитой системой трещин, без включений. Залегание пласта в пределах выемочного участка спокойное; угол падения равен 11 —14°. Длина выемочного участка по простира­ нию составляет 500 м, длина лавы 60 м.

В лаве было смонтировано 53 секции механизированной крепи М-81, оборудованной дополнительными козырьками, дающими возможность передвигать секции крепи непосредственно вслед за верхним шнеком комбайна К-58. На сопряжении лавы с транспор­ терным просеком была установлена крепь сопряжения. Замерная станция была оборудована в средней части лавы [15].

Анализ результатов исследований показывает, что режим рабо­ ты стоек крепи зависит как от производственных процессов, выпол­ няемых в лаве, так и от характера разрушения межслоевой пачки, мощность которой в районе замерной станции колебалась от 0,8 до 1 м.

Дополнительные козырьки увеличивают расстояние от забоя до первого ряда стоек до 1800 мм.

Врезультате наблюдений установлено, что после передвижки

ираспора секций сопротивление стоек развивается неравномерно. Задняя стойка воспринимает нагрузку большую, чем передняя. После разделения межслоевой пачки угля на блоки по окончании выемочного цикла происходит перераспределение' давления на крепь (нагрузка на переднюю стойку становится большей, чем на заднюю).

Вконце выемочного цикла нагрузки на передние стойки дости­

гают 58—60 тс, на задние 38—40 тс.

Характер распределения нагрузок на стойки крепи зависит от состояния кровли, степени нарушенное™ межслоевой пачки уг­ ля, а также от состояния почвы под опорами стоек.

Результаты наблюдений показали, что стойки крепи в данных условиях работали в режиме нарастающего сопротивления и толь­ ко в отдельных случаях выходили на рабочую характеристику. Средние нагрузки на стойки крепи находились в пределах 32—

50 тс.

РІнтенсивное опускание кровли происходит в зоне влияния про­ изводственных процессов, причем основное влияние оказывает пе­ редвижка секций крепи. Общее опускание кровли за цикл, измерен­

3* 55

ное на расстоянии 1200 мм от забоя, составляет а среднем 30— '70 мм (рис. 23).

Скорость 'опускания кровли в период, когда производственные процессы в лаве не выполнялись, составляла 0,07—0,1 мм/мин.

Несмотря на значительную мощность межслоевой пачки угля, она была разделена на блоки трещинами, появляющимися нено-

Рис. 23. Характер распределения нагрузок на стойки (а), их податли­ вости (б) и опускания кровли (s) под влиянием производственных про­ цессов

средственно у забоя вслед за проходом комбайна с отставанием в 5—7 м (рис. 24, а ).

Трещины направлены в сторону выработанного пространства под углом 75—80° к плоскости напластования. В дальнейшем по мере подвигания забоя лавы и передвижки крепи происходит рас­ слоение межслоевой пачки и вывалы кусков угля. Форма выва­ лов в подавляющем большинстве случаев клиновидная. Высота их в отдельных случаях достигала 0,6—0,7 м, а ширина 0,4—0,6 м (рис. 24, б ).

Прорывы пород в призабойное пространство происходили пос­ тоянно на участках, где межслоевая пачка уменьшалась до 0,2—

56

0,3 м. В связи с этим комбайн опускали на непосредственную поч­ ву пласта, вынимая нижнюю предохранительную пачку.

Эта мера улучшала состояние кровли в лаве, но вместе с этим происходило интенсивное вспучивание чешуйчатого аргиллита, что отрицательно сказывалось на работе крепи и конвейера. В отдель­ ных случаях вдавливание опор крепи в почву доходило до 200— 250 мм.

крепи 2М-81 с породами кровли

§ 4. Проявление горного давления при применении механизированной крепи ОМКТМ

при выемке нижнего и среднего слоев пласта k\2

Верхняя Марианна трехслоевой системой разработки

Экспериментальный участок имел длину 660 м по простиранию и 116 м по падению и был расположен на западном крыле 5-го го­ ризонта шахтного поля на пласте k l2 Верхняя Марианна..

Непосредственная кровля пласта представлена углистыми ар­ гиллитами, аргиллитами и алевролитами средней крепости общей мощностью 16—18 м, а основная кровля — песчаниками мощностью от 10 до 20 м.

Верхний слой с вынимаемой мощностью 1,7 м отрабатывался как самостоятельный пласт механизированным комплексом КМ-87Д. Средний и нижний слои отрабатывались совместно меха­ низированными комплексами ОМКТМ. Причем для уменьшения затрат на проведение и поддержание подготовительных выработок пройден по нижнему слою один общий транспортерный и вентиля­ ционный просеки.

Ввшимаемая мощность как среднего, так и нижнего слоев 2,3—2,4 м. Расстояние / между лавами среднего и нижнего слоев выдерживалось от 10 до 18 м. В первый период наблюдений I не превышало 10—11 м. При данном расстоянии между лавами на­ грузка на стойки достигала 70—76 тс в течение 1,5—2. ч после рас­

57

конце цикла нагрузка на стойки резко возрастала, и срабатывали предохранительные клапаны.

Податливость стоек в этот период не превышала 20 мм за цикл. На долю упругой податливости в режиме нарастающего сопротив­

а участками, в основном в средней части лавы на глубину 20 см. ^ При расстоянии между слоями 16—18 м характер взаимодей­ ствия крепи с боковыми породами был уже иным (рис. 25, б). Из рисунка видно, что время выхода крепи на рабочую характери­ стику по сравнению со средним слоем увеличилось до 2,5—5 ч при

одинаковом первоначальном распоре стоек (24—25 тс). Податли-_ вость не превышала 20 мм и в среднем составляла 12—15 мм за цикл. Состояние кровли в лаве нижнего слоя значительно улуч­ шилось. Отжим угля происходил только при длительности цикла более 4 ч.

58