Файл: Глушихин, Ф. П. Трудноуправляемые кровли в очистных забоях.pdf

с целью определения сопротивления крепи в этих усло­ виях недопустимо осреднение измеренных величин на каком-либо участке подвигания забоя. Необходимо производить расчет по максимальным их значениям, тем более что они могут проявляться в 50% выемочных

циклов.

Анализ результатов многочисленных измерений на­ грузок на механизированные крепи [26, 40] показал, что во всех случаях фактические нагрузки оказываются ниже, чем рабочее сопротивление крепи, хотя иногда наблюдалось зажатие крепей нажестко. Фактические нагрузки на крепь колеблются от одного цикла к дру­ гому, особенно на пластах с трудноуправляемыми кров­ лями. При приближении фактических нагрузок к рабо­ чему сопротивлению крепи податливость стоек за цикл резко возрастает. Все это убеждает в том, что на ра­ боту механизированных крепей оказывает влияние со­ отношение рабочего (настроечного) сопротивления кре­ пи Pv и фактических нагрузок на нее Яф. Величину это­ го отношения назовем коэффициентом сопротивления крепи:

Величина Рр определяется настройкой клапана и может быть принята средней по определенному числу секций. Фактическая нагрузка на крепь Рф должна определяться по возможно большему числу рядом стоя­ щих секций в каждом цикле, но не менее 10 (исходя из пределов разброса показаний), и приниматься как средняя величина. При таком подходе в анализ войдут все измерительные секции. Величина К должна опреде­ ляться для каждого цикла.

Другой сопряженной величиной, определяющей со­ стояние самой крепи в цикле, является податливость стоек за цикл. При этом, следует рассматривать сред­ нюю податливость по всем измерительным секциям в цикле. Податливость стоек соседних секций может, как было показано, значительно отличаться друг от друга. Скорость нагружения секций крепи в очистном забое в общем случае для разных секций различна. Поэтому и нагрузки на отдельные секции также будут различны. Сначала стойки работают как упругие опоры. Затем

165

по мере опускания кровли все большее число стоек будет выходить на рабочее сопротивление. Рост сред­ него сопротивления крепи начнет замедляться с одно­ временным увеличением средней податливости. Наконец может наступить такой момент, когда все стойки или большинство их выйдут на постоянное рабочее сопро­ тивление. При этом могут наблюдаться две принципи­ альные схемы взаимодействия крепи и кровли. В пер­ вом случае смещение кровли и податливость стоек су­ щественно не изменяются по величине по сравнению с предыдущими фазами нагружения. Это указывает на то, что смещение кровли определяется общим характе­ ром деформирования подработанной толщи.

Во втором случае смещение кровли и податливость крепи резко возрастают и становятся опасными. На пластах с таким характером взаимодействия кровли и крепи нельзя допускать выхода всей крепи на постоян­ ное сопротивление. Необходимо иметь определенный запас несущей способности крепи.

Чтобы подойти к правильному определению рацио­ нального сопротивления механизированной крепи, не­ обходимо учесть все факторы, влияющие на работу системы крепь — боковые породы. Однако практически это невозможно. Поэтому для оценки состояния крепи, условий ее работы и определения рационального рабо­ чего сопротивления целесообразно строить по данным наблюдений зависимости средней податливости в цикле от коэффициента сопротивления крепи

А/гц = ф(/С).

При этом на график должны наноситься сопряженные точки податливости и величины К по каждому циклу измерений отдельно*. Осреднение указанных величин, полученных по нескольким циклам наблюдений, может привести к ошибкам. Покажем это на результатах четы­ рех этапов измерений, проведенных на комплексе ПМК на шахте «Чертинская» (табл. 6).

