Файл: Воскобоев, Ф. Н. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности крутых пластов в сложных горногеологических условиях.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 46

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

РАЦИОНАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ ЩИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КРУТЫХ ПЛАСТОВ ШИРОКИМИ ПОЛОСАМИ

ПО ПАДЕНИЮ

Одним из перспективных направлений

угледобычи

на

тонких и средней мощности крутых пластах

в

сложных

ус­

ловиях является механизированная разработка

широкими по­

лосами по падению с применением щитовых агрегатов. Пре­

имущества

этого направления, по сложившемуся

мнению

[44,7 , 32]

, заключаются в следующем:

 

направление перемещения выемочного агрегата

и обру­

шенных пород на забой совпадает с действием составляющей

силы веса;

 

породная подушка и перепущенные обрушенные

породы

способствуют созданию более благоприятных условий рабо­ ты крепи и поддержанию боковых пород в рабочем простран­ стве ;

схема выемки благоприятствует снижению опасности при разработке пластов, опасных по выбросам угля и газа;

схема выемки по своим технологическим особенностям и мобильности пригодна для отработки нарушенных пластов и участков.

В связи с этим работы по совершенствованию техноло­ гии средств механизации щитовой выемки и управления гор­

ным давлением следует считать актуальными.

В НИМИ

вы­

полнен комплекс научно-исследовательских работ

в

целях

обоснования перспективных условий

взаимодействия

крепей

щитовых агрегатов с боковыми и обрушенными

породами

и

оптимизации расчетных параметров

сопротивления

крепи.

В

основу методики был принят метод

натурно-производствен­

ных исследований проявлений горного давления

в сочетании

с лабораторными на моделях из эквивалентных

материалов.

Шахтными исследованиями было охвачено - большинство

уча­

стков на

шахтах Донбасса и Кузбасса31' , на

которых

про­

водились

испытания и промышленное освоение

щитовых

аг-

Исследования на шахте "Суртаиха" в Кузбассе проводи­ лись КузНИУИ под руководством А.К. Коврижина.

63

регатов. Горногеологическая характеристика

пластов и вы­

емочных участков, на которых проводились

исследования,

приведена в табл. 10. Исследования были проведены при раз­

личных типах существующих крепей, отличающихся как про­

ектными параметрами сопротивления, так и принципиальной схемой взаимодействия с боковыми и обрушенными порода­ ми, а именно:

крепей, передвигающихся с периодической разгрузкой од­ новременно по всей длине забоя под силой собственного ве­

са крепи и обрушенных пород (типы АЩ и 1А.Щ1 ;

 

крепей, принудительно передвигаемых

одновременно

по

всей длине забоя с остаточным подпором (тип АНЩ) ;

 

крепей с

посекционной принудительной передвижкой

( тип

АДК1.

 

 

 

 

Краткая

техническая характеристика

крепей

приведена в

таблице 11. В программу исследований

входили

измерения

величин и скоростей смещений боковых пород

в рабочем

пространстве, сопротивлений гидростоек, давления обрушен­ ных пород на оградительные элементы, визуальные наблюде­ ния за поведением боковых пород и характером обрушений в выработанном пространстве.

Как показали результаты исследований (табл. 12), схема передвижки крепи агрегата АЩ (1АЩ) обусловливает высо­ кую динамичность и неравномерность процесса смещения бо­ ковых пород, что в ряде горногеологических условий приво­ дит к пределу устойчивости пород кровли в рабочем прост­

ранстве, нарушению ее целостности с вытекающими

отсюда

неблагоприятными и даже аварийными ситуациями

(пласт

"Подпяток" на шахте № 6 "Булавинка", II класс боковых по­

род по классификации ДонУГИ). В тех условиях,

где при

данном напряженно-деформированном состоянии, обусловлен­ ном схемой передвижки крепей типа АЩ (1АЩ), не достига­ ется предела прочности (или устойчивости) пород кровли, крепи типа АЩ работают удовлетворительно ( например, пласт "Мазурка" на шахте К. Маркса). Однако, учитывая большую распространенность на месторождениях крутого падения ме­ стных (зачастую непрогнозируемых) геологических наруше­ ний, следует считать несовершенным принцип взаимодейст­ вия крепи с боковыми породами, реализованный в агрегатах типа АЩ. Отсутствие средств принудительной передвижки крепи АЩ также является одним из принципиальных недо­ статков, создающих неуправляемость крепи в процессе пере­ движки. Последнее отрицательно влияет на состояние боко64

