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

равления

боковыми породами ( стоечная

деревянная

крепь в

сочетании

с деревянными кострами) на пластах мощностью

менее 0,6

м при расстоянии между рядами крепи

по

про­

стиранию

около 1;5 м. При возможности

увеличения

рассто­

яния между рядами бетонной крепи до 2,0-2,5 м область

эф­

фективного применения распространяется

на пласты мощно­

устойчивости.

ВНИМИ и Донгипроуглемашем изучаются работа

клино­

вых крепей, проявления горного давления при

их примене­

нии, ведутся работы по конструированию

дистанционно

уп­

равляемого оборудования для очистных забоев

тонких

( ме­

нее 0,6 м) крутых пластов [38, 39] (см .

рис.

3). В настоя­

щее время завершен этап шахтных испытаний

эксперимен­

тального оборудования и исследований механической

харак­

начаты

промышленные

испытания

комплексов

на шахтах

Центрального района Донбасса.

В ГДР разработано

оборудование

для поддержания

непо­

средственной кровли в

очистных

выработках при разработке

весьма

тонких пластов.

Установка в

настоящее

время

экс­

Выполненной анализ позволяет

считать

перспективным

применение клиновых дистанционно

устанавливаемых крепей

для управления горным давлением

при безлюдных

способах

разработки маломощных пластов во всем диапазоне

углов

падения благодаря их простоте, надежности

и экономичнос­

менением крепей для весьма тонких (0,25 -0,6 м)

крутых

защитных пластов.

В результате комплексных исследований ВНИМИ

разра­

ботана

методика

расчета основных

геометрических

и

си­

ловых

параметров

клиновых крепей

и предложен способ

уп­

ходными данными

для расчета геометрических параметров

клиновых крепей

принимаются:

средняя мощность

пласта

тСр

, мм;

максимальная величина колебаний средней мощностиАт,%;

минимально допустимое предельное сопротивление PmLn,тс.

Исследованиями установлено,

что Pmin

должно

прини­

маться равным не менее 8-12 т.

При заданной длине „if

кли­

нового элемента около 700 мм, которая определяется

пара­

метрами средств дистанционной

установки

при

разработке

механизированными комплексами, а при ручной

установке -

технологическими факторами,

расчет сводится к определению,

угла

скоса клиньев Ы. ,

обеспечивающего

необходимый

ди­

апазон

раздвижки крепи

d,

и минимально

допустимое

ра­

бочее

сопротивление

Ртсп

Последнее определяется при прочих равных условиях про­

екцией

площади взаимодействия

клиньев

на горизонтальную

поверхность, а при решении плоской задачи

- проекцией

ли­

нии взаимодействия

а.

(рис.

4 ).

Вначале определяется

высота

клинового

комплекта

в

транспортном положении

Л. = (1 - Ат) тср - С,

( 2 )

где

С

- величина

зазора между

кровлей

и

комплексом

клиновой

крепи в

транспортном

положении

при

минимальной

мощности пласта.

Величину С рекомендуется

принимать

равной

не

менее

40 мм. Тогда диапазон раздвижки определится зависимостью

d = 2 A m m c p + C ;

( 3)

угол скоса клиньев будет равен

об - azctp , у- „

(4)

Найденный угол

скоса

проверяется по условию

c l ±

Г

,

,

(5)

где

-

угол

трения между клиновыми элементами крепи;

fz

’ -

угол

трения между клином и почвой

( кровлей).

По опытным

данным рекомендуется принимать

величину

угла скоса

в пределах

15-30°,

при которых обеспечивается

самоторможение клиновых элементов в опоре

в

процессе

работы

крепи.

Далее определяется минимальная ( соответствующая мак­

симальной

мощности пласта)

величина ц (см :

рис. 4):

а = Х - £ .

( 6)

ки;

II и П',в -

крепи с

постоянными па­

раметрами

механической

характеристики;

а -

крепь

из

клиновых

полукомплектов;

б -

из трапециевидных

полукомплектов;

в -

комбинированная

а

£

min

(7.)

где

- предельная прочность материала

крепи при сжа­

тии (кг/см^),

получаемая

при

испытании на

стенде;

метрам

устройства

для

механизированной

до­

ставки

и установки

принимается

равной

около

300 мм.

Если найденная по формуле (6)

величина

а

не удовлет­

воряет условию

(7),

то ее можно

увеличить

в

указанных

выше пределах.

При невозможности

изменения

длины

комплекса нужно увеличить ширину крепи В

в

указанных

пределах или заменить материал крепи более

прочным. За­

висимость для определения начального распора Р

по из­

вестным величинам усилия расклинивания крепи

и углов

скоса клиньев аС

и трения по скошенным поверхностям

,

а также между, верхним клином

и

кровлей ^

имеет

вид

Q

ре - -

'Р

( 8)

t3 CdL + % ) + t g f z

Необходимое усилие

для извлечения

крепи Q.Uj

при известном

в данный момент сопротивлении Рд

клиновой крепи

опре­

деляется по формуле

’

(9)

Сущность разработанного ВНИМИ

способа

управления

горным давлением*'

при применении

клиновых

крепей

за ­

ключается в том,

что изменением

размеров

площади

взаи­

проводились при взаимодействии верхнего

клина с

нижним

по всей площади (100%) и с частью ее (75 и 50%).

При

уменьшении площади взаимодействия в 2 раза

несущая

спо­

собность крепи снижается с 22 до 12 т, т.е.

почти

в

2 ра-

х) ф.Н. В о с к о б о е в , П.А. В е л и к а н о в ,

Я.М. Г е л ь м а н .

"Способ управления горным давлением

в

очистных

вы­

работках". Авторское свидетельство

на.

изобретение

№ 300622.

веденной выше методике площадь

взаимодействия

клиньев,

обеспечивающую требуемое рабочее сопротивление

при дан­

ных конструктивных параметрах.

Для применения

клиновой

крепи данной конструкции с изменением мощности

пласта

верхний клин занимает различные положения

относительно

нижнего, однако площадь взаимодействия,

а

следовательно

и величина: рабочего сопротивления

остаются

неизменными.

В случае необходимости изменения величины

рабочего

со­

противления в меньшую или большую сторону

соответствен­

но уменьшают или увеличивают длину верхнего

клина.

Для

получения крепи со стабильной механической

характеристи­

кой длину верхнего клина определяют по формуле (6).

Воз­

можность

обеспечения стабильной работы крепи путем регу­

лирования

ее механической характеристики

позволяет

осу­

ществлять переход от одного способа

управления

горным

давлением к другому, наиболее целесообразному

в

данных

условиях. Так, например, чтобы обеспечить

условия

для

плавного сближения боковых пород в выработанном

прост­

ранстве, вместо обрушения необходимо

применять

клиновые

крепи с менее жесткой характеристикой,

что

практически

достигается уменьшением площади

взаимодействия

нижней

дования их механических характеристик и условий

взаимо­

действия с боковыми

породами [38,

39]

показывают

пер­

спективность

их применения при разработке

маломощных

(менее 0,6 м)

пластов

без присутствия людей

в забое. Тех­

нико-экономические расчеты свидетельствуют

об

экономи­

ческой

эффективности замены

деревянных

костров

клиновы­

ми деревянными крепями.

Преимуществом клиновых

крепей

является

большая

( по

сравнению с костровой) площадь взаимодействия

с боковы­

ми породами, что обеспечивает большую

устойчивость

опо­

ры, более эффективное управление* горным давлением

в ус­

ловиях смещения боковых пород в плоскости

напластова­

ние

меньшие удельные давления.

Последнее

достоинство