При уменьшении рабочего сопротивления крепи (со­ противления настройки клапанов) со 160 до 80 тс на секцию средняя за этап податливость стоек возросла с 5 до 66,2 мм. Обращает внимание, что средние фак­ тические нагрузки на крепь остались практически на одном уровне. Это говорит, что они не зависят от сме-

166

Т а б л и ц а 6

щений кровли. Максимальные же нагрузки на крепь в период вторичных осадок кровли намного превышали средние нагрузки, также резко увеличивалась и макси­ мальная податливость.

Из данных табл. 6 видно, что параметры крепей не могут определяться средними измеренными величинами какого-то одного этапа наблюдений. Их необходимо выбирать по среднемаксимальным значениям пиковых проявлений вторичных осадок. Приведенные результаты измерений свидетельствуют о том, что податливость крепи зависит от того, насколько велико различие меж­ ду фактическими нагрузками на крепь и сопротивлением настройки крепи. Положение точек на графике (рис. 54), построенном на основании результатов тех же измерений, указывает на наличие устойчивой зави­ симости податливости стоек от соотношения сопротив­ ления настройки и фактического (измеренного) сопро­ тивления крепи [60]. Разброс точек характеризует со­ вокупное влияние различных факторов (утечки рабочей жидкости, вдавливания крепи, изменения фактического уровня сопротивлений, срабатывания клапанов, смятия штыба и т. д.). По точкам проведена кривая, которая близка к экспоненте. Ее характер указывает на то, что податливость крепи существенно начинает увеличиваться при определенном значении величины Л) и по мере умень­ шения последней растет все быстрее. При Л'=1,4 по­ датливость возрастает до аварийной величины.

На кривой, характеризующей работу крепи, можно выделить две точки, в которых характер зависимости

167

значительно изменяется. Одна точка расположена в той части кривой (правая ее ветвь), в которой начинается значительное увеличение податливости, вторая нахо­ дится в месте выполаживания кривой (левая ее ветвь), где небольшое уменьшение величины К вызывает значи­ тельное увеличение податливости. Точное их местополо-

А

и К, но в этом практически нет необходимости, так как разброс исходных данных для определения указанных величин намного превышает точность выбора положе­ ния точек на кривой.

Назовем первую точку критической (/Скр). Она со­ ответствует такому соотношению рабочего и фактиче­ ского сопротивления, при котором начинает возрастать податливость. Вторая точка соответствует минимально­ му значению этого соотношения (Япип), ниже которого крепь практически не способна удерживать кровлю от смещения.

168

Положение этой точки на графике указывает, во сколько раз максимальное фактическое сопротивление крепи меньше рабочего с учетом всех влияющих фак­

препятствовать смещению кровли, что и привело на практике к зажатию стоек (средняя податливость в цикле достигла 220 мм при /Сг= 1,1 (на рис. 54 не показано).

Положение точек Ккр и /Cmin на графике позволяет выделить три режима работы механизированной крепи:

противление крепи оказывает влияние на податливость, причем это влияние описывается криволинейной зависи­

мостью.

В а в а р и й н о м ( н е у с т о й ч и в о м ) р е ж и м е крепь практически работать не может. Здесь при не­ большом изменении сопротивления крепи, даже в пре­ делах разброса данных, податливость крепи меняется очень резко. Наблюдаются случаи чрезмерного опуска­ ния секций.

С точки зрения надежности работы крепи ее сопро­ тивление должно выбираться по устойчивому режиму, однако излишнее сопротивление нежелательно по ряду причин. Основными из них следует считать большой вес крепи и возможность разрушения контактных по­ верхностей. Поэтому наиболее рациональным следует считать сопротивление, соответствующее на графике точке ККр. В этом случае крепь будет работать в режи­ мах устойчивом и возможного управления. Для опреде­ ления режима работы крепи и рационального ее сопро­ тивления необходимо провести замеры фактического сопротивления и податливости крепи и нанести их на график в указанных координатах.

При этом нет необходимости изменять сопротивление настройки крепи. Если на графике четко выделяется аварийный режим, следует считать, что сопротивление настройки крепи недостаточно для этих условий и его необходимо увеличить либо применить другую крепь.

169