вых пород, когда в результате заклинивания крепи происхо­ дит ее зависание, и, как следствие, на показатели работы щитового забоя. Опыт и исследования показали, что схема взаимодействия с боковыми породами крепи АЩ не соответ­ ствует условиям разработки пластов с неустойчивыми кров­ лями.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 10

 

1

—

Характеристика пород

 

Класс

Тип

 

Мощ-

Угол

 

 

 

боко-

 

 

ность,

падения,

 

 

 

 

Шахта,

непосредст­

основ­

 

вых

ре­

м

град

венные кров­

ные

почвы

пород

гата

пласт

 

 

по

 

 

 

ли

кровли

 

 

 

 

 

 

клас-

 

сиф. ДонУГИ

Им. Дзержин­

1.6

60°

ского

(Дон­

 

 

басс)

, пласт

 

 

' Толсты й -вос-

 

ток",гор. 611-

 

 

716 м

 

 

М> 6 "БЬулавин-

1,2 -1,8

60 -63°

( Донбасс)

 

 

пласт 'Подпи­

 

 

ток",

запад,

 

 

гор. 350 м '

 

 

То

же

1 .2-1.8

6 0 -63°

"Суртаиха" <К уз- i ,2- 2,1

7 1 -7 7 °

басе! пласт 1У

 

"Внутренний"

-

 

гор. +В0 м

 

 

Им. К. Маркса

1,75-1,95

65-68

(Донбасс) ;

 

 

"Мазурка-

 

 

восток"

 

 

Им. Артема

0 ,8 -1 ,0 6

58 -63

( Центральный район Дон­ б а с с а ), "Д е - вятка-Ниж- няя"

Глинистый сла­

-

Глинистый сла­

ш

АЩ

нец,

слоистый

 

нец, пучащий

 

 

(2 -8 см)

 

мощностью

 

 

средней устой­

0,65 м; устой­

 

 

чивости общей

чивый песча­

 

 

мощностью 14 м

нистый сланец

 

 

 

 

 

мощностью

 

 

 

 

 

2,15 м

 

 

Глинистый сла­

 

Глинистый сла­

 

АШ

нец,

плитча­

 

нец неустойчи­

 

 

тый,

зеркала­

 

вый мощно­

 

 

ми скольжения,

стью 0,8 м

 

 

неустой чивый

 

 

 

 

мощностью 1,4 м;

 

 

 

песчанистый

 

 

 

 

сланец неустой­

 

 

 

чивый мощнос­

 

 

 

тью 3,5 -7 м

 

 

 

 

То же

 

То же

П

АДК

Аргиллит тре­

Алевролит Аргиллит

Ш-

АЩ

щиноватый,

устойчи-

мошн. 1,9 м

 

 

/*ж4 мощно­

вый мою-

средней у с-

 

 

стью 0,5 м

ностью Юм, тойчивости

 

 

 

 

5-7

 

 

 

Глинистый сла­

Песчаник

Песчанистый

 

1 АЩ

нец средней

разнозер­

сланец, слоис­

 

 

устойчивости

нистый

тый, склонный

 

 

до устойчиво­

устойчи­

к сползанию

 

 

го мощностью

вый ок-

мощностью 0,5;

 

 

4,5 м; выше -

варцо-

крепкий песча­

 

 

угольный про­

ванный

ник мощностью

 

 

слоек,

отде­

мощнос­

12-15,8 м

 

 

ляющий ос­

тью 11 м

 

 

 

новную кров­

 

 

 

 

лю

Глинистый сла­ нец с углисты­ ми включения­

ми, слоистый, средней крепо­ сти мощностью

0 ,1 4 -0 ,2 5

м;

прослоек

угля

мощностью

0,01 -0,1

м,

глинистый сла­ нец средней крепости, слоис­ тый мощностью

0 ,9 -0 ,6 м; песча­ но-глинистый

сланец, слоистый, трещиноватый, средней крепости мощностью

4 ,8 -5 м

Песчанистый Ш АНЩ сланец мощ­

ностью 0,3 м; песчаник ус­

тойчивый мощ­ ностью

7 -8 ,8 м

55

Тип щитового агрега­ та и место его при­

менения

АЩ, шахта им. Карла Маркса

( trt = 1,8 м) , шахта № 6 "Булавинка" (т = 1,8 м)

1 АШ, шахта им. К. Маркса

АДК, шахта № 6 "Булавинка"

АНШ, шахта им. Артема

1

1

S а

 

d о

 

«

2

2

з «

-

« ШФ

f

F S-

 

О О

5ю

10

2 <я К

Обслужи

пазон р

ности п

1,2-2,2

1,2-2,2

1,2-2,2

0,7-1,2

Начальный распор стойки (секции), тс

1-я

ступень

 

2-я

сту­

 

 

 

 

пень

j

фактиче­ ский

 

проект­

 

фактиче- |ский

проектный

1 1

1

 

 

 

 

ный

 

15.7

2.5-3.0

10.0

14.0

31,4

5,0-6,0

20,0

28.0

15,7

-

 

10.0

8-10

31,4

 

20,0

16-20

 

 

22,1

13-27

 

14.1

-

44,2

26-54

 

28.2

 

 

12

12

 

-

 

-

24

24

 

 

 

 

 

 

На рис. 10 показан характер поведения пород кровли на пласте "Подпяток" (шахта № 6 "Булавинка") при применении агрегатов типа АШ и типа АДК. Как видно из рис. 10, по?- секционная схема передвижки в подобных условиях обеспе­ чивает значительно лучшие условия поддержания и сохране­ ния естественной несущей способности кровли.В этом можно убедиться, если проанализировать характер процесса сме­ щения боковых пород при работе агрегата АДК по графикам

смещения и сопоставительным данным,

помещенным

в

табл. 12.

 

 

 

 

Процесс смешения при посекционной схеме

передвижки

характеризуется значительно большей однородностью,

мень­

шей зависимостью от влияния производственных

процессов,

что благоприятно сказывается на устойчивости

пород

непо­

средственной кровли в очистном забое. Так,в условиях пла66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

11

Удельное сопротив-| Рабочее сопротив­

Удельное

сопро­

ление секции

при

ление стойки

тс

тивление секции

 

начальном

распоре,

 

секции''

! при рабочем

сопро-

 

т/м2

 

 

 

 

 

1тивлении, тс/м^

 

1-я сту­

2-я сту­

1-я сту­

2 - я сту­

1-я сту­

2-я сту­

пень

 

пень

пень

 

пень

 

пень

пень

 

проект­ ный

фактиче­ ский

проект­ ный

фактиче­ ский

проект­ ный

фактиче­ ский

проект­ ный

фактиче­ ский

1проект­ ный

фактиче­ ский

проект­ ный

фактиче­ ский

13,7

-

8,9

-

19,6

10

12,5

18.0

17,0

12,5-

11,2 22,5-

 

 

 

 

39,2

20

25,0

36,0

 

2,7

 

17,5

13,7

-

8,0

-

19,6

-

12,5

7-13

17,0

-

10,0 10-17

 

 

 

 

39,2

 

25,0

14-26

 

 

 

 

 

13,8

 

10,2

2 й Л

15-

15,7

-

15,3

5,8-

11.1

-

 

49,0

29

31,4

 

 

 

 

11,6

9,0

9,0

-

-

16

16

-

-

11,9

11,9

-

 

-

32

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ста "Подпяток" на шахте

№ 6 "Булавинка"

применение

аг­

регата типа АЩ оказалось невозможным в

связи

с

край­

не неудовлетворительным состоянием, а при применении аг­

регата типа АДК на этом же пласте

представилось

воз­

можным эффективно поддерживать боковые

породы,

не до­

пуская аварийной обстановки.

 

 

 

Крепи, передвигаемые с остаточным

 

подпором

(типа

АНШ), обеспечивают безразгрузочное силовое . взаимодейст­ вие поддерживающих элементов с боковыми породами. Этот

принцип взаимодействия крепи с боковыми

породами,

по

мнению других специалистов, относится также

к одному

из

эффективных в условиях неустойчивых ( ниже средней устой­ чивости) боковых пород; при его использовании исключают­ ся условия для интенсивного смещения (расслоения) пород 67

Смотрите также файлы